Psychrometr Augusta: Zasada Działania i Zastosowanie

Szczegóły: Opublikowano: 20. December 2025

Do pomiaru wilgotności powietrza może służyć psychrometr. Najpopularniejszy jest psychrometr Augusta. Psychrometr nie służy do mierzenia stanu psychicznego pacjentów, ale wilgotności powietrza.

Zasada Działania Psychrometru Augusta

Psychrometr Augusta to przyrząd służący do pomiaru wilgotności powietrza składający się z suchego i mokrego termometru. Został skonstruowany w 1828 roku przez niemieckiego fizyka Ernsta Ferdinanda Augustusa. Zbudowany jest z dwóch termometrów umocowanych na wspólnym statywie, z których jeden owinięty jest zwilżonym materiałem.

Jeden przypomina normalny termometr pokojowy - niczym nie osłonięty wisi sobie na deseczce. I rzeczywiście mierzy temperaturę otoczenia. Drugi, zupełnie taki sam termometr ma zbiorniczek z cieczą termometryczną owinięty cienką gazą. Gaza ta zwilżona jest wodą destylowaną. Jak nietrudno się domyślić, woda paruje. Parowaniu wody towarzyszy porwanie ze zbiorniczka termometru pewnej ilości ciepła.

Jeden termometr 'suchy' mierzy po prostu temperaturę otoczenia. Drugi jest owinięty gazą która jest zwilżona wodą znajdującą się w pojemniku. Woda z gazy paruje kosztem ciepła pobranego ze zbiorniczka, wskutek czego temperatura na termometrze spada. Temu procesowi przeciwdziała dopływające do termometru z otoczenia, co w końcowym efekcie (gdy ilość ciepła traconego na parowanie zrówna się z ilością ciepła pobranego) daje ustaloną temperaturę na termometrze.

Psychrometr ustawia się w cieniu. Odczyt jest możliwy po ustaleniu się równowagi- stabilnych temperatur na obu termometrach. Intensywność parowania wody zależy od wilgotności powietrza. Gdy wilgotność względna osiągnie 100% (w bardzo wilgotnym pomieszczeniu) woda w ogóle nie paruje. Znamy to doskonale- w wilgotnym pomieszczeniu pranie nie chce schnąć. Odwrotnie- w pomieszczeniu bardzo suchym woda paruje intensywnie.

Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu

Pomiary psychrometrem mogą być dość dokładne, o ile termometry mają skalę co 0,1 stopnia. Psychrometr można zbudować oczywiście w wersji elektronicznej.

Dokładność Pomiarów

Pomiary psychrometrem mogą być dość dokładne, o ile termometry mają skalę co 0,1 stopnia. Dokładność pomiarów zapewnia dobrą dokładność pomiarów.

Wpływ Prędkości Przepływu Powietrza

Wokół czujników od prędkości przepływu powietrza wokół czujników. powietrza wywołany jest tylko konwekcją naturalną. zmierzonej wilgotności względnej o 0,9 % RH. termometru mokrego. na knocie, który utrudnia podciąganie wody przez knot. być bawełniany, dobrze nasiąkający wodą.

Stała Psychrometryczna

Wówczas stała psychrometryczna wynosi A = 0,000785 1/°C. prędkość ruchu powierza jest zmienna.

Czujniki Temperatury

Czujników temperatury wchodzących w skład psychrometru.

Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum

Wymuszony Przewiew

Umieszczonym w obudowie z wymuszonym przewiewem (tzw. Assmanna).

Alternatywne Metody Pomiaru Wilgotności

Współcześnie higrometry włosowe są zastępowane przez higrometry elektroniczne. Bazują one na czujnikach pojemnościowych lub rezystancyjnych.

Higrometr Włosowy

Higrometr włosowy jest nieskomplikowanym, tanim przyrządem, służącym do pomiaru wilgotności względnej. Elementem mierzącym (reagującym na zmiany wilgotności względnej) jest w nim odtłuszczony włos ludzki (dokładniej pęczek włosów). Włos, gdy wilgotność względna rośnie, absorbuje parę wodną z powietrza i zmienia swoją grubość i długość; przy wzroście wilgotności względnej włos się wydłuża, przy zmniejszaniu się wilgotności względnej - kurczy.

