Jak działa psychrometr?

Psychrometr to urządzenie służące do pomiaru wilgotności powietrza. Osiąga to, porównując różnicę temperatur między suchym termometrem a mokrym termometrem, który stracił część swojej wilgoci w wyniku parowania.

Psychrometr to staromodny rodzaj higrometru, czyli urządzenia do pomiaru wilgotności. Składa się z dwóch termometrów: mokrego i suchego. Termometr suchy mierzy temperaturę otoczenia w taki sam sposób, jak każdy termometr domowy. Mokry żarówka jest przykryta ściereczką, zwykle bawełnianą, którą przed użyciem należy zwilżyć wodą.

Gdy termometr wilgotny jest gotowy, naukowiec albo obraca psychrometrem, albo pozwala mu pozostać w bezruchu, w zależności od konstrukcji urządzenia, aż do schłodzenia termometru mokrego do końcowej temperatury. Następnie, znając różnicę między wilgotną i suchą temperaturą oraz ciśnieniem atmosferycznym w swoim miejscu, może określić wilgotność powietrza.

Ilość chłodzenia wyparnego na wilgotnym termometrze psychrometru jest bezpośrednio zależna od ilości wilgoci w powietrzu. Bardziej suche powietrze pochłania więcej wilgoci z bańki, co z kolei bardziej ją chłodzi. Wilgotne powietrze nie może wchłonąć tyle wody z bańki, że temperatura nie zmienia się tak bardzo. Innymi słowy, im mniejsza zmiana temperatury termometru wilgotnego, tym bardziej wilgotne powietrze.

Pierwsze psychrometry pojawiły się w XVII wieku. Chociaż konstrukcja tych urządzeń niewiele się zmieniła, dzisiaj wersje cyfrowe są również dostępne. Urządzenie cyfrowe może wyświetlać jednocześnie wiele szczegółów dotyczących warunków atmosferycznych, w tym wilgotność, temperaturę powietrza, temperaturę powierzchni i punkt rosy. Jednak urządzenia te potrzebują od 20 do 30 minut, aby skalibrować się do lokalnych warunków przed użyciem, a czujnik termometru wilgotnego może wyschnąć po nieużywaniu przez dłuższy czas.

Dlatego dobry, staromodny psychrometr ręczny nie stracił na atrakcyjności, mimo że wymagał od użytkownika nieco więcej pracy nóg. Po odczytaniu temperatury obu żarówek muszą odnieść się do wykresu psychrometrycznego, aby uzyskać ostateczny odczyt wilgotności.

Wykresy psychrometryczne pozwalają naukowcowi spojrzeć na przecięcie temperatur termometru suchego i mokrego z psychrometru, aby poznać właściwości termiczne powietrza. Informacje te obejmują:

• Wilgotność względna: jak blisko powietrza jest bardziej pożądana wilgotność.
  
• Punkt rosy: Temperatury, w których wilgoć zawarta w powietrzu zacznie się skraplać.
• Entalpia: Ile ciepła zawiera powietrze w jednostkach BTU na funt suchego powietrza.
• Stosunek wilgotności: funty wilgoci w powietrzu na funty suchego powietrza.
• Objętość właściwa: ile miejsca zajmuje powietrze.
  

Biuro Pogodowe Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych opublikowało swoje pierwsze tabele danych psychrometrycznych w 1900 roku. Zamiast pokazywać wykresy temperatury w funkcji wilgotności, tabele pokazują dane liczbowe dla każdej pary odczytów. Poprawione wydanie tablic z 1915 r. liczyło 87 stron.

Chociaż psychrometry są dziś nieco staromodne, nadal czasami są do tego przyzwyczajone kalibrujemy higrostaty, które kontrolują wewnętrzną wilgotność klimatyzacji i ogrzewania budynku, systemy. W przeszłości psychrometry były wykorzystywane do projektowania systemów wentylacji budynków.

Psychrometry były również wykorzystywane historycznie w różnych dyscyplinach naukowych, a dzisiejsi uczniowie mogą nauczyć się, jak: używaj tych narzędzi i interpretuj wykresy psychrometryczne, nawet jeśli nie są już najczęstszą metodą zbierania danych. Na przykład meteorolodzy lub naukowcy zajmujący się ochroną środowiska mogą nauczyć się wykorzystywać psychrometry do pomiaru warunków atmosferycznych, ponieważ: mogą inżynierowie rolnictwa, którzy projektują przestrzenie o określonych potrzebach wilgotnościowych, takie jak szklarnie lub stodoły dla żywy inwentarz.