Все способы измерения влажности

Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Содержание

Вещества могут переходить из твёрдого состояния в жидкое, а из жидкого – в газообразное. Последнее превращение называют парообразованием, которое может проходить путем испарения или кипения.

Кипение происходит при определённой температуре для каждой жидкости. А вот испарение жидкости, напротив, происходит при любой ее температуре.

Значит, испарение на нашей планете происходит непрерывно: испаряется вода с поверхностей озер, океанов, рек, различной растительности и т. д. Вследствие этого воздух в нашей атмосфере всегда содержит в себе водяные пары.

Влажность – это понятие, которое характеризует содержание водяного пара в атмосфере. В данном уроке мы разберем понятия абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы, познакомимся с приборами для измерения влажности воздуха.

Абсолютная и относительная влажность

Количество водяных паров в воздухе при определенной температуре определяет степень влажности. Но как эту степень оценить? В этом нам помогут два новых определения: абсолютная влажность и относительная влажность.

Абсолютная влажность $\rho$ – это физическая величина, показывающая, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом $1 \space м^3$ при данных условиях, т. е. плотность водяного пара.
$\rho = \frac$.

Обратите внимание, что, рассчитывая плотность различных веществ, мы использовали стандартную единицу измерения – $\frac<кг><м^3>$. Для абсолютной влажности принято применять внесистемную единицу измерения плотности – $\frac<г><м^3>$.

Степень влажности определяется фактором того, насколько водяной пар близок или далек от состояния насыщения.

• Чем больше в воздухе водяных паров, тем ближе пар к состоянию насыщения
• Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения

Вспомним: насыщенным называют пар, который находится в динамическом равновесии со своей жидкостью. Число молекул, вылетающих из жидкости, становится равно числу молекул, возвращающихся в нее.

Соответственно, зная только абсолютную влажность, нельзя сказать сухой это воздух или влажный, насколько он близок к состоянию насыщения.

Чаще всего водяной пар, содержащийся в воздухе, является ненасыщенным. Если бы водяной пар в воздухе был всегда насыщенным, то все, что находится на земной поверхности, никогда бы не высыхало.

Относительная влажность воздуха $\varphi$ – это отношение абсолютной влажности воздуха $\rho$ к плотности $\rho_0$ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
$\varphi = \frac<\rho> <\rho_0>\cdot 100 \%$.

Т.е., относительная влажность характеризует процентное содержание влаги в воздухе. Наиболее благоприятной для человека считается относительная влажность воздуха $40-60 \%$.

Точка росы

В любом случае в воздухе находится водяной пар. Если мы будем понижать температуру воздуха, то при определенной температуре сможем довести пар, содержащийся в нем, до состояния насыщения.

Если после этого продолжать снижать температуру, то пар начнет конденсироваться. В итоге, образуется туман, и выпадают капельки росы. Здесь у нас появляется еще одна новая величина, которая тоже характеризует влажность воздуха, – точка росы.

Точка росы – это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.

Влажность воздуха измеряют с помощью специальных приборов: конденсационных и волосных гигрометров и психрометров.

Конденсационный гигрометр

Рассмотрим устройство и принцип работы конденсационного гигрометра (рисунок 1). С помощью него можно определить абсолютную влажность воздуха по точке росы.

В его основе – небольшая металлическая коробка 1. Ее передняя стенка 2 окружена кольцом 3. Поверхности этих элементов хорошо отполированы. Между ними помещена теплоизолирующая прокладка 4. К самой коробке присоединена резиновая груша 5. Внутрь коробки вставлен термометр 6.

Заполним коробку, например, эфиром. Вы уже знаете, что эта жидкость достаточно быстро испаряется. Начнём продувать воздух через коробку с помощью груши. Так мы ускорим испарение эфира, коробка быстро охладится. Вскоре на полированной поверхности появятся капельки росы.

Отметим температуру, которая наблюдается в данный момент. Так мы определили точку росы. Именно в этот момент пар стал насыщенным.

Далее, используя специальные таблицы, можно определить абсолютную влажность воздуха.

Вид обычного лабораторного гигрометра представлен на рисунке 2.

