Гигрометр

ГигрометрГИГРОМЕТР, измерительный прибор для определения влажности воздуха. Существуют четыре класса таких приборов: 1) абсолютные гигрометры, 2) Гигрометры, применение которых основано на определении точки росы, 3) психрометры и 4) волосяные гигрометры.

1. Абсолютные гигрометры употребляются сравнительно редко. Они дают возможность непосредственно определить либо весовое количество водяного пара в данном объеме воздуха, либо упругость пара. В первом случае исследуемый воздух пропускают сквозь U-образные сосуды, которые поглощают влагу: взвешивая сосуды до и после опыта, находят вес оставшейся в них воды. Объем прошедшего сквозь сосуды воздуха, разумеется, также должен быть определен. Во втором случае, поглощающее влагу вещество вводят в герметически закрытый сосуд, снабженный ртутным манометром. После того как водяной пар, присутствовавший в воздухе, оказывается поглощенным, манометр обнаруживает уменьшение давления газа внутри сосуда. Убыль его равняется как раз парциальному давлению, которое оказывал водяной пар, следовательно, его упругости.

ГигрометрГигрометр2. В гигрометрах второго рода охлаждают некоторую металлическую стенку до тех пор, пока на ней не появится роса. Если измерить температуру, при которой замечаются первые следы росы, то нетрудно вычислить влажность окружающего воздуха. В самом деле, при понижении температуры стенки постепенно охлаждается прилежащий к ней слой воздуха. Так как содержание пара в нем остается постоянным, то относительная влажность его должна непрерывно возрастать; чем ниже температура, тем меньшего количества пара достаточно для насыщения воздуха; при некоторой температуре относительная влажность достигает, наконец, 100%; при дальнейшем охлаждении воздуха, хотя бы на доли градуса, пар начинает конденсироваться в воду, и на стенке прибора выступает роса. Следовательно, при температуре, соответствующей точке росы, количество пара, содержащегося в исследуемом воздухе, достаточно для насыщения. Взяв из таблиц упругость насыщенного пара при этой температуре, найдем вместе с тем упругость пара, имеющегося в воздухе. Так определяется абсолютная влажность. Для нахождения относительной влажности надо еще найти в таблицах упругость пара, насыщающего пространство не при точке росы, а при температуре исследуемого воздуха. Частное от деления обоих значений упругости пара даст относительную влажность.

На фиг. 1 представлен внешний вид одного из таких приборов - гигрометра Аллюара.

Охлаждение стенки А (позолоченной, полированной) достигается здесь испарением эфира, находящегося внутри коробки А. Чтобы появление росы было лучше заметно, стенку А окружают позолоченной же рамкой В, которая не охлаждается и всегда остается блестящей. По термометру t’ определяют температуру эфира, соответствующую точке росы, а по термометру t - температуру исследуемого воздуха.

ГигрометрИз всех гигрометрических приборов в настоящее время чаще всего употребляются психрометры. Наиболее совершенным из них является психрометр Асмана, снабженный аспиратором (фиг. 2). В латунной оправе, присоединенной к трубе g, укреплены два термометра, шарики которых находятся внутри раструбов с. Шарик одного из этих термометров покрыт тонким батистом, который перед наблюдением смачивают водой. Посредством вентилятора t сквозь систему труб с, f и g просасывается с некоторой определенной постоянной скоростью (в этом - достоинство прибора) воздух, который обтекает сухой и влажный термометры и заставляет испаряться воду, пропитывающую батист. Благодаря испарению шарик влажного термометра охлаждается до некоторой температуры, которая часто бывает значительно ниже температуры воздуха; подвижное тепловое равновесие устанавливается тогда, когда количество тепла, расходуемого на испарение, делается равным количеству тепла, получаемого от окружающего воздуха вследствие разности температуp между ним и водой. Поэтому температура, до которой охлаждается влажный термометр, всецело зависит от влажности воздуха: чем больше влажность, тем медленнее будет испаряться вода, тем меньше тепла будет расходоваться на испарение и тем меньшее охлаждение влажного термометра потребуется для наступления подвижного равновесия. Скорость равновесия зависит от скорости движения воздуха, обтекающего влажный термометр. Вот почему прибор Асмана снабжен аспиратором, дающим возможность работать всегда в одних и тех же условиях. По той же причине приходится признать крайне ненадежными показания других психрометров старой конструкции, например, широко распространенного психрометра Августа, в котором влажный термометр обтекается совершенно случайными струями воздуха, скорость которых абсолютно неизвестна и может колебаться в широких пределах.

Параллельное измерение влажности психрометром Асмана и абсолютным гигрометром приводит к следующей эмпирической формуле, по которой определяют влажность по отсчетам показаний сухого и влажного термометров:

gigrometr f

здесь е - искомая абсолютная влажность (в мм ртутного столба),
е' - упругость насыщенного пара при температуре влажного термометра,
t' - показание влажного термометра,
t - показание сухого термометра,
b - барометрическое давление (в мм).

4. Волосяные гигрометры отличаются большой простотой, а потому весьма часто применяются на метеорологических станциях. На фиг. 3 изображен один из таких приборов. Один конец хорошо выщелоченного человеческого волоса прикрепляется к металлической раме, а другой перекидывается через блок со стрелкой. Волос обладает свойством поглощать влагу из атмосферы и растягиваться тем больше, чем больше влажность воздуха. При уменьшении влажности волос начинает высыхать и укорачиваться, вследствие чего блок со стрелкой вращается в обратную сторону. Шкалу такого гигрометра градуируют по абсолютному прибору, с которым его достаточно сравнить раз навсегда. Часто волосяному гигрометру придают вид самопишущего прибора - гигрографа, для чего пучок волос, меняющих длину в зависимости от влажности воздуха, заставляют воздействовать на стрелку прибора, которая регистрирует показания на вращающемся барабане.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.