determinarea umiditatii aerului
TRANSCRIPT
Determinarea umiditatii aerului
Umezeala sau umiditatea aerului este definită prin conţinutul de
vapori de apă existenţi la un moment dat in atmosferă. Este o insuşire
importantă a aerului atat din punct de vedere meteorologic cat şi
bioclimatic. Gradul de umiditate are o mare importanţă din punct de vedere
meteorologic, deoarece vaporii de apă influenţează bilanţul radiativ-caloric
al aerului, prin absorbţia radiaţiilor de undă lungă iar prin condensare
generează norii, ceaţa, precipitaţiile lichide şi solide. Cantitatea de vapori
de apă din atmosferă se exprimă prin diferiţi parametri sau mărimi fizice,
cum sunt:
a) Tensiunea vaporilor de apă sau forţa elastică reprezintă presiunea parţială cere vine
vaporilor de apă dintr-un volum de apă. Ea se exprimă in milimetri coloană de mercur sau in
milibari (hectopascali).
b) Umezeala absolută reprezintă cantitatea de vapori de apă pe care o conţine 1m3 deaer
la o anumită temperatură. Referindu-ne la unitatea de volum, umezeala absolută este in realitate
densitatea vaporilor.
c) Umezeala specifică reprezintă cantitatea de vapori de apă pe care o conţine 1 kg de
aer umed, exprimată in g/kg.
d) Umezeala relativă este mărimea care reprezintă cel mai bine gradul de saturaţie
aaerului cu vapori de apă. Ea indică in procente, cat din cantitatea vaporilor de apă necesară
condensării există la un moment dat in atmosferă, ştiind că pentru aerul saturat, are valoarea de
100%. In funcţie de valoarea umidităţii relative, aerul secaracterizează din punct de vedere
higrometric astfel:
>100% - suprasaturat;
100% - saturat;
91-99% - foarte umed;
81-90% - umed;
51-80% - normal;
31-50% - uscat;
<30% - foarte uscat.
e) Temperatura punctului de rouă reprezintă temperatura la care vaporii de apă ajung să
satureze aerul. După atingerea stării de saturaţie, orice scădere de temperatură va fi insoţită de
condensarea vaporilor de apă, care fiind in exces se vor depune sub formă de rouă. Se exprimă
in grade Celsius.
f) Deficitul de saturaţie reprezintă diferenţa dintre tensiunea maximă a vaporilor de apă
şi tensiunea reală la un moment dat.
g) Deficitul psihrometric reprezintă diferenţa dintre temperatura indicată de termometrul
uscat şi cea indicată de termometrul umezit al unui psihrometru.
h)Starea higrometrică reprezintă raportul dintre greutatea vaporilor de
apă şi greutatea aerului uscat dintr-un metru cub de aer.
La statiile meteorologice din Romania, pentru masurarea valorilor
umezelii aerului, se folosesc aparate cu citire directa numite psihometre si
higrometre.
Psihometrele
Sunt instrumente prin intermediul cărora se determină tensiunea
vaporilor de apă din aer şi umezeala relativă a acestuia. Partea principală a
acestora este dată de două termometre identice, unul avand rezervorul
acoperit cu tifon care se umezeşte in timpul efectuării
măsurătorilor (termometrul „umed”), iar celălalt măsoară temperatura
aerului in mediu uscat(termometru „uscat”). Pe tifonul umezit se produce
evaporarea, proces care se efectuează cu consum de energie calorică.
Astfel, temperatura indicată de termometrul umed va fi mai mică decat cea
indicată de termometrul uscat (din stanga) al psihrometrului. Totuşi,in
prezenţa ceţii, cand temperatura aerului are o valoare mai mică de 0oC, pot
să apară şi situaţii inverse. Diferenţa de temperatură dintre cele două
termometre (diferenţa psihrometrică) este cu atat mai mare cu cat aerul
este mai uscat, iar evaporarea va fi mai intensă. Cand umezeala aerului are
valori apreciabile, evapotranspiraţia se reduce mult sau nu se mai produce,
iar temperaturile citite la cele două termometre sunt apropiate ca valoare.
Procesul de evaporaţie depinde de: absorbţia cantităţii de căldură, căldura
latentă de evaporare a apei, viteza curenţilor de aer din atmosferă sau a
curentului de ventilaţie din jurul termometrului „umed”, tensiunea reală a
vaporilor aflaţi in aer in momentul observaţiei, suprafaţa evaporatoare a
rezervorului termometrului „umed”, tensiunea maximă a vaporilor,
presiunea atmosferică
Psihometrul de statie cu aspiratie - ventilatie
artificiala
Se instaleaza in primul adapost meteorologic, in pozitie verticala, pe
acelasi stativ cu termometrele de maxima si de minima. Sunt de doua
tipuri, cu doza dubla si doza simpla.
