Влажность воздуха измеряется при помощи специальных приборов, называемых приборы для измерения влажности. Основным показателем, который они фиксируют, является относительная влажность — процентное соотношение текущего количества водяного пара в воздухе к максимально возможному при данной температуре.
Для измерения влажности используются различные методы, включая механические, электрические и химические. Например, гигрометры, работающие на основе изменений в электрическом сопротивлении или емкости, позволяют точно определить уровень влажности в помещениях и на улице.
- Определение влажности воздуха: Влажность воздуха — это количество водяного пара, содержащегося в воздухе, и влияет на климат и комфорт человека.
- Приборы для измерения: Основными приборами для измерения влажности являются гигрометры (анемометр, психрометр и др.).
- Методы измерения: Существуют разные методы, включая измерение температуры точки росы, изменение электрического сопротивления и капиллярные методы.
- Единицы измерения: Влажность может измеряться в относительных (%) и абсолютных (г/м3) единицах.
- Применение: Измерение влажности необходимо в метеорологии, сельском хозяйстве, медицинской и строительной отраслях.
- Влияние на здоровье: Правильный уровень влажности влияет на здоровье человека, качество воздуха и комфорт в помещении.
Определение уровня влажности в воздухе
В 8 классе на уроках физики нам объясняли, что влажность – это степень насыщения воздуха водяным паром. Этот параметр существенно влияет на то, как люди воспринимают температуру, поэтому его важно измерять. Давайте кратко обсудим, как измеряют влажность воздуха как в помещениях, так и на улице, а также какие существуют приборы для этого и на каких принципах они действуют.
Типы влажности
Влажность определяется количеством водяного пара в воздухе, и её проще всего представить в виде массы воды на единицу объёма воздуха. По сути, это плотность, и для измерения влажности в воздухе обычно используются граммы на кубический метр. Такой тип влажности называется абсолютной.
Относительная влажность представляет собой другой тип влажности. Эта величина указывает, насколько близко содержание водяного пара в воздухе к его насыщению. При полной насыщенности пара, когда воздух удерживает максимальное количество влаги, относительная влажность равняется 100 %.
Когда в воздухе отсутствует водяной пар, относительная влажность принимает значение 0 %.
Влажность воздуха — это один из ключевых параметров, влияющих на климатические условия и здоровье человека. Приборы для измерения влажности, такие как гигрометры, позволяют получить точные данные о содержании водяного пара в воздухе. Мне часто задают вопрос, что именно измеряют эти устройства. На первый взгляд, может показаться, что речь идет исключительно о количестве влаги, но на практике это гораздо сложнее.
Гигрометры измеряют относительную влажность воздуха, выражаемую в процентах. Этот параметр показывает, насколько близко воздух к насыщению водяным паром при данной температуре. Например, при высокой температуре воздух может удерживать больше влаги, чем при низкой. Поэтому относительная влажность помогает оценивать, насколько комфортны условия для проживания и какие меры нужно принимать для поддержания здорового микроклимата.
Существует несколько типов гигрометров. Например, механические или стеклянные гигрометры работают на основе физического изменения какого-либо материала при изменении влажности. Электронные гигрометры, в свою очередь, используют сенсоры, которые измеряют электрическое сопротивление или емкость материала, чувствительного к влаге. Это позволяет им предоставлять более точные и быстрореагирующие показания.
Еще одним важным аспектом является то, что влажность воздуха может влиять на множество процессов в окружающей среде, включая уровень комфорта человека, процесс хранения и сохранения продуктов, а также состояние зданий. Правильные замеры позволяют предотвращать проблемы, связанные с избыточной влажностью, такие как плесень и гниение.
Я считаю, что понимание того, как измеряется влажность воздуха, и знание о том, как эти данные можно применять на практике, имеет немалое значение для многих людей. Это не просто информация для научных исследований, но и ключ к созданию комфортной и здоровой среды для жизни и работы.