Волосной гигрометр

Из названия этого прибора можно догадаться, что где-то в его устройстве присутствует волос. И, действительно, действие волосного гигрометра (рисунок 3) основано на одном интересном свойстве человеческого волоса. Дело в том, что при увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется.

На шкале этого прибора уже отмечены величины относительной влажности воздуха. При увеличении относительной влажности волос удлиняется, а при уменьшении – укорачивается. При этом стрелка двигается вдоль шкалы, указывая на величину относительной влажности воздуха.

Психрометр

Психрометр (от латинского психрос – холодный, метрио – измерять) представлен на рисунке 4.

Этот прибор состоит из двух термометров. Конец одного из них обмотан тканью и опущен в воду. Вода испаряется, термометр охлаждается. Термометры будут показывать разные значения.

Испарение проходит менее интенсивно при большой относительной влажности, и более интенсивно при малой относительной влажности. Чтобы оценить ее, нужно зафиксировать разность температур на термометрах. Для них также существуют специальные таблицы, из которых можно узнать величину относительной влажности воздуха.

Влажность в окружающем мире

Влажность воздуха важна как в природе, так и в быту человека. Изначально, наше самочувствие часто зависит от этого показателя. Ведь интенсивность испарения влаги с нашего кожного покрова определяется влажностью воздуха. Низкая влажность может приводить к пересыханию слизистых оболочек, проблемам с кожей и волосами, а очень высокая – к ухудшению общего физического состояния.

Влажность воздуха влияет на теплообмен многих организмов с окружающей средой, на жизнь животных и растений. Когда люди выращивают растения в теплицах или оранжереях, им необходимо знать и контролировать влажность воздуха. Таким образом поддерживается нужный режим для их роста и жизнедеятельности.

Значение влажности воздуха играет большую роль в метеорологи для прогнозов погоды. При работе различной техники важно учитывать влажность – при высоких показателях быстрее возникает коррозия. При хранении важных произведений искусств и книг также следят за влажностью.

Источник

Приборы для измерения влажности воздуха: принцип работы, виды, достоинства и недостатки

В воздухе всегда находятся водяные пары. Их процентное содержание определяется, как показатель относительной влажности воздуха. Контроль за ним ведётся с помощью специальных приборов, имеющих различный принцип действия.

Зачем нужно измерять влажность воздуха?

Как излишне сухой, так и избыточно влажный воздух могут привести к некорректной работе различных приборов и техники, стать причиной возникновения проблем со здоровьем. Свои оптимальные параметры влажности существуют для роста растений и животных, а также процессов брожения, играющих важную роль в пищевых производствах.

Повышенная влажность может стать причиной появления в помещении плесени, грибка, порчи мебели, вещей и продуктов. Излишняя сухость вызывает массу проблем дерматологического характера, часто вызывает аллергию и становится причиной возникновения у человека астмы.

Слишком сухим считается воздух при содержании в нём паров влаги менее 40%, а избыточно влажным при показателе более 80%.

Приборы для измерения влажности воздуха: виды, принцип работы

Современными производителями выпускаются приборы различного типа действия и вида. Самым древним измерительным устройством считается придуманный Леонардо да Винчи в 1400 году влагомер. Сейчас он практически не используется.

Современные влагомеры называются гигрометры

Представлял он собой аптечные весы, на одну чашу которых ложился кусочек воска, а на другую такое же количество какого-нибудь пористого материала. Недостатком устройства является то, что с его помощью можно контролировать только колебания влажности воздуха.

Различают гигрометры:

• Волосяные. Их принцип действия основан на изменении длины человеческого волоса, который является главным элементом прибора. В сухих помещениях волос укорачивается, а во влажных удлиняется. Эти колебания длины волоса отображаются на шкале прибора в виде показателя процентного содержания паров влаги в воздухе.
• Психометрические. Их конструкция считается наиболее простой. Состоит она из двух ртутных термометров. Один из них сухой, а второй смоченный. Показатель влажности определяется по таблицы из разницы показаний термометров прибора. В основу работу психометра заложен принцип испарения и поглощения воды. При испарении жидкости со смоченной поверхности одного из термометров происходит потеря энергии и, как следствие, падение температуры. Обратный процесс вызывает повышение влажности воздуха в помещении.