Prezinta o morisca aspiratoare care are rolul de a aspira un curet de
aer prin tuburile de aspiratie, ventiland astfel rezervoarele celor doua
termomtre (umed si uscat). Prin rotire, morisca determina formarea, in jurul
rezervoarelor, a unui curent de aer cu viteza constanta, ce va contribui la
evaporarea apei de pe tifonul umezit cu apa distilata.
Observatiile psihometrice (efectuate la orele 01, 07, 13, 19) trebuie sa
respecte o anumita ordine in cadrul determinarilor termometrice:
– se umezeste tifonul termometrului umed cu apa distilata
– se intoarce cu cheia arcul moristii aspiratoare
– se urmareste coborarea temperaturii la termometrul umed; cand
coloana de mercur a acestuia devine stationara se efectueaza
citirea ambelor termometre, incepand cu cel umed, apoi la cel
uscat
– in momentul in care o coloana termometrica s-a stabilizat se citesc
in primul rand zecimile de grad si dupa aceea gradele intregi
– daca temperatura aerului scade la valori mai mici de -10° C,
determinarile se fac numai la termoetrul uscat si la higrometru.
Psihometrul cu ventilatie artificiala tip Assmann
Este un intrument de constructie speciala folosit cu precadere in
expeditiile de cercetari microclimatice deoarece este usor transportabil si
ofera posibilitatea de a efectua masuratori in plin soare, datorita unei
monturi metalice nichelate ce protejeaza cele doua rezervoare
termometrice. Se compune din termometre identice care au diametre mai
reduse. Sunt fixate intr-un mont metalic, format dintr-un tub central.
La capatul superior al tubului central se insurubeaza etans morsica
aspiratoare. Carcasa are in partea de jos o deschidere inelara, intrerupta
din loc in loc, care serveste pentru evacuarea aerului aspirat. Latera,
carcasa prezinta o ferestruica circulara.
Psihometrul electric cu ventilatie artificiala tip Rossel
Unele statii au si psihometre electrice tip Rossel, a carui morisca este
actionata fie prin curent electic, fie prin intermediul catorva baterii uscate,
fixate sub capatul acestuia. Morisca se pune in functiune prin apasarea
in jos a intrerupatorului din drepta, care trece in pozitia AUS (deschis). Cand
alimentarea se face prin intermediul bateriilor uscate, intrerupatorul din
dreapta trece de la AUS la EIN iar intrerupatorul din stanga trece de la NEZ
in BATT. Determinarile se efectueaza ca si la celelalte psihometre.
Psihometre fara aspiratie
Sunt acele instrumente meteorologice la care ventilaţia aerului din
jurul rezervoarelor termometrice se face fără intervenţia unui dispozitiv
anume construit (psihrometre cu ventilaţie naturală). Indicaţiile lor nu sunt
dintre cele mai exacte deoarece viteza curentului de aer din jurul
rezervoarelor termometrice nu este constantă.
Psihometrul de statie tip August
Este utilizat la statiile meterologice numai in conditiile in care nu se
poate folosi psihometrul cu morisca. Este alcatuit din doua termometre
identice fixate pe stativul vertical prin intermediul unor clame si este pus in
mijlocul primului adapost meteorologic, astfel incat rezervoarele
termomtrelor sa se situeze la 2 m fata de suprafata terestra. Rezervoul
termometrului 2 se infasoara in tifon al carui capat ajunge intr-un paharel
de sticla umplut cu apa distilata. Observatiile se efectueaza in mod
asemanator cu cele cu morisca aspiratoare, exceptand operatiile legate de
prezenta celui din urma.
Psihometrul “prastie”
Este un instrument relativ simplu, fără aspiraţie,care se utilizează mai
ales in expediţiile de cercetări microclimatice lipsite de psihrometre
speciale de tip Assmann. Pentru efectuarea observaţiilor, după umezirea
tifonului care acoperăr ezervorul termometrului din dreapta, psihrometrul
ţinut de maner se roteşte deasupra capului cu viteza de circa 120 turaţii pe
minut, pentru a asigura o bună ventilaţie a aerului in jurul rezervoarelor. In
scopul obţinerii unor date mai sigure,determinările se repetă de 3-4 ori.
