Номер 1, страница 153 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Принцип действия гигрометра.

1. Принцип действия гигрометра.

Гигрометр — это прибор для измерения влажности газов, в частности, воздуха. Принцип действия гигрометра зависит от его типа. Существует несколько основных разновидностей гигрометров, каждая из которых работает на основе своего физического явления.

Психрометрический гигрометр (психрометр)

Принцип действия основан на зависимости скорости испарения влаги от относительной влажности воздуха. Психрометр состоит из двух термометров — «сухого» и «влажного». Резервуар «влажного» термометра обернут тканью, смоченной водой. Вода испаряется, охлаждая термометр. Чем ниже влажность окружающего воздуха, тем интенсивнее испарение и, следовательно, тем ниже показания «влажного» термометра по сравнению с «сухим». Разность температур между сухим и влажным термометрами (психрометрическая разность) позволяет определить относительную влажность воздуха с помощью специальных психрометрических таблиц или диаграмм.

Ответ: Психрометр измеряет влажность, определяя разницу в показаниях двух термометров (сухого и увлажненного), которая возникает из-за охлаждения при испарении.

Волосяной гигрометр

Действие этого прибора основано на свойстве обезжиренного человеческого или животного волоса (чаще всего конского) изменять свою длину при изменении влажности воздуха. При увеличении относительной влажности волос поглощает влагу и удлиняется, а при её уменьшении — высыхает и укорачивается. Это изменение длины с помощью передаточного механизма заставляет двигаться стрелку по шкале, проградуированной в процентах относительной влажности.

Ответ: Волосяной гигрометр работает на основе свойства волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха.

Конденсационный гигрометр (гигрометр точки росы)

Это наиболее точный тип гигрометра. Его принцип действия заключается в определении точки росы — температуры, до которой нужно охладить воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг насыщения и начал конденсироваться. Прибор оснащен зеркальной поверхностью, которая охлаждается. Момент появления на ней капель росы (или инея) фиксируется, и измеряется температура поверхности в этот момент — это и есть точка росы ($T_{росы}$). Зная температуру воздуха ($T_{воздуха}$) и температуру точки росы, относительную влажность ($\phi$) вычисляют по формуле: $\phi = \frac{p_{н}(T_{росы})}{p_{н}(T_{воздуха})} \times 100\%$, где $p_{н}(T)$ — давление насыщенного водяного пара при температуре $\text{T}$.

Ответ: Конденсационный гигрометр определяет влажность путем измерения температуры, при которой на охлаждаемой поверхности образуется конденсат (точка росы).

Электронные гигрометры

Современные цифровые гигрометры работают на основе изменения электрических свойств различных материалов под действием влаги.
Емкостные: измеряют изменение электрической ёмкости сенсора, где в качестве диэлектрика используется гигроскопичный полимер. При поглощении воды из воздуха его диэлектрическая проницаемость меняется, что приводит к изменению ёмкости.
Резистивные (кондуктометрические): измеряют изменение электрического сопротивления сенсора. Поглощение влаги гигроскопичным материалом (например, солями лития) изменяет его проводимость.
Электронная схема преобразует эти изменения ёмкости или сопротивления в цифровое значение относительной влажности.

Ответ: Электронные гигрометры основаны на измерении изменений электрических параметров (ёмкости или сопротивления) чувствительного элемента, которые происходят при поглощении им влаги из воздуха.