• Весовые. Прибор состоит из насоса и трубочек, наполненных гигроскопическим составом, способным поглощать воздух. С помощью насоса в прибор закачивается воздух, по объёму которого и весу конструкции определяется относительная влажность воздуха.
• Механические (керамические). Принцип работы прибора основан на измерении электрического сопротивления наполнителя прибора. Оно изменяется при колебании относительной влажности воздуха. В качестве наполнителя используется керамическая масса, состоящая из окислов каолина, кремния и глины.
• Электронные. Максимально точный прибор. Принцип действия основан на изменении сопротивляемости хлорида лития, который наносится на специальную стеклянную пластинку.
• Конденсационные. Главным элементом прибора является зеркало, температура которого меняется вместе с колебанием влажности воздуха.

Данные измерений приборов могут выводится на дисплеи в числовом формате или на циферблат со стрелкой.

Лучшие бюджетные гигрометры

Рейтинг составлен для бытовых влагомеров. Приборы этой категории имеют стоимость до 1500 рублей и предназначены для контроля влажности в жилых и офисных помещениях.

Stadler Form Selina Little Hygrometer White S-080

Stadler Form Selina Little Hygrometer White S-080

Страна производитель – Швейцария. Очень лёгкая модель. Её вес составляет всего 15 граммов. Небольшие габаритные размеры устройства позволяют его носить в кармане одежды. С помощью этой модели можно измерять не только относительную влажность воздуха, но и температуру. Последний показатель может отображаться на экране в C° или F°.

Погрешность измерений составляет +3%. Прибор имеет удобную выдвижную подставку и крупный экран. При необходимости его можно крепить к стене или шкафу. Диапазон измерения влажности воздуха – 10-98%, температуры – от -10 до +50 C°. Срок гарантии производителя 12 месяцев.

Достоинства:

• портативность;
• малый вес;
• понятный вывод на экран результат измерений;
• простота установки и измерений.

Недостатки не обнаружены.

Мегеон 20207

Страна производитель – Китай. Электронный гигрометр имеет удобный для визуализации широкий ЖК-экран, на который одновременно выводятся все показатели измерений. С помощью этой модели можно измерять относительную влажность воздуха и температуру. Есть память сохранения предыдущих измерений.

У модели кнопочное устройство управления, небольшие размеры и малый вес. Конструкция оснащена будильником, часами и календарём. Модель предназначена для проведения измерений дома и в офисных помещениях. Работает от батарейки ААА. Рабочее напряжение 1,5 В. Прибор может работать в диапазоне температур от -50 до +70°С. Это позволяет использовать его в неотапливаемых зданиях. Погрешность измерения +5%.

Достоинства:

• компактность и малый вес;
• экономичное электропотребление;
• простота эксплуатации;
• термоустойчивость.

• высокий процент погрешности.

СЕМ DT-322

Страна производитель – Китай. Модель предназначена для проведения измерений относительной влажности воздуха и температуры в бытовых и офисных помещениях. Диапазон измерений: температуры – от 0 до 50°С, влажности – от 10 до 90%. Конструкция имеет встроенный будильник и календарь. Температура может измеряться прибором в C° или F°. Вес модели 74 граммов. Последние показания прибора сохраняются в его памяти. Погрешность измерений +5%.

Достоинства:

• компактность;
• простота эксплуатации;
• ведение статистики измерений;
• удобный экран и управления.

Главный недостаток:

• медленная работа датчика.

Laserliner ClimaCheck 082.028A

Laserliner ClimaCheck 082.028A

Немецкий бренд производится в Китае. Электронный прибор предназначен для измерения температуры и относительной влажности воздуха в бытовых и офисных помещениях. Модель оснащена удобным цифровым дисплеем. Температура может измеряться в C° или F°. Конструкция имеет удобное магнитное крепление. Диапазон измерения влажности – от 20 до 99%. Погрешность измерений +1%. Вес прибора 180 граммов.

Достоинства:

• простота эксплуатации;
• компактность и малый вес;
• многофункциональность.

Главный недостаток:

Страна производитель – Китай. Спиртовой гигрометр может измерять температуру и относительную влажность воздуха в помещении и на улице. Диапазон измерений: температуры – от -40 до +50 C°, влажности – от 0 до 100%. Корпус прибора оснащён петлёй для настенного крепления, выполнен из пластика. Вес модели 50 граммов.