Назначение гигрометров
Кроме того, существуют комбинированные устройства, которые включают термометр – термогигрометры. Эти приборы позволяют одновременно измерять уровень влажности и температуры в помещениях. Дополнение в виде термометра становится важным, учитывая, что температура воздуха может оказывать влияние на точность измерений гигрометра.
Влажность и температуру мониторят в следующих местах:
- На фабриках и заводах в таких областях, как химия, фармацевтика, обработка древесины и других отраслях. Здесь применяются высокоточные устройства, так как уровень влажности влияет на технологические процессы, а также на конечный результат: качество продукции и её срок хранения. Чем более точный гигрометр, тем лучше можно оптимизировать производственные условия.
- В складских помещениях, где оптимальные параметры воздуха помогают сохранить сырьё, товары, материалы и продукты в наилучшем состоянии.
- В процессе медицинских и научных экспериментов.
- В выставочных залах и хранилищах музеев.
- В агрономии и зоотехнии (инкубаторы, теплицы).
- В повседневной жизни.
Зачем нужно следить за влажностью воздуха в жилом помещении
Уровень влажности в жилом пространстве (в доме или квартире) – это переменная величина; она варьируется в зависимости от времени года, погодных условий и начала или окончания отопительного периода. Кроме того, локальные изменения влажности могут происходить во время сушки белья, принятия водных процедур, подготовки запасов на зиму или при использовании дополнительных обогревательных устройств.
Качественный микроклимат в помещении тесно связан с уровнем влажности. Хотя этот показатель бывает достаточно изменчивым и подвержен влиянию внешней среды, существует концепция нормальной влажности. В домашних условиях нормальным считается уровень относительной влажности в диапазоне 30-60%, а оптимальным – 40-45%.
Процентное соотношение указывает на уровень водяного пара в атмосфере. Когда влажность достигает 100% (что возможно в природных условиях, например, в тропиках), это свидетельствует о том, что воздух насыщен водяным паром до предела (при текущей температуре). В таких ситуациях вода, разлитая на полу, будет оставаться жидкой и не сможет испариться.
Контроль за уровнем влажности в помещении крайне важен, так как как ее недостаток, так и избыток могут со временем привести к ряду неблагоприятных последствий:
- Состояние здоровья людей с хроническими заболеваниями ухудшается, что может привести к обострению их недуга, а также страдают домашние животные.
- Здоровые члены домочадцев становятся более подвержены вирусам и инфекциям, у них может снизиться работоспособность, возможно развитие аллергических реакций.
- Постоянная высокая влажность способствует образованию плесени на мебели, книгах и вещах, возникает неприятный затхлый запах, внешний вид интерьера deteriorates.
- Сухой микроклимат может привести к гибели комнатных растений, не адаптированных к таким условиям. Деревянная мебель начинает трескаться, а обои могут пересохнуть и отклеиться.
Контроль микроклимата является важнейшей задачей не только для жилых помещений. Гигрометр, который измеряет уровень влажности, будет полезен в бане, оранжерее и погребе (особенно в винном). Его также желательно иметь в мастерской, где хранятся пиломатериалы, и в кладовой, где находятся продукты.
Почему необходимо следить за уровнем влажности в квартире?
И на человека, и на домашних животных, а также на мебель и вещи одинаково негативно влияют как высокая влажность, так и чрезмерная сухость воздуха.
Высокая влажность может привести к следующим негативным последствиям:
- ухудшение общего состояния (появляется слабость, возможны обострения сердечно-сосудистых заболеваний; у астматиков повышенная влажность может спровоцировать приступ);
- возникновение плесени в доме, которая начинает бесконтрольно распространяться;
- Из-за высокой влажности страдают мебель и личные вещи, возникает неприятный запах гнили.
Сухой воздух также оказывает отрицательное воздействие на домашний микроклимат. В таких условиях организм становится более восприимчивым к вирусам и бактериям, затрудняется дыхание, снижается работоспособность, может усилиться головная боль и проявиться аллергия.
