Kuinka kosteusmittari toimii

Kosteus, ilmassa olevan vesihöyryn mitta, on yksi perusmeteorologiassa mitatuista muuttujista. Kosteutta on itse asiassa useita erilaisia, mutta mitä useimmat ihmiset tarkoittavat puhuessaan "kosteudesta", on suhteellinen kosteus. Suhteellinen kosteus määritellään Perryn kemianinsinöörien käsikirjassa "osuuden suhteeksi" seoksen vesihöyryn paine veden kyllästettyyn höyrynpaineeseen määrätyssä lämpötilassa lämpötila."

Toisin sanoen, suhteellinen kosteus on epäsuora tapa mitata, kuinka paljon vesihöyryä on ilmassa tiettynä ajankohtana, verrattuna siihen, kuinka paljon vesihöyryä ilma voi pitää korkeintaan. Se ilmaistaan ​​prosentteina. Kun suhteellinen kosteus nousee 100 prosenttiin, ilmassa oleva vesihöyry alkaa kondensoitua takaisin nestemäiseksi vedeksi: sataa.

Suhteellinen kosteus on hyödyllistä tietää, koska se antaa käsityksen siitä, kuinka "märkä" ilma tuntuu. Alhainen suhteellinen kosteus voi johtaa ihon kuivumiseen, kutinaan ja janoihin. Korkea suhteellinen kosteus saa kylmät lämpötilat tuntumaan kylmemmiltä ja kuumilta. Kun sää on erittäin kuuma, korkea kosteus heikentää kehon kykyä jäähtyä hikoilemalla. Suhteellisella kosteudella on vaikutusta myös herkkiin koneisiin, kuten tietokoneen piirilevyihin, sekä mikro-organismien ja sienien kehittymiseen. Kodin sisällä korkea kosteus lisää homeen todennäköisyyttä, kun taas alhainen kosteus helpottaa influenssaviruksen leviämistä.

Kaikista näistä ja muista syistä on hyödyllistä olla tietoinen suhteellisesta kosteudesta. Kaiken kaikkia kosteuden mittaamiseen käytettyjä laitteita kutsutaan kosteusmittariksi, kosteusmittariksi.

Yhtä tarkinta ja nykyaikaisinta kosteusmittaria kutsutaan "jäähdytetyksi peilikastepistehygrometriksi". Peili on jäähdytetty, mikä aiheuttaa sen pinnalle kondensaatiota. Mitä korkeampi suhteellinen kosteus, sitä enemmän tiivistymistä muodostuu. Tämä mitataan optisella anturilla, joka havaitsee pisarat, jotka vääristävät peilin sileää pintaa. Nämä kosteusmittarit ovat elektronisia laitteita, joiden rakentaminen vaatii erityisosaamista.

Ensimmäisen tunnetun kosteusmittarin keksi noin 500 vuotta sitten Leonardo da Vinci. Hän keksi ajatuksen punnita villapallo, jonka paino muuttuisi ilmassa olevan kosteuden mukaan. Tämä ei ollut kovin tehokas suunnittelu, ja kestää kauan, ennen kuin suhteellinen kosteus voidaan mitata tarkasti.

Hieman yli 200 vuotta sitten Horace Bénédict de Saussure -niminen tiedemies keksi kosteusmittarin, johon sisältyy ihmisistä tai eläimistä saatu hiusnauha. Suhteellisesta kosteudesta riippuen hiukset kutistuvat tai kasvavat pituudeltaan hyvin pienellä määrällä, kasvavat pidempään korkeassa kosteudessa ja kutistuvat matalassa kosteudessa. Kun hiukset asetetaan jännitteisiin, tämä muutos voidaan mitata. Näitä ns. "Hiusten kosteusmittareita" käytetään edelleen nykyään.

Tunnetuinta hygrometrityyppiä kutsutaan "psykrometriksi". (Psykrometria on tekniikan ala, joka koskee kaasun ja höyryn seosten ominaisuuksia. "Psychro" on kreikkalainen juuri, joka tarkoittaa "kylmää".) Psykrometri toimii käyttämällä kahta lämpömittaria rinnakkain. Yksi lämpömittareista pidetään jatkuvasti märkä peittämällä jotain märällä liinalla. Kun vesi haihtuu kankaasta, se imee energiaa, mikä alentaa lämpötilaa välittömässä läheisyydessä. (Se on sama syy, että uimapuku tuntuu kylmältä, kun pääset ulos uima-altaasta tai porealtaasta.) Tämä lämpötilan lasku mitataan märällä lämpömittarilla, joka tallentaa matalamman lämpötilan kuin muuten olisi.

Toinen lämpömittari pysyy kuivana ja sitä käytetään viitteenä. Se mittaa ilman todellisen lämpötilan. Suhteellinen kosteus voidaan sitten laskea mittaamalla näiden kahden lämpömittarin lämpötilalukemien ero. Jos lämpötilaero on pieni, suhteellisen kosteuden on oltava korkea, koska se tarkoittaa, että vähemmän vettä pystyy haihtuu märän lämpömittarin peittävästä kankaasta, mikä puolestaan ​​tarkoittaa, että ilmassa on jo paljon vettä se. Samoin, jos lämpötilaero on suuri, suhteellisen kosteuden on oltava matala, koska enemmän vettä kykenee haihtumaan kankaasta.

Psykrometrit ovat tehokkaita vain, jos ne on kalibroitu hyvin tarkasti, ja ne on kalibroitava uudelleen usein.