Higrometrs — kas tas ir un kā tas mēra gaisa mitrumu

Uzzini, kas ir higrometrs un kā tas precīzi mēra gaisa mitrumu — darbības princips, sausā/mitrā spuldze, relatīvais mitrums un praktiski piemēri saprotamā valodā.

Higrometrs ir meteoroloģisks instruments, ko izmanto gaisa mitruma mērīšanai. Parasti šīs ierīces darbojas, izmantojot materiālu vai sensoru, kas reaģē uz apkārtējā gaisa mitrumu—tas var mainīt savas elektriskās īpašības, izmērus vai temperatūru atkarībā no ūdens tvaiku daudzuma. Šis materiāls vai sensors mainās atkarībā no tā, cik mitrs tas ir, un pēc šīs izmaiņas tiek noteikta gaisa mitruma vērtība.

Kā darbojas mitrā un sausa spuldze (psihrometrs)

Viena no klasiskajām metodēm ir psihrometrs, kuram ir divas spuldzes: sausa spuldze un mitrā spuldze. Abas spuldzes ir kā termometri, taču mitrā spuldze tiek pārklāta ar mitru vates vai dvieļa pārklāju. Kad ūdens uz mitrās spuldzes iztvaiko, tā atdzesējas—tāpēc mitrās un sausās spuldzes temperatūru starpība atspoguļo iztvaikošanas intensitāti un līdz ar to gaisa relatīvo mitrumu.

Procesa nosacījumi:

• Ja starpība starp spuldzēm ir neliela — iztvaikošana ir lēna → relatīvais mitrums ir augsts.
• Ja starpība ir liela — iztvaikošana ir ātra → relatīvais mitrums ir zems.

Tipiska rīcība: pēc noteikta laika tiek nolasītas abas temperatūras, atrasta to atšķirība un, izmantojot psihrometru tabulu vai diagrammu, noteikts relatīvais mitrums konkrētajā temperatūrā. Relatīvais mitrums izsakās procentos (attiecība faktiskais ūdens tvaiku spiediens / piesātinājuma spiediens) un nav fiziska mērvienība.

Piemērs: 30˚C sausā spuldze + 20˚C mitrā spuldze = ~40% relatīvā mitruma.

Relatīvais, absolūtais un speciālais mitrums

Ir svarīgi atšķirt dažādus mitruma rādītājus:

• Relatīvais mitrums (RH) — norāda, cik procentuāli daudz ūdens tvaiku ir gaisā salīdzinājumā ar maksimālo iespējamo pie tās temperatūras.
• Absolūtais mitrums — ūdens tvaiku masa vienā gaisa tilpuma vienībā (piem., g/m³).
• Dūmakas punkts (dew point) — temperatūra, pie kuras gaiss kļūst piesātināts un ūdens tvaiki kondensējas.

Citas higrometru tehnoloģijas

Mūsdienās ir vairāki veidi, kā mērīt mitrumu:

• Kapacitīvie sensori — maina kapacitāti, reaģējot uz mitrumu; izplatīti elektroniskajos higrometros.
• Rezistīvie sensori — maina elektrisko pretestību mitruma ietekmē.
• Matu (hair) higrometri — cilvēka vai dzīvnieku matu garums mainās atkarībā no mitruma; izmantoti analogos instrumentos.
• Dūskrituma (dew point) higrometri — tieši nosaka kondensācijas temperatūru, precīzi drošākiem laboratorijas mērījumiem.
• Gravimetriskā metode — ļoti precīza, bet sarežģīta: nosaka ūdens daudzumu, ko absorbē daļa materiāla vai ko kondensē no gaisa (galvenokārt laboratorijās).

Kur un kā izmanto higrometrus

Higrometri ir svarīgi daudzās nozarēs:

• meteoroloģijā — laika prognozēšanai;
• iekštelpu klimata kontrole — mājās, birojos, muzejos, bibliotēkās;
• pārtikas, farmācijas un ražošanas procesos;
• zemkopībā un glabāšanas telpās — ražas un produktu kvalitātes uzturēšanai.

Kā pareizi mērīt un izvairīties no kļūdām

Lai iegūtu uzticamus mērījumus, ievērojiet sekojošo:

• Novietojiet sensoru vietā, kur nav tiešas saules staru, tuvumā siltuma avotiem vai ventilācijas atverēm.
• Nodrošiniet pietiekamu ventilāciju ap sensoru (daži sensori ietver ventilatoru vai prasa brīvu gaisa plūsmu), jo stagnējošs gaiss var deformēt rezultātus.
• Regulāri tīriet sensoru no putekļiem un piesārņojošām vielām — tās var mainīt mērījumu precizitāti.
• Kalibrējiet ierīci pēc ražotāja ieteikumiem vai salīdziniet ar etalona mērinstrumentu.

Kopšana un kalibrācija

Lielākā daļa elektronisko higrometru prasa regulāru kalibrāciju vienu vai divas reizes gadā, bet precīzākām lietojumprogrammām — biežāk. Kalibrācijas metodes var būt:

• salīdzināšana ar kalibrētu etalona ierīci;
• standarta sālū solution (kontrolētas relatīvā mitruma vides izveide) laboratorijas apstākļos;
• ražošanas iekārtas vai servisa centri piedāvā profesionālu kalibrāciju.

Secinājums

Higrometrs ir būtisks instruments gaisa mitruma novērtēšanai — gan vienkāršos laika apstākļu mērījumos ar psihrometru, gan modernās elektroniskās ierīcēs ar kapacitīviem vai rezistīviem sensoriem. Lai iegūtu precīzus un uzticamus datus, svarīga ir pareiza uzstādīšana, regulāra kopšana un kalibrācija.

Slinga psihrometrs

Psihrometrs darbojas, kad zinātnieks gaisā griež divus termometrus - vienu vienkāršu un otru ar mitru drānu. Sausais termometrs mēra gaisa temperatūru. Mitrais termometrs mēra rasas punktu, jo, termometram griežoties, mitrais audums atdziest. Tā kā uz auduma esošais ūdens iztvaiko latentā siltuma dēļ, kas ir siltumenerģijas zudums, mainoties matērijas fāzei, audums atdziest. Tad termometrs mēra auduma temperatūru. Beigu beigās auduma absorbētais ūdens daudzums sakritīs ar gaisa absorbēto ūdens daudzumu jeb mitrumu. Kad tas notiks, temperatūra nostabilizēsies. Tad zinātnieks paskatās uz tabulu, lai atrastu rasas punktu atbilstoši gaisa temperatūrai un mitruma līmenim, ko mēra ar mitro spuldzīti.

Slinga psihrometrs izmantošanai ārpus telpām

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir higrometrs?

J: Kā darbojas higrometrs?

J: Kas ir relatīvais mitrums?

J: Kā aprēķina relatīvo mitrumu?

J: Ko parāda neliela atšķirība starp spuldžu temperatūrām?

J: Ko parāda liela temperatūras atšķirība?

J: Cik daudz spuldzīšu ir higrometram?

Meklēt pēc burta