Воздух как экологический фактор

Исследование физических свойств и отбор проб воздуха

Цель занятия: Освоить санитарно-физические методы исследования микроклимата закрытого помещения. 

Задания

1.        Ознакомьтесь с устройством приборов. 

2.        Измерьте среднюю температуру воздуха в помещении, его влажность, скорость движения воздуха, атмосферное давление. 

3.        Оформите протокол лабораторного исследования, дайте оценку полученным результатам. 

Для оценки физических свойств воздуха измеряются следующие показатели: температура, влажность, скорость движения и атмосферное давление. Поскольку нормирование ведется по отдельным показателям, предварительно они определяются и оцениваются раздельно и являются исходными для комплексной оценки метеорологических факторов.

1.        Определение температуры

Приборы, измеряющие температуру воздуха условно подразделяют на фиксирующие (максимальные и минимальные) и измеряющие (в момент наблюдения). Максимальные термометры обычно ртутные, минимальные — спиртовые, измеряющие — жидкостные (спиртовые, ртутные) и электрические. 

Чаще применяются ртутные термометры, они более точные, измеряют температуру воздуха в пределах от — 35 до +357 °С; с помощью спиртовых термометров удобно измерять низкие температуры воздуха (до — 130 °С). (Точка кипения спирта 78,3 °С, ртуть замерзает при — 39,4 °С). 

В максимальных термометрах в дно резервуара впаивают стеклянный стержень, который входит в капиллярную трубку, сужая ее просвет. 

При повышении температуры воздуха ртуть проходит между стержнем и стенками трубки, при снижении — столбик ртути не в состоянии преодолеть сопротивление и войти обратно в резервуар и показывает бывший максимум температуры. 

Чтобы вогнать ртуть обратно в резервуар, необходимо встряхнуть термометр. Во время измерения максимальные термометры устанавливают горизонтально, при снятии показаний следует приподнять верхний его конец.

1.        Определите температуру исследуемого помещения при помощи ртутного термометра. Сделайте 3 измерения с интервалом 10 минут  Рассчитайте среднее значение.

2.        Запишите результаты. Сравните с допустимыми значениями.

2.        Определение влажности

Влажность воздуха определяют психрометрами и гигрометрами. Психрометры показывают температуру сухого и влажного термометров, по показаниям которых рассчитывается абсолютная и относительная влажность воздуха. Гигрометры показывают непосредственно относительную влажность воздуха. 

Для определения влажности воздуха пользуются двумя видами психрометров: станционным (Августа) и аспирационным (Ассмана). 

Принцип психрометрии заключается в определении показаний двух термометров, шарик одного из которых увлажнен. Влага, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло от термометра, поэтому показания влажного термометра будут ниже, чем показания сухого. На основании показаний двух термометров вычисляют относительную влажность воздуха расчетным методом и по таблицам. 

В точке измерения психрометр Августа устанавливают так, чтобы на него не влияли тепловые излучения или движение воздуха, которые могут изменить точность показаний прибора. Отсчет показаний производят через 10 — 15 мин. 

Абсолютную влажность определяют по формуле: 

A = f — a(t1 — t2) в мм рт. ст., 

где: f — максимальное напряжение водяных паров при температуре влажного термометра, мм рт. ст.; а — психромстрнческнй коэффициент (0,00074 для атмосферы; 0,0011 для закрытых помещений); t1 — температура сухого термометра, °С; t2 — температура влажного термометра, °С; Б — барометрическое давление, мм рт. ст. 

Относительную влажность определяют по фоомуле:

3.Определение скорости движения

Скорость движения воздуха определяют с помощью анемометров (прямой способ) или кататермометров (косвенный способ). 

Чашечный анемометр используют для определения скорости движения воздуха в интервале от 1 до 50 м/с. В верхней части прибора имеются четыре полушария, связанные со счетчиком оборотов посредством зубчатой передачи, оси которых снабжены стрелками и выведены на поверхность коробки. 

Большая стрелка движется по циферблату, разделенному на 100 частей, а каждая маленькая стрелка — по циферблату, разделенному на 10 частей, и поэтому показывает величины в 10 раз большие; прибор на нуль не устанавливается, поэтому перед измерением скорости движения воздуха записывают исходное положение стрелок на циферблатах.

Чашечный анемометр  

Затем помещают прибор в ток воздуха таким образом, чтобы ось вращения чашек была перпендикулярна потоку воздуха. В течение 1 — 2 мин чашки вращаются вхолостую, затем включают счетчик оборотов. 

Наблюдения проводят в течение 1 — 2 мин, после чего счетчик выключают и записывают показания. Разницу в показаниях прибора делят на количество секунд работы анемометра и умножают на поправку, указанную в паспорте, или пересчитывают по тарировочной кривой анемометра. Крыльчатый анемометр (рис. 3.8) более чувстви­телен и приrоден для определения скорости движения

Чашечный анемометр.

­ Этот прибор вместо полушарий имеет леrкие алюминиевые крылья, заключенные в широкое металлическое кольцо. Перед определением скорости движения воздуха записывают начальные показания счетчиков, устанавливают анемометр в воздушном потоке и через 10­15 с включают

одновременно прибор и секундомер. Скорость движе-ния воздуха определяют в течение 1­2 мин. Затем

разность конечноrо и начальноrо показаний счетчиков делят на время измерения в секундах (количество делений, приходящееся на 1 с). С помощью rрафика определяют скорость воздушноrо потока.

4.Определение атмосферного давления

Величину атмосферного давления определяют с помощью ртутного и металлического барометров. 

Ртутный сифонный барометр имеет барометрическую трубку, закрепленную на доске со шкалой, градуированной в миллиметрах ртутного столба. 

Атмосферное давление, уравновешивая столб ртути в запаянной с одного конца трубке, равно разности высоты столба ртути в длинном и коротком коленах трубки. 

Объем ртути, находящейся в трубке, при колебании температуры воздуха изменяется, поэтому показания барометра приводят к температуре 0 °С по формуле:

где: B0 — показания барометра, приведенного к 0 °С, мм рт. ст.; Bt — показания барометра при данной температуре, мм рт. ст.; t — температура воздуха во время определения, °С; 0,000162 — коэффициент расширения ртути. 

Ртутный чашечный барометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, наполненную ртутью; верхний конец трубки запаян, а нижний погружен в чашку со ртутью. Воздух, оказывая давление на поверхность ртути в чашке, удерживает часть ртути в трубке, уравновешивая ее тяжесть.

Нормальным атмосферным давлением называется такое давление, которое способно при температуре 0 °С на уровне моря, при географической широте 45° уравновесить столб ртути высотой 760 мм, что соответствует 1013,25 гПа. 

Поэтому колебания давления воздуха отражаются на высоте столба ртути: чем разряженнее воздух, тем ниже столб ртути. 

Барометрическая трубка заключена в корпус, в котором имеется вертикальная прорезь, позволяющая видеть мениск ртути. Границу ртути определяют с помощью нониуса и шкалы. 

Перед снятием показаний следует слегка постучать по оправе барометра. Затем с помощью винта нониус устанавливают так, чтобы его нулевая точка находилась на одной линии с вершиной ртутного мениска. 

Определяют деление шкалы нониуса, совпадающее с каким-либо делением шкалы барометра; это деление указывает десятые доли миллиметра. Целое число миллиметров находят на барометрической шкале под мениском ртути.