Негативное влияние сухости также приводит к гибели домашних растений, рассыханию мебели, повреждению отделочных материалов и изделий из дерева.
Из вышеизложенного становится ясным, что контроль уровня влажности воздуха является важным условием для формирования комфортного микроклимата в доме или квартире.
Как можно проверить влажность воздуха в помещении?
В настоящее время существует множество различных методов для оценки уровня влажности в помещениях. Все эти методы можно классифицировать на две основные группы:
- Аппаратное измерение — это самый надежный способ определения содержания водяных паров в воздухе. Для этого используется специализированный прибор, называемый гигрометром. В дальнейшем мы подробно рассмотрим, что такое гигрометр, какие его виды существуют и как правильно выбрать подходящий.
- Использование импровизированных средств — такие методы не обеспечивают точных значений, но с их помощью можно определить, что преобладает в помещении: сухость или избыточная влага. Например, для альтернативного измерения влажности можно использовать стакан с водой, предварительно охладив его до +5 градусов в холодильнике. После этого его следует вынуть и оставить в комнате на 10 минут. Если по истечении указанного времени вода испарится, это будет свидетельствовать о низком уровне влажности.
XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2022
Уровень влажности воздуха — это показатель присутствия водяного пара в атмосферном воздухе. Параметры влажности в помещении варьируются в зависимости от климатических условий и активности людей.
Снижение уровня влажности в комнатах может быть связано с избыточным использованием обогревателей или кондиционеров. Приготовление пищи без использования вытяжки или адекватной вентиляции, сушка одежды внутри помещения и повышенная влажность снаружи способствуют увеличению влажности в квартире.
В настоящее время доступны специальные устройства, которые с высокой точностью измеряют уровень влажности воздуха в помещении, обеспечивая точные данные о его состоянии.
Без специализированного оборудования сложно точно определить уровень влажности воздуха. Тем не менее, отклонение от нормы можно обнаружить по состоянию кожи и слизистых, а также по образованию конденсата (точка росы) на стеклах и зеркалах.
Устройство, предназначенное для измерения влажности воздуха, называется гигрометром.
Гигрометр служит для определения влажности в помещениях. При слишком низком проценте влаги в воздухе в организм могут проникать различные вирусы, что может существенно снизить иммунитет. Использование гигрометра помогает избежать дискомфорта и защищает слизистые оболочки и кожу от пересыхания.
Согласно требованиям ГОСТ, оптимальный уровень относительной влажности в помещении зимой составляет 30–45%, а в теплый сезон — 30–60%.
Принцип функционирования данного устройства основан на физических свойствах материалов, из которых оно изготовлено. В зависимости от уровня влажности в воздухе эти материалы изменяют свои характеристики: массу, плотность, длину и другие параметры.
Гигрометры существуют в различных вариантах:
Волосяной гигрометр состоит из обработанного синтетического волоса, стрелки, пружины и шкалы. При изменении концентрации водяных паров в воздухе происходит изменение силы натяжения волоса, в результате чего пружина реагирует на эти колебания и изменяет положение стрелки на шкале. Диапазон измерения влажности волосяного гигрометра составляет от 30 до 80%.
Сегодня на рынке представлено множество моделей гигрометров, включая как классические приборы с температурным столбиком, так и электронные устройства, на экране которых можно увидеть все основные параметры, обеспечивающие комфортный микроклимат в помещении.
Чувствительным элементом данного устройства является пленка, которая при изменении уровня влажности либо сжимается, либо растягивается. Это вызывает движение противовеса, что изменяет угол наклона стрелки на шкале. Рабочий диапазон этого прибора варьируется от 30 до 80%.