Jeśli pęczek włosów zamocować z jednej strony do nieruchomego zacisku, drugą, swobodną stronę pęczka włosów zamocować do bloczka umocowanego na osi, który w napięciu utrzymywany jest przez delikatną sprężynkę, to w takt zmian długości włosów bloczek będzie się skręcał raz w jedną, raz w drugą stronę, stosownie do zmian wilgotności. Po przymocowaniu do bloczka delikatnej, dość długiej wskazówki, będzie ona wykonywała ruchy, zgodnie z kątem skręcenia bloczka. W praktyce spotyka się cały szereg higrometrów włosowych, różniących się rozwiązaniami konstrukcyjnymi, obudowami, kształtami, dodatkowymi funkcjami. Bardzo często higrometry włosowe wyposażone są dodatkowo w termometr (najczęściej tani termometr spirytusowy o dokładności odczytu 1 lub 0.5°C).

Higrometry włosowe pozwalają na dość pewny (dokładność pomiaru nie jest obarczona większym błędem niż 5%) pomiar wilgotności względnej od 30 do 100%. Pomiar wilgotności w zakresie od 20 do 30% obarczony jest błędem przekraczającym 5%.

Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności

Higrometr włosowy, z czasem, zaczyna fałszować pomiary. Związane to jest ze stopniowym wysychaniem włosa (pęczka włosów). Z tego względu, nie rzadziej niż 3 miesiące w przeciętnych warunkach wilgotnościowych i nie rzadziej niż co 1 miesiąc w warunkach zwiększonej suchości powietrza, higrometr należy poddać procesowi ponownego tarowania (‘świeżenia’).

Higrometr Chemiczny

Na zakończenie jeszcze o higrometrze chemicznym. Większość z Was kojarzy zapewne wkładane do butów kulki- łapacze wilgoci. To silikażel- jeden ze środków suszących. Taki sam silikażel można umieścić w eksykatorze- szklanym naczyniu z doszlifowaną pokrywą. Szlif smaruje się smarem, aby wilgoć nie wpadała do środka. Na dno kładzie się silikażel. Jeśli zaprawi się go solą kobaltu, np. chlorkiem kobaltu to kolor silikażelu powie, czy jest on suchy czy nasycił się już wilgocią. Niebieska barwa oznacza, że jest suchy, różowa zaś- że jest już wilgotny. Można go regenerować wygrzewając w strumieniu ciepłego powietrza.

Zastosowanie Psychrometru

Psychrometr znajduje zastosowanie w precyzyjnego pomiaru i regulacji mikroklimatu w pieczarkarni. pieczarki często sprawia sporo kłopotu.

Wilgotnością względną często natomiast operuje się w celach praktycznych - na przykład w warunkach przewozu szeregu ładunków, pracy mechanizmów i urządzeń, warunków przebywania ludzi, etc.

Definicje Związane z Wilgotnością Powietrza

Mianem wilgotności powietrza określa się zawartość pary wodnej w powietrzu. Para wodna w powietrzu pochodzi z parowania zachodzącego ze swobodnych powierzchni wodnych i powierzchni lądowych (gruntu, roślinności...).

To ciśnienie parcjalne (cząstkowe), wywierane przez parę wodną w powietrzu. Jednostką pomiaru jest hPa (jednostka ciśnienia). Można to wyobrazić sobie jako różnicę ciśnienia w zamkniętej objętości powietrza i bez zmiany jego temperatury przed (p) i po całkowitym usunięciu z tej objętości znajdującej się pary wodnej (p'). Nie można zmieszać dowolnej ilości pary wodnej z dowolną ilością powietrza (tak, jak to można zrobić na przykład ze spirytusem etylowym i wodą, czy azotem i tlenem). Ilość pary wodnej, która znaleźć się może w powietrzu (rozpuścić w powietrzu) zależy od jego temperatury.

Maksymalną ilość pary wodnej, jaką jest w stanie zawierać powietrze w danej temperaturze określa się mianem prężności maksymalnej lub prężnością pary nasyconej, niekiedy prężnością nasycenia i oznacza zazwyczaj symbolem E.

Prężność pary wodnej, jaka występuje w danej chwili w powietrzu nazywa się prężnością aktualną i oznacza zazwyczaj symbolem e. Prężność aktualna w atmosferze zmienia się stosunkowo powoli; aby wzrosła, musi wzrosnąć również zawartość pary w powietrzu.

