Минимальный спиртовой термометр

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ

(Время 2 – 4 ч)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить приборы и методику измерения температуры и влажности воздуха в приземном слое атмосферы; получить навыки измерения температуры и влажности, оценки характеристик влажности с помощью Психрометрических таблиц.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

I. Письменно ответы на вопросы:

1. Определение и единицы измерения температуры воздуха.

2. Краткое описание принципа действия используемых в метеорологии термометров.

3. Конструктивные особенности максимального и минимального термометров.

4. Характеристики влажности воздуха (физический смысл, единицы измерения, формулы для расчета).

5. Описание психрометрического и гигрометрического способов определения влажности воздуха.

6. Краткое описание конструкции и принципа действия самописцев температуры и влажности воздуха.

7. Размещение приборов для измерения температуры и влажности воздуха.

II. Произвести измерение температуры и влажности воздуха в следующем порядке:

1. Снять показания срочного, максимального и минимального термометров, ввести инструментальные поправки и определить значения t, t_max, t_min. Результаты измерений температуры, представить в виде таблиц (табл. 2 )

Термометр	отсчет	поправка	t_{ист ,}^оС
срочный
максимальный
минимальный

Таблица 2

III. Произвести измерение и расчет характеристик влажности при помощи станционного и аспирационного психрометров:

1. Снять показания «сухого» t_п и «смоченного» t¢_п термометров станционного психрометра. Ввести инструментальные поправки в показания и определить истинные значения t и t¢ .

2. Подготовить к работе аспирационный психрометр. Снять показания «сухого» t_п и «смоченного» t¢_п термометров аспирационного психрометра, ввести инструментальные поправки и определить истинные значения t и t¢.

3. По полученным значениям ( t и t¢) станционного и аспирационного психрометров определить характеристики влажности по Психрометрическим таблицам:

- упругость водяного пара е, гПа;

- относительную влажность f, %;

- дефицит насыщения (дефицит влажности) d, гПа;

- температуру точки росы t_d, °С.

6. Рассчитать по данным станционного психрометра следующие характеристики влажности:

- абсолютную а, г/м³;

- удельную q, г/кг;

- относительную f, %,

- дефицит точки росы Dt_d, °С;

- виртуальную температуру t_v, °С .

Занести полученные результаты в таблицу 3

Таблица 3

Психрометр	t ^oC	t ^oC	e гПа	t_d ^oC	d гПа	f %	∆t_d^oC	q г/кг	а г/м³	t_v^oC
станционный
аспирационный

IV. Измерить относительную влажность f по волосному или пленочному гигрометру.

Используя психрометричесую таблицу по t и f определить:

– упругость водяного пара е, гПа;

– дефицит насыщения d, гПа;

– температуру точки росы t_d, °С.

Полученные результаты записать в таблицу 4

Таблица 4

t °С	f, %	е, гПа	d, гПа	t_d, °С

ОБОРУДОВАНИЕ

Термометры – срочный, максимальный, минимальный.

Психрометры – станционный, аспирационный.

Гигрометры – волосной, пленочный.

Самописцы – термограф, гигрограф.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ

ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА

Измерение и регистрация температуры и влажности воздуха на аэродромах ГА производится на метеорологической площадке в двух специальных психрометрических будках. В одной устанавливаются станционный психрометр, максимальный и минимальный термометры, гигрометр (рис.1), в другой – термограф и гигрограф. Датчики термометров устанавливаются на высоте 2 м. При отсутствии будок и в полевых условиях измерения производятся с помощью аспирационных психрометров.

Рис. 1. Термометры и гигрометр в защитной психрометрической будке.

Для измерения температуры воздуха применяются термометры. Они могут быть различными в зависимости от принципа действия и назначения.

По принципу действия термометры подразделяются на:

- жидкостные (ртутные и спиртовые), измерения основаны на принципе изменения объема жидкости при изменении температуры;

- полупроводниковые термисторы (термометры сопротивления), измерения основаны на принципе изменения электрического сопротивления металла с изменением температуры).

- Деформационные (металлические) термометры.

При метеорологических измерениях применяется вид деформационных термометров - биметаллические. Чувствительным элементом в них является биметаллическая пластинка. При изменении температуры такая пластинка изгибается вследствие различного коэффициента расширения составляющих ее металлов. Биметаллические чувствительные элементы используются в термографах, метеорографах, радиозондах и других приборах.

По назначению термометры бывают: срочные, максимальные и минимальные.

Срочные термометры измеряют температуру воздуха в момент наблюдения, максимальные – максимальную температуру за период между наблюдениями, минимальные – минимальную температуру за период между наблюдениями.

Для непрерывной записи температуры воздуха используются термографы с суточным ходом и недельным ходом.

Для измерения температуры термометры помещают в психрометрические будки, в которых они защищены от прямого воздействия солнечных лучей благодаря конструкции стенок (жалюзи). Им обеспечена хорошая вентиляция – свободный доступ воздуха. Измеренную таким образом в условиях тени и хорошей вентиляции температуру воздуха принято называть истинной или кинетической температурой.