Весовой и конденсационный гигрометры
Весовой механический и конденсационный гигрометры отличаются высокой точностью определения уровня влажности в помещении, поскольку оба устройства измеряют абсолютную влажность воздуха. Такие приборы обычно используются только в лабораторных условиях, но не применимы для определения влажности в домашних условиях. Абсолютная влажность воздуха — это величина, указывающая на количество водяного пара в воздухе.
Психрометр функционирует благодаря взаимодействию термометров — «сухого» и «влажного». Устройство оборудовано парой термометров, содержащих окрашенные жидкости (красного и синего оттенков). Одна из трубочек обернута хлопковой тканью, нижний край которой погружается в резервуар с раствором. Ткань впитывает влагу, и происходит ее испарение, что приводит к охлаждению показаний «влажного» термометра. Чем меньше влажность воздуха в помещении, тем ниже его показания.
Для определения процента влажности воздуха с помощью психрометра необходимо обратиться к таблице на приборе, найти температуру воздуха по показаниям термометра и увидеть разницу между значениями на пересечении данных.
Существуют различные типы психрометров:
стационарные. Включают два термометра (сухой и влажный) и действуют по изложенному ранее принципу. Процент влажности воздуха определяется с помощью таблицы.
аспирационный. Он отличается от стационарного наличием специализированного вентилятора, который обдувает термометры потоками воздуха, тем самым ускоряя процесс определения влажности воздуха.
дистанционный. Такой психрометр подразделяется на манометрический и электрический. Вместо ртутных или спиртовых термометров используются кремниевые датчики. Как и в первых двух типах, один датчик остается сухим, а другой — фиксирует влажность.
Электронный гигрометр (цифровой)
Эти устройства также называются домашними цифровыми метеостанциями. Принцип работы цифровых гигрометров основан на постоянном мониторинге состояния воздуха в помещении. Прибор питает как от электросети, так и от бытовых батарей. Внутри гигрометра установлен датчик, который отслеживает изменения уровня влаги в воздухе.
Список литературы:
Усольцев В.А., Определение влажности воздуха, https://litgu.ru/knigi/estesstv_nauki/343091-izmerenie-vlazhnosti-vozduha.html
Берлинер М.А., Электрические замеры, автоматизация контроля и регулирование влажности, http://www.toroid.ru/berliner.html
Хромов С. П., Метеорология и климатология для студентов географических факультетов, 2-е издание, Л., 1968.
Большая Энциклопедия. https://www.vedu.ru/bigencdic/
Айзман Р.И. Основы теории безопасности жизнедеятельности / Р. И. Айзман, С.В. Петров, В. М. Ширшова. — Новосибирск: АРТА, 2011. — 208 с.
Принципы работы гигрометра
Метод работы гигрометра зависит от его конструкции. Давайте подробнее рассмотрим, как функционируют разные модели гигрометров:
Оценивает изменения диэлектрической проницаемости атмосферы. Конденсатор, содержащий воздух в роли диэлектрика, видоизменяет свою емкость в зависимости от влажности, что позволяет установить уровень влажности воздуха.
Измеряет изменение сопротивления материала при впитывании влаги. Датчик включает в себя материал с низким уровнем сопротивления, который изменяет свои параметры при поглощении влаги, что влияет на проводимый через него ток.
Анализирует разницу температур между двумя термисторами. Один термистор находится в герметичной камере, а другой — в окружающей среде. Разница температур помогает вычислить уровень влажности.
Определяет влажность основываясь на температуре точки росы. Зеркало либо охлаждается, либо нагревается, и момент появления конденсата фиксируется датчиком, что позволяет определить точку росы и уровень влажности воздуха.
Определяет уровень концентрации электролита на изоляционных материалах. Эти устройства находят активное применение как в домашних условиях, так и в промышленности благодаря своей стабильности и легкости в эксплуатации.
Характеристика гигрометра
Современные гигрометры зачастую имеют дополнительные возможности, такие как измерение температуры (термогигрометры), что делает их более удобными и многофункциональными для разнообразных задач. Эти приборы могут быть как простыми механическими, так и более сложными электронными, оснащёнными цифровыми экранами и функцией подключения к компьютерам для контроля и анализа данных.