Różnicę, między prężnością maksymalną (E) w temperaturze powietrza, w której została zmierzona prężność aktualna a wartością prężności aktualnej (e), wyrażona w hPa: d = E - e [hPa],określa się mianem niedosytu wilgotności, który informuje o tym, ile jednostek prężności potrzeba do całkowitego nasycenia danego powietrza.

Wilgotność względna (oznaczana najczęściej jako f), którą definiuje się jako: f = (e/E) * 100 [%],informującą w jakim procencie, w stosunku do maksymalnie możliwego w danej temperaturze (tj. temperaturze, w której zmierzono e) powietrze jest nasycone parą wodną. Zauważmy, że w różnych temperaturach powietrza taka sama wartość wilgotności względnej (np. 50%) będzie oznaczała zupełnie rożne ilości pary wodnej znajdującej się w powietrzu.

W formule definiującej wilgotność względną występuje w mianowniku ułamka wartość E, która jest funkcją temperatury powietrza. Wraz ze wzrostem temperatury powietrza wartość E rośnie. Oznacza to, że zmiany temperatury powietrza, przy niezmienionej zawartości pary wodnej w powietrzu (e, prężności aktualnej) muszą pociągać za sobą zmiany wilgotności względnej (f). W przypadku niezmienionej zawartości pary wodnej (e) wzrost temperatury powoduje spadek (zmniejszenie się) wilgotności względnej.

Temperatura, do której należy schłodzić powietrze, aby przy danej prężności aktualnej wilgotność względna osiągnęła 100% i rozpoczęły się w nim procesy kondensacji nosi nazwę temperatury punktu rosy i oznaczana jest zazwyczaj jako td [°C]. Temperatura punktu rosy powietrza, w którym nie zachodzą procesy kondensacji, zależy jedynie od wartości prężności aktualnej.

Tak więc, w analizowanym przez nas przypadku, z chwilą, gdy powietrze osiągnęło wilgotność względną równą100%, czyli temperaturę punktu rosy, zachodzące procesy kondensacji powodujące zmianę stanu skupienia wody w powietrzu, przy dalszym spadku temperatury powietrza powodują utrzymywanie się wilgotności względnej na poziomie 100% i obniżanie się ilości pary wodnej w powietrzu.

Zwróćmy uwagę, że bardzo wszechstronną miarą wilgotności powietrza może być para temperatury - temperatura powietrza (tp) i temperatura punktu rosy tego powietrza (td). Zauważmy, że temperatura powietrza nie może być niższa od jego temperatury punktu rosy. Jeśli wyobrazimy sobie procesy kształtowania wilgotności powietrza, bez zmian ilości pary wodnej w powietrzu, związane ze zmianami temperatury tego powietrza w ten sposób, że obie te wartości znajdują się na osi liczbowej, to temperatura punktu rosy (td) będzie stała w miejscu na osi (zależy jedynie od e).

Oprócz wymienionych miar wilgotności powietrza stosuje się szereg innych, z których najważniejsze to wilgotność absolutna, informująca ile kg pary wodnej znajduje się w 1 m^3 powietrza (przy czym nie bierze się pod uwagę występujących ewentualnie produktów kondensacji - wody w stanie ciekłym lub stałym).

Miarą wilgotności określającą stosunek masy pary wodnej do masy powietrza suchego, znajdującego się w danej objętości wilgotnego powietrza (g / kg) jest współczynnik zmieszania ( r ). Te i inne, tu nie omówione, miary wilgotności powietrza stosuje się w meteorologii do różnego rodzaju operacji (obliczeń), takich jak na przykład szacowanie potencjalnej wielkości opadu, określenia stopnia chwiejności powietrza, zmian temperatury w powietrzu wznoszącym się itp.

Pomiary wilgotności powietrza mają duże znaczenie tak dla wykonania obserwacji meteorologicznych na statku (depesza SHIP), jak i w codziennej praktyce eksploatacyjnej statku (przewóz ładunków, wentylacja wnętrza statku, ...). Dość skomplikowana natura miar wilgotności powietrza powoduje, że i pomiary wilgotności, choć technicznie łatwe, wydają się być skomplikowane.