Срочный ртутный термометр имеет пределы измерений –35 ¸ +40 или -25¸ +50°С; цена деления шкалы 0,2°С; максимальные погрешности измерений при t> 0° составляют ±0,2°С, при t< 0°С – ± 0,3°С . Для измерения температуры ниже –50°С используются спиртовые термометры.

Максимальный ртутный термометр имеет пределы измерений –30 ¸ +50°С или –20 ¸ +70°С; цена деления шкалы 0,5°.

Максимальная погрешность измерений составляет ± 0,5°.

Сохранение максимальных показаний термометра достигается особенностями его конструкции (рис.2). В дно резервуара термометра впаян стеклянный штифт, верхний конец которого входит в капилляр; при этом образуется сужение пространства между штифтом и стенкой капилляра.

Рис.2. Резервуар и шкала максимального термометра:

1-резервуар, 2-штифт, 3-капиляр.

При повышении температуры ртуть проникает из резервуара в капилляр, а при понижении температуры объем ртути уменьшается, и в месте сужения происходит разрыв столбика ртути. При этом фиксируется максимальное значение температуры в период между измерениями.

Для подготовки максимального термометра к следующему измерению его берут за середину (резервуаром вниз) и встряхивают до показаний срочного термометра.

Минимальный спиртовой термометр

Сохранение минимальных показаний термометра достигается в результате его конструктивных особенностей (рис.3).

Рис.3. Шкала минимального термометра:

1-капилляр, 2-штифт, 3-мениск спирта.

Внутри капилляра со спиртом размещается небольшой штифтик из темного стекла, имеющий на концах утолщения. Для того чтобы подготовить термометр для измерений, его устанавливают в наклонное положение и держат резервуаром вверх, пока штифтик не дойдет до мениска спирта в капилляре, и помещают в психрометрическую будку. При повышении температуры воздуха спирт расширяется и свободно обтекает штифтик, не сдвигая его с места.Сила трения головок штифтика о стенки капилляра достаточна для удержания его на месте. С понижением температуры воздуха объем спирта уменьшается. При этом поверхностная пленка спирта будет перемещать штифтик к резервуару, так как сила трения головок штифтика о стенки капилляра будет значительно меньше силы сопротивления поверхностной пленки на разрыв. Конец штифта, удаленный от резервуара, показывает минимальную температуру между сроками измерений. Если температура в дальнейшем начнет повышаться, то штифтик останется на месте, показывая минимальную температуру.

Пределы измерений –51 ¸ +21°С или –75 ¸ +31°С.

Максимальная погрешность при различных температурах:

–20°С – ±0,5°С;

–30°С – ±0,8°С;

–40°С – ±1,0°С;

–50°С – ±1,5°С;

–60°С – ± 2,0°С.

Для определения дополнительной поправки к показаниям минимального термометра, возникающей за счет частичного испарения спирта со временем, отсчитывают не только положение штифта (по правому его концу), но и положение мениска спирта, т.е. температуру окружающего воздуха. Это делается для того, чтобы сравнить показания минимального и срочного термометров.

Термограф. Для непрерывной регистрации изменений температуры воздуха используются самопишущие приборы – термографы (рис.4). Термограф состоит из чувствительного элемента – биметаллической пластины, – передаточной системы, регистрирующей части и корпуса.

Термограф выпускается в пластмассовом корпусе, на основании которого с помощью винтов крепится плата с вмонтированным в нее механизмом термографа. Биметаллическая пластина через систему рычагов соединяется со стрелкой, оканчивающейся пером. При изменении температуры деформация биметаллической пластины с помощью передаточного механизма преобразуется в перемещение стрелки с пером по диаграммной ленте, закрепленной на барабане часового механизма.

Рис.4. Термограф

Часовые механизмы выпускаются двух видов: суточные и недельные. Часы могут работать при изменении температуры воздуха в пределах -35° – +45°С, погрешность хода суточного часового механизма составляет ± 5 мин за 24 часа, недельного ± 30 мин за 168 часов.

Диаграммная лента термографа разделена по горизонтали линиями с ценой деления 1°С, а по вертикали – дугообразными линиями с ценой деления 15 мин для суточного и 2 ч для недельного. Прибор имеет приспособление, с помощью которого на диаграммной ленте пером стрелки можно делать отметки (засечки) времени записи, не открывая корпуса.

Возможные диапазоны регистрации температуры: -45 – +45°С; -25 – +35°С; -35 – +55°С. Допускается погрешность ± 1°С.

Начальная установка пера стрелки на требуемом делении диаграммной ленты осуществляется с помощью установочного винта.

Термографы устанавливаются на метеорологической площадке в специальной будке для самописцев, по своему устройству аналогичной психрометрической будке. Термограф располагается на нижней полочке будки так, чтобы его чувствительный элемент находился в 2 м от земли.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1030; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!