В домашней обстановке и на предприятиях активно применяются электронные гигрометры, которые выделяются своей точностью и простотой в эксплуатации. Эти устройства могут обладать рядом дополнительных опций, включая возможность сохранения измеренных данных, установку пороговых значений для активации сигнализации при превышении или понижении уровня влажности, а также интеграцию с системами контроля микроклимата.
Зачем нужен гигрометр в быту и на производстве
Мониторинг уровня влажности играет ключевую роль в создании здорового микроклимата в домах и обеспечении эффективного производства на фабриках. С помощью гигрометра можно:
- Избежать появления плесени и грибка. Эти микроорганизмы могут провоцировать аллергии и болезни органов дыхания, а также наносить вред мебели, отделке и другим предметам интерьера.
- Создать комфортные условия для жизни и работы. Правильный уровень влажности способствует улучшению общего состояния, повышению продуктивности и снижению риска заболеваний.
- Обеспечивать мониторинг технологических процессов, подверженных изменениям уровня влажности. В ряде промышленных секторов, таких как фармацевтика, химия и пищевая промышленность, контроль влажности является необходимым для соблюдения стандартов производства и поддержания качества товаров.
- Сохранять свежесть продуктов и иных материалов. Уровень влажности воздуха оказывает влияние на срок годности пищевых продуктов, медикаментов и других товаров, поэтому регулирование влажности критически важно для предотвращения их порчи.
- Защищать металлические изделия от коррозии и повреждений. Конденсат, возникающий на металлических поверхностях при высоком уровне влажности, способен вызывать коррозию и разрушение металлов, что негативно сказывается на прочности конструкций и может вывести их из эксплуатации.
Назначение гигрометра в разных областях
Уровень влажности воздуха оказывает влияние на здоровье человека, качество материалов и эффективность различных процессов. Поэтому гигрометры широко применяются в тех местах, где необходимо контролировать заданный уровень влажности:
- В жилых зонах : для обеспечения комфортного микроклимата и предотвращения роста плесени и грибка.
- На производственных предприятиях : для мониторинга технологических процессов и контроля качества продукции.
- В агрономии : для оценки влажности почвы и условий хранения урожая.
- В научных лабораториях : для осуществления точных научных экспериментов.
- На погодных станциях : для анализа климатических условий и составления прогнозов погоды.
Гигрометры представляют собой важные устройства для измерения влажности, широко применяемые в различных областях. Они помогают следить за состоянием микроклимата, гарантировать высокое качество продукции и создавать комфортные условия для жизни и работы. Не имеет значения, к какому типу и принципу действия они принадлежат, все гигрометры выполняют одну ключевую задачу — точное измерение уровня влажности в воздухе.
Современные гигрометры могут обладать дополнительными возможностями, такими как измерение температуры, давления атмосферы и возможность подключения к компьютерным системам для мониторинга и анализа полученных данных. Это делает их универсальными устройствами, которые подходят как для домашнего использования, так и для сложных научных исследований и производственных процессов.
Выбор гигрометра определяется конкретными потребностями и условиями его применения. Для домашнего использования подойдут простые электронные устройства с базовыми функциями, тогда как для промышленных и научных целей могут потребоваться более сложные и точные приборы с дополнительными возможностями. При выборе гигрометра важно учитывать требования к точности измерений, условия эксплуатации и дополнительные функции.
Таким образом, гигрометр представляет собой ключевой инструмент для контроля уровня влажности в разных областях. Он способствует поддержанию оптимальных условий для жизни и работы, обеспечивает качество продукции и предотвращает негативные последствия, связанные с избытком или нехваткой влажности. Независимо от типа и принципа работы, гигрометры остаются незаменимыми инструментами для точного измерения уровня влаги в воздухе и других газах.