Termometry Dr. Alfred Müller - R. Fuess

Dr Alfred Müller - R. Fuess (właśc. Dr. Alfred Müller - Meteorologische Instrumente KG) to niemiecki producent najwyższej jakości manualnych instrumentów pomiarowych będący spadkobiercą i kontynuatorem tradycji znanej na całym świecie marki R.FUESS in Berlin-Steglitz, której początki sięgają aż 1885 roku. Efektem ponad 135 lat doświadczenia w branży są niezwykle dopracowane technicznie i niezawodne instrumenty referencyjne, które trafiają w ręce odbiorców. Szklane termometry Dr. Alfred Müller - R. FUESS od dziesiątek lat wyznaczają światowe standardy w zakresie klasycznych pomiarów temperatury.

Od 10 października 2017 r. zgodnie z rozporządzeniem nr. 847/2012 Komisji Europejskiej z dnia 19 września 2012 r. zabronione jest wprowadzanie do obrotu w UE termometrów wypełnionych rtęcią.

Wypełnienia Termometryczne

Wypełnienia termometryczne dzielą się na dwie kategorie: płyny zwilżające szkło oraz płyny, które nie zwilżają szkła.

Wypełnienie węglanem propylenu = Prop (niebieski)- preferowany do zastosowań meteorologicznych jako zamiennik rtęci- nie zwilża otworu kapilary poprzez zastosowanie zw. fluorokrzemowodoru- zastosowanie do pomiaru temperatury w zakresie: -50°C ...
Wypełnienie alkoholem etylowym = Alc (używane tylko dla termometrów minimalnych)- zwilża otwór kapilary- czasami zabarwiony na czerwono- zastosowanie do pomiaru temperatury w zakresie: -100°C ...
Wypełnienie olejem parafinowym = wypełnienie czerwone (nie preferowane do zastosowań meteorologicznych)- zwilża otwór kapilary- zastosowanie do pomiaru temperatury w zakresie: -10°C ...

Rodzaje Termometrów Meteorologicznych

Zwykłe termometry meteorologiczne: Mają zakres skali od -37 do +50 oraz wartość najniższa podziałki skali równą 0,2 C. Temperaturę powietrza wskazywana przez te termometry odczytuje się z dokładnością do 0.1C .
Termometr maksymalny: Termometr maksymalny ma podziałkę od -30 do +50 C. Służy do pomiaru temperatury maksymalnej. W dolnej części rurki kapilarnej , tuż nad zbiornikiem z rtęcią , znajduje się przewężenie. Przy wzroście temperatury rtęć w zbiorniku, przechodzi przez przewężenie do rurki włoskowatej i ustala się długość jej słupka w kapilarze. Przy spadku temperatury rtęć kurczy się ale słupek jej z kapilary nie może powrócić, gdyż siły spójności rtęci są zbyt małe aby przeprowadzić rtęć do zbiorniczka. Po dokonaniu pomiaru termometrem maksymalnym należy go wstrząsnąć.
Termometr minimalny: Termometr minimalny służy do pomiaru najniższej temperatury powietrza. Wypełniony jest alkoholem etylowym lub toluenem. W celu zwiększenia szybkości kontaktu cieczy pomiarowej na zmiany temperatury zbiorniczek w której się znajduje ma kształt litery „U”. Zakres temperatur mierzonych od -50 do +35 C . Wewnątrz termometru minimalnego znajduje się szklany pręcik, który może przesuwać się swobodnie wewnątrz cieczy. Przy wzroście temperatury ciecz zwiększa swoją objętość i przepływa pomiędzy pręcikiem a ściankami kanału kapilary, natomiast położenie pręcika nie ulega zmianie. Podczas spadku temperatury ciecz kurczy się i siły napięcia powierzchniowego powodują, że pręcik przesuwa się w kierunku receptora. Przy ponownym wzroście pręcik pozostaje w miejscu. Koniec pręcika wskazuje najniższą temperaturę.
Termometr minimalny przy gruncie: Termometr minimalny przy gruncie jest taki sam jak w klatce meteorologicznej. Jest on umieszczony na wysokości 5 cm ponad poziomem terenu. W ciągu dnia musi być osłonięty przed promieniami słonecznymi.

Pomiar Wilgotności - Podsumowanie

Psychrometr Augusta, higrometr włosowy i inne przyrządy służą do pomiaru wilgotności, która jest kluczowym parametrem w meteorologii i wielu innych dziedzinach. Zrozumienie zasad działania tych urządzeń pozwala na dokładny pomiar i kontrolę warunków środowiskowych.

tags: #psychrometr #Augusta #zasada #działania