Higrometrele
Sunt instrumente utilizate la staţiile meteorologice in scopul
determinării umezelii relative a aerului. Ele işi bazează funcţionarea fie pe
proprietatea firului de păr omenesc, degresat, de a se alungi atunci cand
umezeala creşte şi de a se scurta cand umezeala scade, fie pe variaţiile
dimensiunilor lineare ale unei membrane organice cu insuşiri higroscopice.
Higrometerle cu absorbtie cu fir de par
Se găsesc la majoritatea staţiilor meteorologice din ţară,
utilizează fire de păr omenesc blond ce prezintă un număr foarte redus de
pigmenţi, ce le conferă o sensibilitate mai mare faţă de variaţiile umezelii
aerului.
Higrometrul tip Koppe
Se instaleaza in primul adapost meteorologic, in spatele psihometrului
de statie, in pozitie verticala. In funcţie de variaţiile stării de umiditate a
aerului, acul higrometrului Koppe se deplasează dinspre stanga spre
dreapta cand gradul de umezeală a aerului este in creştere şi, de la dreapta
la stanga, cand umezeala aerului este in scădere. Măsurătorile higrometrice
se efectuează zilnic, la orele climatologice 01, 07, 13,19, iar valorile
obţinute se notează in registrul de staţie in procente intregi. O condiţie
importantă pentru citirea unor valori ale umezelii relative cat mai apropiate
de condiţiile reale constă in menţinerea receptorului intr-o stare perfectă de
curăţenie. Decadal (in zilele de 1, 11 şi 21 ale fiecărei luni) se verifică
punctul de 100% umezeală al higrometrului, prin inchiderea acestuia cu un
capac de sticlă la partea anterioară (se creează un mediu saturat cu vapori
de apă). Dacă higrometrul funcţionează normal, după circa 50-60 de
minute, acul indicator se va stabili in dreptul diviziunii 100.
Higrometrul tip R. Fuess
Se deosebeste de cel precedent prin faptul ca piesa sensibila pentru
umezeala este alcatuita din 1-4 fire de par, el fiind prevazut cu un cadran
circular. Este un instrument higrometric precis, mai putin raspundit in
statiile meteorologice.
Partea superioara a firelor de par se introduce intr-un mic tub cu
exterior filetat, care se insurubeaza intr-un orificiu metalic. Firele de par
sunt in permanenta intinse, gratie unui arc spiralat care mentine acul
indicator al higrografului in echilibru. Scara instrumentului are forma
circulara.
Pentru verificarea punctului de 100% se foloseste tubul metalic al
carui capat este captusit cu pasla.
Higrometrul tip URSS
Alcatuit dintr-un cadru metalica de care este prinsa scara curbata
higrometrica tip URSS drept piesa receptoare un singur fir de par. Cu
ajutorul unui mic stift de lemn, acesta se fixeaza la capatul superior intr-un
surub de reglare prevazut cu piulita de fixare. In scopul punerii la valoare a
acului indicator se slabeste piulita de fixare si se roteste dupa necesitatea
dispozitivului mobil intre capetele lamei indoite. Surubul de reglare
inainteaza astfel in sus sau in jos antrenand cu sine si capatul firului de par.
La extremitatea inferioara, firul de par este fixat prin mijlocirea stiftului de
lemn in lama arcuita, cre face corp cu tija. Aceasta din urma patrunde cu
unul din capetele in orificiul axului de suspensie, pe care este montat
solidar acul indicator, si se termina cu celalalt capat cu o contragreutate
sferica ce are rolulde a mentine intins firul de par. Impreuna cu surubul care
o fixeaza in diferite pozitii, tija formeaza dispozitivul de amplificare al
higrometrului.
Higrometrul tip M-39
Recent construit, are ca piesa receptoare o membrana organica
circulara, tratata special. Aceasta este intinsa pe o rama metalica fixata pe
un cadru dreptunghiul pe a carei parte superioara este montata scara.
Prin mijlocirea garniturii metalice dispozitivul de transmisie si
amplificare se cupleaza cu centrul membranei higroscopice, astfel incat
deplasarile acestuia se transmit axului de suspensie pe care e fixat acul
indicator. Membrana se mentine permanent intinsa datorita contragreutatii
montate la capatul parghiei care se misca solidar cu axul de suspensie al
acului indicator. La temperaturi ridicate, cand umezeaza scade, membrana
plesneste usor din cauza uscaciunii accentuate.
Higrograful
Aparate pentru inregistrarea continua a variatiilor umezelii relative a
solului.
