NAZWISKO: NAJUCH IMIE: TOMASZ KIERUNEK:FIZYKA Z INFORMATYKĄ ROK STUDIÓW: I GRUPA LABORATORYJNA: X		WYŻSZA SZKOŁA PEDAGOGICZNA W RZESZOWIE I PRACOWNIA FIZYCZNA
				WYKONANO		ODDANO
				DATA	PODPIS	DATA	PODPIS
Ćwiczenie Nr: 50d	Temat: Wyznaczanie wilgotności względnej powietrza.

1.Parowanie jest to przemiana fazowa (będąca jednocześnie zmianą stanu skupienia) polegająca na przemianie cieczy w parę. Istnieją dwa rodzaje parowania: parowanie powierzchniowe i parowanie zachodzące w całej objętości cieczy (zwane wrzeniem). Zjawisko parowania powierzchniowego polega na wyswobadzaniu się na powierzchni cieczy tych cząstek, które mają wystarczającą energię na pokonanie sił wiązania z innymi cząsteczkami w cieczy. Parowanie zachodzi, więc w każdej temperaturze, przy czym im wyższa temperatura cieczy tym więcej takich cząsteczek wyswobadza się z niej, a zatem tym intensywniejsze jest parowanie. Szybkość parowania wzrasta również przy zwiększeniu powierzchni lub obniżeniu ciśnienia a także wtedy, gdy para jest natychmiast usuwana sponad cieczy przez przepływ powietrza.

Para nasycona jest to para, która w stanie równowagi termodynamicznej ma w danej temperaturze największą gęstość i ciśnienie, zwane prężnością pary nasyconej. Układ para nasycona - ciecz jest zawsze w stanie równowagi fazowej w związku z tym parę nasycaną często określa się jako parę będącą w równowadze ze swoją cieczą. Prężność i gęstość pary nasyconej wzrastają ze wzrostem temperatury. W stanie krytycznym gęstość pary nasyconej staje się równa gęstości cieczy. Jeśli ciśnienie zewnętrzne przewyższa prężność pary nasyconej danej temperaturze wówczas część pary nasyconej ulega skropleniu lub następuje przesycenie pary.

Para nienasycona to para, która w danej temperaturze ma mniejszą gęstość i mniejsze ciśnienie niż para nasycona. Układ ciecz - para nienasycona nie jest, więc w stanie równowagi fazowej i ciecz paruje w nim w nim dopóty dopóki para nienasycona nie stanie się parą nasyconą. Przy zwiększaniu ciśnienia lub zmniejszaniu temperatury para nienasycona przechodzi w końcu w parę nasyconą albo ulega częściowemu skropleniu albo staje się parą przesyconą.

Punkt krytyczny K określa stan krytyczny, w którym zanika różnica pomiędzy cieczą, a jej parą nasyconą, w punkcie tym gęstość pary i cieczy zrównują się. Punktowi krytycznemu odpowiadają współrzędne: ciśnienie krytyczne objętość krytyczna, a przede wszystkim temperatura krytyczna. Powyżej izotermy krytycznej dana substancja może występować tylko w stanie gazowym.

Ciśnienie pary nasyconej dowolnej substancji zależy od temperatury. Nie mają na nie bezpośredniego wpływu inne gazy obecne nad powierzchni parującej cieczy, lecz mogą wpływać pośrednio utrudniając parowanie, skutkiem, czego w pewnej odległości od powierzchni cieczy może istnieć para nienasycona. Wielkością określającą ilość pary wodnej w powietrzu jest wilgotność. Rozróżniamy wilgotność bezwzględną i względną. Wilgotnością bezwzględną nazywa się stosunek masy pary zawartej w danej objętości gazu do tegoż gazu suchego w tych samych warunkach

.

W_B =

Bezwzględną wilgotność powietrza można również określić jako prężność określić jako prężność pary wodnej znajdującej się w powietrzu, ponieważ w danej temperaturze prężność pary jest proporcjonalna do jej gęstości.

Wilgotnością względną nazywamy stosunek wilgotności bezwzględnej do wilgotności nasycającej powietrze w danych warunkach ciśnienia i temperatury:

W_w =
,

Gdzie W_S = 0,62
, m_ps - masa pary suchej.

