I. Психрометричен метод
Психрометричният метод за определяне на влажността на въздуха се основава на съществуващата връзка между скоростта на изпарение на водата и влажността на околния въздух. Практическото прилагане на този метод е както следва.
Взема се обикновен термометър, чийто резервоар се увива с парче камбрик. Батиста се намокря с вода. Благодарение на добрата хигроскопичност на камбрика, цялата му повърхност се навлажнява. Това гарантира непрекъснато изпаряване на водата от повърхността на резервоара на термометъра.
Изпарението на водата води до охлаждане на резервоара на термометъра, чиято температура при условия на постоянен топлообмен с околната среда ще остане постоянна. Нека изчислим входящата и изходящата топлина за резервоара на термометъра.
Според формулата на Далтон масата M на водата, изпаряваща се за 1 секунда от повърхността на резервоара на термометъра, ще бъде равна на
, (5)
където S е площта на изпарителната повърхност, P¢H е еластичността на насищащата се водна пара при температурата на изпаряващата се течност (т.е. температура t1), P е еластичността на водната пара, съдържаща се във въздуха, H е стойността на атмосферното налягане, K е коефициентът на пропорционалност, чиято стойност зависи от скоростта на движение на въздуха в близост до резервоара на термометъра.
Това показва, че количеството топлина Q1, загубено от резервоара на термометъра за единица време, ще бъде равно на
, (6)
където l е специфичната топлина на изпарение на водата.
От друга страна, поради температурната разлика между резервоара на термометъра и неговата среда, резервоарът на термометъра ще получи количеството топлина Q2,, което може да се изчисли с помощта на формулата на Нютон:
, (7)
където t - температура на околната среда, t1- температура на резервоара на термометъра, S-площта на охладената повърхност на термометъра, b е коефициентът на пропорционалност.
В условията на постоянен температурен режим вложената топлина в резервоара на термометъра ще бъде равна на разхода на топлина за изпарение, т.е. Q2 = Q1. Оттук
. (8)
Решавайки това уравнение за P и обозначавайки дробта b/Kl с a (психрометричен коефициент), намираме
Формула (9) се нарича психрометрична формула на Regnault.
Замествайки намерения израз за P във формула (2), намираме
r = [P¢H – a×(t–t1)×H]×100%. (10)
Най-простият психрометър е психрометърът на Август, който се състои от два напълно еднакви термометъра - "сух" и "мокър", монтирани на една дъска. Резервоарът на "мокрия" термометър е обвит с парче камбрик, чийто връх е потопен във вода. Ако стойността на психрометричния коефициент a е известна, тогава определянето на влажността на въздуха се свежда до измерване на температурата на "сухия" термометър - t, температурата на "мокрия" термометър - t1 и стойността на атмосферното налягане H. Стойностите Р¢H и РH могат да бъдат намерени от таблицата на зависимостта на налягането на наситените водни пари от температурата.
Въпреки привидната простота на психрометричния метод, практическото му прилагане се усложнява от факта, че стойността на коефициента a,, включен във формулата на Regno (9), зависи от скоростта на въздуха в непосредствена близост до "мокрия" резервоар на термометъра. С увеличаването на скоростта на въздуха a намалява. Това е разбираемо, ако вземем предвид, че скоростта на изпаряване на водата от резервоара на "мокър" термометър се увеличава с увеличаване на скоростта на въздуха (съответно, коефициентът K във формулата на Далтон (5), който е включен в израза за а), се увеличава. Таблица 3 показва данните, характеризиращи зависимостта на a от скоросттадвижение на въздуха за августовския психрометър. От тази таблица може да се види, че при ниски скорости на въздуха психрометричният коефициент се променя много бързо. Напротив, при високи скорости над 2,5 m/s тя се променя малко.
Следователно практическото приложение на августовския психрометър е ограничено до факта, че той се използва само за
| Скорост на въздуха V,(m/s) | Психрометричен коефициент a, (deg -1 ) |
| 0,13 | 0,00130 |
| 0,25 | 0,00110 |
| 0,50 | 0,00089 |
| 0,75 | 0,00081 |
| 1,00 | 0,00078 |
| 2.00 | 0,00071 |
| 3.00 | 0,00068 |
| 4.00 | 0,00067 |
приблизителни определяния на влажността на въздуха в затворени помещения, където скоростта на въздуха е ниска. Обикновено, за да се улесни определянето на влажността на въздуха, се използва специална психрометрична таблица, изчислена по формула (10). Той показва връзката между разликата между показанията на "сухия" и "мокрия" термометър на августовския психрометър и относителната влажност r за различни показания на "сухия" термометър. При съставянето на таблицата се приема, че a = 0,0013 (практически неподвижен въздух). Стойността на атмосферното налягане H се приема равна на 980 hPa. Тъй като колебанията в атмосферното налягане обикновено не надвишават 2-3% от стойността на атмосферното налягане Н, определянето на влажността на въздуха с помощта на психрометрична таблица води до доста надеждни резултати.
По-усъвършенстван психрометър е аспирационният психрометър на Assmann (фиг. 5). Аспирационният психрометър се различава от психрометъра на Август по това, че,резервоарите на неговите термометри са поставени в защитнометални тръби, през тях с постоянна скорост преминава въздух, който се засмуква в устройството с помощта на аспирационен вентилатор, задвижван от часовников механизъм. Блестящата повърхност на тръбите предпазва термометрите както от нагряване от слънцето, така и от радиацията на околните тела.
Стойността на психрометричния коефициент за психрометъра Assmann е a = 0,00066 при всякакви условия на наблюдение. Тази стойност е малко по-различна от тази, която имаме за августовския психрометър при същата скорост на въздуха (2 m / s),това се дължи на факта, че в психрометъра Assmann има различни условия за въздушния поток около резервоара на "мокрия" термометър, отколкото в августовския психрометър.
При работа с аспирационен психрометър Assmann желаната стойност на относителната влажност се изчислява по формула (10). В по-малко критични случаи се използва специална психрометрична таблица, която показва връзката между разликата между показанията на "сух" и "мокър" термометър и относителната влажност на въздуха за различни показания на "сухия" термометър. При съставянето на тази таблица се взема предвид, че за аспирационния психрометър на Assmann стойността на психрометричния коефициент a е 0,00066 deg -1. Атмосферното налягане е 900 hPa.