Se instalează pe podeaua celui de-al doilea adăpost meteorologic, alături
de termograf, la inălţimea de 2 m deasupra suprafeţei solului. Este format
din trei părţi componente:- partea receptoare cuprinde un mănunchi sau
mai multe mănunchiuri de fire de păr omenesc, blond şi degresat, ce pot fi
dispuse orizontal sau vertical, in funcţie de tipul higrografului;
- partea transmiţătoare este dată de un sistem de parghii, care amplifică
şi transmit deformările suferite de mănunchiul de fire;
-partea inregistratoare este alcătuită din braţul parghiei de inregistrare,
tamburul cilindric pe care se infăşoară higrograma şi care efectuează o
turaţie completă in 24 de ore (lahigrografele zilnice) sau intr-o săptămană
(la cele săptămanale).
Deoarece deformarea firelor de păr omenesc nu este proporţională cu
variaţiile umezelii relative a aerului, gradaţiile orizontale de pe higrogramă
ce marchează procentede umezeală, nu sunt egale intre ele, fiind astfel, din
ce in ce mai mici cu cat valorile umezelii sunt mai mari. Prelucrarea
higrogramei constă in aplicarea corecţiei de timp, urmată de citirea valorilor
in procente intregi. Se stabileşte apoi corecţia umidităţii relative prin
compararea valorilor citite pe higrogramă, cu valorile mult mai precise,
determinate cu ajutorul psihrometrului. La staţiile meteorologice din ţara
noastră se utilizează diverse tipuri de higrografe, care diferă intre ele prin
mici amănunte de construcţie.
Higrograful R. Fuess
Este format dintr-o cutie metalica prevazuta cu geam in interiorul
careia se gaseste numai sistemul de inregistrare cuprinzand tamburul cu
mecanism de ceasornic si parghia penitei. Toate celelalte piese si angrenaje
care alcatuiesc aparatul sunt fixate de peretele posterior al cutiei in afaea
ei. Protectia lor este asigura printr-un schelet cilindric de metal pe care se
monteaza usor o caroasa confectionata din sita metalica.
Piesa receptoare se compune din 35-40 de fire de par omenesc, care
alcatuiesc un manunchi dispus orizontal. Unul din capetele este fixat intr-o
garnitura metalica prin intermediul unei placute prinse cu suruburi, iar
celalalt intr-o garnitura asemanatoare de care se leaga si dispozitivul de
punere la valoare a penitei inregistratoare.
Toate piesele de la exteriorul aparatului sunt fixate pe placa metalica
si protejate de o caroasa cilindrica, ce se introduce in cercul de metal.
Higrograful Junkalor
Are drept piesa receptoare un manunchi compus din 35-40 fire de par
ale carui capete sunt fixate pe un cadru metalic aflat la exteriorul
aparatului.
Una dintre extremitatile manunchiului se prinde, prin intermediul unei
mici garnituri metalice, de dispozitivul de punere la valoare format din doua
vergele infasurate cu arcuri si un buton special. Prin rotirea butonului se
actioneaza asupra firelor de par care transmit actiunea respectiva parghii
prevazute cu penita inregistratoare, facand-o sa urce sau sa coboare pe
higrograma dupa necesitate.
Dispozitivul de amplificare este fixat cu ajutorul surubului pe axul de
suspensie de care se angreneaza si parghia penitei inregistratoare la al
carei capat exterior se gaseste contragreutatea cilindrica menita sa tina
intins manunchiul firelor de par.
Higrograful Fischer
Se distinge de celelalte inregistratoare de umezeala prin faptul
ca are piesa receptoare formata din sase manunchiuri de cate 10-12 fiere
de par, grupate in doua lire a cate trei manunchiuri fiecare, precum si prin
faptul ca toate piesele se angrenajele care il alcatuiesc se gasesc in
interiorul cutiei aparatului.
Capetele manunchiurilor de fire sunt fixate intre placutele metalice
care se strang solid in suruburi si prezinta la partea de mijloc cate o lamela
metalica rasucita in scopul obtinerii unui mai mici rezistente. Cele doua
garnituri metalice care fixeaza capetele din stanga firelor de par sunt legate
prin intermediul lamelor rasucite si al unor stifturi de axul de suspensie.
Garnitura metalica care fixeaza capatul din dreapta al manunchiurilor de
fire ce altcatuiesc lira se leaga prin lamela rasucita de piesa cilindrica,
aflata la extremitatea inferioara a dispozitivului de punere la valoare. Penita
inregistratoare se pune la valoare rasucind convenabil dispozitivul dupa ce
in prealabil a fost slabit surubul.