2. Budowa psychrometru Augusta:

Psychrometr zbudowany jest ze statywu na, którym zamocowane są dwa termometry. Przy jednym z termometrów znajduje się zbiorniczek, w którym znajduje się wilgotna gaza, która otacza koniec termometru.

3. Budowa psychrometru Assmana:

Psychrometr Assmana zbudowany podobnie jak psychrometr Augusta z dwóch termometrów, które znajdują się w obudowie o kształci rurki, jeden z nich jest suchy T₁, na końcu drugiego T₂ znajduje się wilgotna gaza w zbiorniczku B. Warunkiem poprawnego pomiaru jest ciągły kontakt termometrów ze świeżym powietrzem, nie zawierającym wody parującej z gazy. Stąd termometry umieszcza się w strumieniu powietrza wytworzonym przez dmuchawę D.

4. Higrometr Lambrechta:

Przez wypełniony eterem zbiorniczek N możemy przepompowywać powietrze, którego nadmiar odpływa rurką r₂. Do pompowania powietrza służy pompka P. przednia, poniklowana ścianka S zbiorniczka jest otoczona izolowanym cieplnie pierścieniem P również poniklowanym. Przepompowując powietrze powodujemy szybkie parowanie eteru
i obniżenie temp. zbiorniczka. Temperaturę naczynia mierzymy termometrem T.

5. Przebieg doświadczenia:

1. Wyznaczyć wilgotność względną W za pomocą psychrometru Augusta.

1. Po sprawdzeniu, czy temperatury wskazane przez oba termometry są identyczne, zwilżyć gazę, którą owinięty jest termometr.

2. Po ustaleniu się temperatury termometru wilgotnego odczytać wskazania obu termometrów t₁ i t₂.

3. Obliczyć różnicę temperatur i odczytać wilgotność względną na tablicy psychrometrycznej do psychrometru Augusta. Wynik pomiaru porównać ze wskazaniem higrometru włosowego.

II. Wyznaczyć stałą psychrometru Assmana.

1. Zwilżyć gazę wodą destylowaną i owinąć zbiornik jednego z termometrów psychrometru Assmana. Wprawić w ruch wentylator psychrometru.

2. Po ustaleniu się równowagi cieplnej odczytać różnicę temperatur pomiędzy termometrem suchym t₁ i wilgotnym t₂.

3. Obliczyć stałą psychrometru Assmana ze wzoru:

, gdzie:

E - ciśnienie pary wodnej nasyconej w temperaturze wskazanej przez wilgotny termometr psychrometru Assmana (znajdujemy z tablic).

e - ciśnienie pary wodnej zawartej w powietrzu w temperaturze mierzonej przez termometr suchy (znajdujemy na podstawie pomiarów w części I).

H - ciśnienie atmosferyczne (mierzymy barometrem).

t₁-t₂ - różnica temperatur wskazanych przez suchy i mokry termometr.

Obliczenia:

1 Tr = 133,322 Pa

E = 14,530 Tr = 14,530 133,322 = 1937,17 Pa

W_w =

e =
Pa

Błąd obliczam metodą pochodnej logarytmicznej:

Obliczam stałą psychrometru Assmana:

Błąd bezwzględny obliczam metodą pochodnej logarytmicznej:

A= (E-e) H^-1(t₁-t₂)^-1

lnA = ln(E-e) + ln H^-1 + ln(t₁-t₂)^-1

gdzie: δ(E -e) = δ(E) + δ(e) = 96,861

δ(t₁-t₂) = 2 δ(t) = 0,4

δ(A) = 0,0016

Błąd względny:

Zestawienie wyników:

e = (770±97) Pa

A = (0,0020±0,0002)

Wnioski:

Wilgotność względna powietrza wyznaczona za pomocą psychrometru Augusta wynosi 46% natomiast odczytana z higrometru włosowego 40%, a wyznaczona za pomocą psychrometru Assmana 47%. Różnica w tych pomiarach wynika z niedokładności termometrów
w psychrometrze Augusta. Błąd, jakim obarczona jest wartość stałej psychrometru Assmana, wynika zarówno z niedokładności termometrów jak i barometru.

4

---