Достоинства:

• безопасность;
• не требует батареек и подзарядки аккумулятора;
• универсальность использования;
• малый вес.

Главный недостаток:

Boneco А7057

Страна производитель – Германия. Механический гигрометр предназначен для измерения относительной влажности воздуха в бытовых и офисных помещениях. Модель имеет корпус из белого пластика. Прибор может крепится к стене с помощью липучего элемента. Показания измерений отображаются на шкале, имеющей диапазон измерения от 20 до 100%. Погрешность измерений +5%.

Достоинства:

• компактность;
• приятный дизайн;
• невысокая стоимость.

Недостатки:

• прибор требует калибровки перед началом работы;
• маленький гарантийный срок.

Страна производитель – Россия. Гигрометр психометрического типа предназначен для измерения температуры и относительной влажности воздуха в бытовых, офисных помещениях и складских помещениях. Корпус модели выполнен из пластика, имеет крепление для подвешивания к стене. Показания прибора отображаются на металлической шкале. Диапазон измерения относительной влажности воздуха от 20 до 90%.

Достоинство:

• невысокая стоимость;
• простота конструкции.

Главный недостаток:

• необходимость периодически доливать в прибор дистиллированную воду.

TFA 45.2033

Страна производитель – Германия. Гигрометр механического типа выполнен в форме круга. Корпус имеет латунную окольцовку и информативный циферблат, который разделён на зоны комфорта. Диапазон измерения: влажности от 0 до 100%, температуры от -15 до +55C°. Прибор имеет настенное крепление.

Достоинства:

• невысокая стоимость;
• простота эксплуатации;
• настенный вариант крепления.

Главный недостаток:

• при попадании прямых солнечных лучей на прибор выдаёт показания с большой погрешностью.

Sawo 115-HA

Финский бренд производится на Филиппинах. Корпус модели выполнен из осины, имеет форму домика. Оригинальный дизайн прибора позволяет использовать его в качестве элемента декора интерьера. Показания измерений выводятся на большой графический циферблат. Модель можно использовать для контроля относительной влажности воздуха в парной. При высоких температурах корпус гигрометра начинает источать приятный древесный аромат. Диапазон измерения влажности прибора от 0 до 100%.

Достоинства:

• невысокая стоимость;
• высокая точность;
• простота эксплуатации;
• возможность использования в помещениях с повышенной влажностью и температурой.

Недостатки:

• отсутствует защитное стекло циферблата;
• нет функции измерения температуры.

Harvia SAC92200

Страна производитель – Финляндия. Корпус модели выполнен из дерева в эко-стиле. Имеет форму закругленного квадрата, в который вставлен чёткий циферблат, шаг измерения которого составляет 10 единиц. Материал изготовления корпуса – берёза. Модель имеет волосяной принцип работы. Диапазон измерения: давления от 0 до 100%, температуры – от -15 до +55C°.

Достоинства:

• приятный дизайн;
• невысокая стоимость;
• высокая точность;
• простота эксплуатации.

Главный недостаток:

• длительный период реагирования на изменение влажности воздуха.

Вопрос-ответ

Бытовые гигрометры не требуют такой аттестации, потому что к приборам такого назначения не выдвигаются требования по высокой точности показаний.

Максимально допустимая погрешность для бытовых приборов 3-4%.

Бытовые приборы производят замеры относительной влажности воздуха в течение 40-60 секунд. Скорость измерения профессиональных устройств – 1-5 секунд.

Для определения влажности сырья и материалов производителями выпускаются контактные приборы, которые имеют узкую специализацию: для древесины, сыпучих материалов и т.п.

Всё зависит от предполагаемого места установки прибора. Диапазон измерения относительной влажности воздуха должен составлять: для ванной комнаты и кухни от 0 до 100%, для жилых комнат и коридора от 20 до 80%.

Контроль относительной влажности воздуха позволяет создавать комфортные условия проживания в жилых и работы в офисных помещениях. Для этих целей используются бытовые, бесконтактные гигрометры.

Видео-советы по выбору гигрометра

Источник