Як працює датчик вологості

Вологість, міра водяної пари в повітрі, є однією із змінних, яка вимірюється в основній метеорології. Насправді існує кілька різних видів вологості, але більшість людей мають на увазі, коли говорять про «вологість», це відносна вологість. Відносна вологість визначається у Довіднику хіміків Перрі як "відношення часткової тиск водяної пари в суміші до тиску насиченої пари води при встановленому температура ".

Іншими словами, відносна вологість є непрямим способом вимірювання того, скільки водяної пари знаходиться в повітрі за певний час, проти того, скільки водяної пари повітря може утримувати максимум. Це виражається у відсотках. Коли відносна вологість досягає 100 відсотків, водяна пара в повітрі починає конденсуватися назад у рідку воду: буде дощ.

Відносну вологість корисно знати, оскільки вона дає уявлення про те, наскільки «мокрим» є повітря. Низька відносна вологість може призвести до сухості шкіри, свербіння та спраги. Висока відносна вологість робить холодні температури холоднішими, а спекотні - більш гарячими. Коли погода дуже спекотна, висока вологість погіршує здатність організму охолоджуватися потовиділенням. Відносна вологість також впливає на делікатні механізми, такі як комп’ютерні плати, та на розвиток мікроорганізмів та грибків. Усередині житла висока вологість підвищує ймовірність розвитку цвілі, тоді як низька вологість сприяє поширенню вірусу грипу.

З усіх цих причин та більше корисно знати про відносну вологість повітря. У сукупності будь-який прилад, що використовується для вимірювання вологості, називається гігрометром, вологоміром.

Одним з найбільш точних і сучасних типів гігрометрів називають «гігрометр точки охолодження дзеркала з охолодженням». Дзеркало охолоджується, що призводить до утворення конденсату на його поверхні. Чим вище відносна вологість, тим більше утворюється конденсату. Це вимірюється за допомогою оптичного датчика, який виявляє краплі, що спотворюють гладку поверхню дзеркала. Ці гігрометри - це електронні пристрої, для створення яких потрібен спеціальний досвід.

Перший відомий гігрометр був винайдений близько 500 років тому Леонардо да Вінчі. Він придумав зважувати кулю вовни, вага якої змінювалася б залежно від вологи в повітрі. Це була не дуже ефективна конструкція, і пройшло довгий час, перш ніж можна було точно виміряти відносну вологість.

Трохи більше 200 років тому вчений на ім'я Горацій Бенедікт де Соссюр винайшов гігрометр, що включає пасмо волосся від людей чи тварин. Залежно від відносної вологості, волосся зменшувалося б або зростало в довжину на дуже невелику кількість, довше зростало при високій вологості та стискалося при низькій вологості. Коли волосся піддається напрузі, цю зміну можна виміряти. Ці так звані "гігрометри для волосся" використовуються і сьогодні.

Найвідоміший тип гігрометра називається «психрометром». (Психрометрія - це галузь техніки, яка займається властивостями сумішей газу та пари. "Psychro" - грецький корінь, що означає "холод". Психрометр працює, використовуючи два термометри в тандемі. Один із термометрів постійно підтримується у вологому стані, накриваючись чимось на зразок вологої тканини. Коли вода випаровується з тканини, вона поглинає енергію, знижуючи температуру в безпосередній близькості. (Це та сама причина, що у вашому купальнику стає холодно після виходу з басейну або гідромасажної ванни.) Це падіння температури вимірюється вологим термометром, який реєструє температуру нижчу, ніж в іншому випадку б.

Інший термометр залишається сухим і використовується як еталон. Він вимірює фактичну температуру повітря. Потім відносну вологість можна розрахувати, вимірюючи різницю в показаннях температури між цими двома термометрами. Якщо різниця температур низька, то відносна вологість повітря повинна бути високою, оскільки це означає, що менше води здатне випаровуються з тканини, що покриває мокрий термометр, а це в свою чергу означає, що в повітрі вже є багато води це. Так само, якщо різниця температур велика, то відносна вологість повітря повинна бути низькою, оскільки більше тканини може випаровуватися з тканини.

Психрометри ефективні лише в тому випадку, якщо вони дуже точно відкалібровані, і їх потрібно часто калібрувати.