Dispozitivul de amplificare este fixat pe axul de suspensie de care,
prin intermediiul garniturii paralelipipedice si al axului cilindric este fixata
contragreutatea de metal, menita sa tina permanent intinse firele de par.
Higrograful W. Lambrecht
Se aseamana oarecum cu higrograful Fischer prin faptul ca are piesa
receptoare formata din opt manunchiuri a cate 15 fire de par, care
constituie laolalta un dispozitiv in forma de lira. Ambele garnituri metalice
care fizeaza capetele manunchiurilor dispuse verical prezinta un orificiu. In
orificiul garniturii superioare se prinde un carlig fixat de o lama elastica
curbata, reprezentand dispozitivul de punere la valoare a penitei
inregistratoare. Acesta este actionat cu ajutorul surubului de la capatul
vergelei metalice. In orificiul garniturii metalice inferioare intra carligul
dispozitivului de amplificare compus dintr-un tub subtire in interiorul caruia
se deplaseaza prin insurubare sau desurubare, o piesa metalica solidara cu
carligul mentionat.
Higrografele cu dispozitiv de compensare
Higrograful J. Richard
Are ca piesa receptoare formata dintr-un manunchi de 35-40 fire de
par omenesc ale carui capete sunt prinse cu ajutorul unor suruburi mici
intre placutele de alama, fixate la extremitatile sasiului metalic. Una din
extremitatile manunchiului de fire se afla in legatura cu dispozitivul de
punere la valoare. Acesta este un ax paralelipipedic care patrunde cu
capatul sau filetat intr-un sistem de lame mealice asezate perpendicular
una fata de cealalta. Dispozitivul de amplificare este fixat pe axul de
suspensie, de care se prinde solidar si cama curbata. Aceasta se sprijina pe
cama care este fixata de axul de suspensie si are curbura inversa fata de
cea dintai.
Manunchiul de fire de par si toate celelalte piese aflate in afara cutiei
aparatului sunt protejate de o carcasa confectionata dintr-o plasa fina de
sarma, care se poate detasa usor.
Higrograful URSS – model vechi
Se aseamana in linii mari cu higrometrul J. Richard, deosebindu-te de
el numai prin cateva amanunte de constructie.
Ambele capete ale manunchiului de fire de par sunt prinse in garnituri
cilindrice de material plastic, fixate la randul lor in cilindri metalici. La una
din extremitatile manunchiului de fire de par este prins de o lamela elastica
care prin rotirea cu ajutorul unei cheite a surubului cu cap paralelipipedic se
deplaseaza intr-o parte sau alta, punand astfel la valoare penita
inregistratoare de la capatul parghieie.
Dispozitivul de amplificare al higrografului se compune dintr-o vergea
paralelipipedica termnata la partea superioara cu un carlig de prindere al
manunchiului de fire si fixata la partea inferioara de axul exterior de
suspensie. Pentru reglarea amplificarii sistemului de parghii, se ridica ori se
coboara vergeaua paralelipipedica dupa ce in prealabil a fost slabit surubul.
Piesele fixate pe cadrul din afara cutiei aparatului sunt protejate prin
intermediul unui invelis confectionat din palsa de sarrma, intinsa pe un
cadru metalic.
Higrograf URSS – model vechi
Reprezinta o varianta imbunatatita a modelului vechi, scris mai sus,
de care se deosebeste prin cateva amanunte de constructie,
Cutia aparatului este confectionata din ebonit si are capacul prevazut
cu geamuri de plexiglass pe ambele parti laterale. Cele doua capete ale
piesei receptoare sunt prinse in garnituri cilindtrice de ebonit, protejate de
invelisuri metalice concentrice si fixate prin suruburi la extremitatile unei
lame speciale. Dispozitivul de amplificare este cuplat cu cama curbata
fixata la randul ei pe axul de suspensie care se afla in legatura cu surubul
de punere la valoare. Piesele din interiorul cutiei aparatului sunt fixate pe
gartinura metalica, iar cele din afara ei sunt protejate printr-un sistem de
vergele metalice.
Instalarea si intretinerea higrografelor
Higrografele se instaleaza impreuna cu termograful pe podeaua celui
de-al doilea adapost meteorologic la inaltimea de 2 m fata de suprafata
activa-subiacenta. In timpul functionarii el trebuie sa aiba o pozitie perfect
orizontala si carcasa de profectie a pieselor exterioare montata.