Kā darbojas psihrometrs?

Psihrometrs ir ierīce, ko izmanto gaisa mitruma mērīšanai. Tas to panāk, salīdzinot temperatūras starpību starp sausu termometra spuldzi un mitru termometra spuldzi, kas iztvaicējot ir zaudējusi daļu mitruma.

Psihrometrs ir vecmodīgs higrometra veids, kas ir ierīce mitruma mērīšanai. Tas sastāv no divām termometra spuldzēm: mitras un sausas spuldzes. Sausā spuldze mēra apkārtējā gaisa temperatūru tāpat kā jebkuru mājsaimniecības termometru. Mitrā spuldze ir pārklāta ar audumu, parasti kokvilnu, kuru pirms lietošanas nepieciešams samitrināt ar ūdeni.

Kad mitrā spuldze ir gatava, zinātnieks vai nu šūpina psihrometru, vai arī ļauj tam palikt nekustīgs, atkarībā no ierīces konstrukcijas, līdz mitrā spuldze ir atdzisusi līdz galīgai temperatūrai. Tad, zinot atšķirību starp mitru un sausu temperatūru un atmosfēras spiedienu savā atrašanās vietā, viņa var noteikt gaisa mitrumu.

Iztvaikošanas dzesēšanas daudzums uz psihrometra mitras spuldzes ir tieši atkarīgs no mitruma daudzuma gaisā. Sausāks gaiss absorbē vairāk spuldzes mitruma, savukārt to vairāk atdzesē. Mitrāks gaiss nevar absorbēt tik daudz ūdens no spuldzes, tāpēc temperatūra nemainās tik daudz. Citiem vārdiem sakot, jo mazāka ir mitrās spuldzes temperatūras izmaiņas, jo mitrāks ir gaiss.

Pirmie psihrometri parādījās 1600. gados. Kaut arī šo ierīču dizains nav daudz mainījies, šodien digitālās versijas ir pieejami arī. Digitālā ierīce vienlaikus var parādīt daudzas detaļas par atmosfēras apstākļiem, tostarp mitrumu, gaisa temperatūru, virsmas temperatūru un rasas punktu. Tomēr šīm ierīcēm pirms lietošanas ir nepieciešamas 20 līdz 30 minūtes, lai tās kalibrētu atbilstoši vietējiem apstākļiem, un mitras spuldzes sensors var izžūt pēc ilgstošas ​​nelietošanas.

Tāpēc vecais labsajūtīgais manuālais psihrometrs nav zaudējis savu pievilcību, neskatoties uz to, ka lietotājam tas prasa mazliet vairāk kāju. Izlasot abas spuldzes temperatūras, tām ir jāatsaucas uz psihrometrisko tabulu par galīgo mitruma rādījumu.

Psihometriskās diagrammas ļauj zinātniekam no psihrometra meklēt sausās spuldzes un mitrās spuldzes temperatūras krustojumu, lai uzzinātu par gaisa siltuma īpašībām. Šī informācija ietver:

• Relatīvais mitrums: cik tuvu gaiss ir vēlamākam mitrumam.
  
• Rasas punkts: temperatūra, pie kuras gaisā esošais mitrums sāks kondensēties.
• Entalpija: cik daudz siltuma gaiss satur BTU vienībās uz mārciņu sausa gaisa.
• Mitruma attiecība: mitruma mārciņas gaisā uz mārciņām sausa gaisa.
• Konkrētais tilpums: cik daudz vietas aizņem gaiss.
  

Amerikas Savienoto Valstu Lauksaimniecības departamenta Laika birojs publicēja savas pirmās psihrometrisko datu tabulas 1900. gadā. Tā vietā, lai parādītu diagrammas ar temperatūru pret mitrumu, tabulās tiek parādīti skaitliski dati par katru rādījumu pāri. 1915. gadā pārskatītais tabulu izdevums bija 87 lappuses garš.

Lai arī mūsdienās psihrometri ir zināmā mērā vecmodīgi, tie joprojām laiku pa laikam tiek izmantoti kalibrēt gaisa mitrinātājus, kas kontrolē ēkas gaisa kondicionēšanas un apkures iekšējo mitrumu sistēmas. Iepriekš ēku ventilācijas sistēmu projektēšanā tika izmantoti psihrometri.

Psihometri vēsturiski izmantoti arī dažādās zinātnes disciplīnās, un mūsdienās studenti var uzzināt, kā to izdarīt izmantojiet šos rīkus un interpretējiet psihrometriskās diagrammas, pat ja tās vairs nav datu vākšanas metode. Piemēram, meteorologi vai vides zinātnieki var iemācīties izmantot psihrometrus, lai izmērītu atmosfēras apstākļus lauksaimniecības inženieri, kas projektē telpas ar īpašām mitruma vajadzībām, piemēram, siltumnīcas vai klētis mājlopi.