Условие:
Откройте файл электронной таблицы 7.xls, содержащей результаты ежечасного измерения температуры воздуха на протяжении трёх месяцев.
Найдите разницу между средними значениями измерений, проведённых в Июне и Мае, в которых температура была выше 27 градусов. В ответе запишите только целую часть получившегося числа.
Решение:
Нам понадобится Функция
СРЗНАЧЕСЛИ(диапазон, условия, [диапазон_усреднения])
Пояснения по работе функции.
Диапазон. Обязательный. Одна или несколько ячеек для вычисления среднего, включающих числа или имена, массивы или ссылки, содержащие числа.
Условие. Обязательный. Условие в форме числа, выражения, ссылки на ячейку или текста, которое определяет ячейки, используемые при вычислении среднего. Например, условие может быть выражено следующим образом: 32, “32”, “>32”, “яблоки” или B4.
Диапазон_усреднения. Необязательный. Фактическое множество ячеек для вычисления среднего. Если этот параметр не указан, используется диапазон.
Теперь к нашей задаче. В таблице все значения ма находятся в диапазоне B32:Y62, а все значения июня в диапазоне B63:Y92. Нас просят учесть только значения, которые больше 27. Тогда:
- Для мая =СРЗНАЧЕСЛИ(B32:Y62; “>27”)
- Для июня =СРЗНАЧЕСЛИ(B63:Y92; “>27”)
Разность результатов и будет нашим ответом, останется отбросить часть после запятой (по условию). Формула: =Z63-Z32, в неё подставлены адреса ячеек с результатами вычислений средних значений.
Одним из приборов, рассматриваемых в курсе школьной физики является психрометр — прибор измеряющий относительную влажность воздуха. Сам прибор представляет собой объект с двумя термометрами: сухим и влажным. Сухой термометр запаян и находится в соприкосновении с воздухом с относительной влажностью 0 %, его температура равна температуре в исследуемом помещении. Влажный термометр обращён в среду, влажность которой нам нужно определить.
Универсальность данного прибора основывается на общей для всех таких приборов таблице (табл. 1) — психрометрическая таблица. Слева по вертикали находится температура сухого термометра, на верхней строчке таблицы находится разность температур между сухим и влажным термометром (показания влажного всегда ниже).
Табл. 1. Психрометрическая таблица
Тогда, для поиска влажности в помещении необходимо показание сухого и влажного термометра (или их разности) и находится на пересечении значений из горизонтального и вертикального столбика в основной части таблицы.
Лабораторная работа № 5
Тема: «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА С ПОМОЩЬЮ ПСИХРОМЕТРА.»
Цель: освоить прием определения относительной влажности воздуха, основанный на использовании психрометра..
Оборудование: 1. Психрометр.
Теория.
В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды, которая испаряется с поверхности морей, рек, океанов и т.п.
Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным.
Влажность воздуха оказывает огромное влияние на многие процессы на Земле :на развитие флоры и фауны, на урожай сельхоз. культур, на продуктивность животноводства и т.д. Влажность воздуха имеет большое значение для здоровья людей, т.к. от неё зависит теплообмен организма человека с окружающей средой. При низкой влажности происходит быстрое испарение с поверхности и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, что приводит к ухудшению состояния.
Значит, влажность воздуха надо уметь измерять. Для количественной оценки влажности воздуха используют понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность – величина, показывающая, какая масса паров воды находится в 1 м³ воздуха (т.е. это плотность водяного пара). Она равна парциальному давлению пара при данной температуре.
Парциальное давление пара – это давление, которое оказывал бы водяной пар, находящийся в воздухе , если бы все остальные газы отсутствовали.
Относительная влажность воздуха – это величина, показывающая, как далек пар от насыщения. Это отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара p0 при той же температуре, выраженное в процентах:
Если воздух не содержит паров воды, то его абсолютная и относительная влажность равны 0. Предельное значение относительной влажности – 100%. Нормальной для человеческого организма считается влажность 60%.
Для измерения влажности воздуха используют приборы гигрометры и психрометры.
1. Конденсационный гигрометр. Состоит из укрепленной на подставке металлической круглой коробочки с отполированной плоской поверхностью. В коробочке сверху имеются два отверстия. Через одно из них в коробочку наливают эфир и вставляют термометр, а другое соединяют с резиновой грушей. Действие конденсационного гигрометра основано на определении точки росы.
Точка росы – это температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным.
Продувают воздух через эфир (с помощью резиновой груши), при этом эфир быстро испаряется и охлаждает коробочку. Слой водяного пара, находящийся вблизи поверхности коробочки, благодаря теплообмену тоже станет охлаждаться. При определенной температуре этот водяной пар начнет конденсироваться и на отполированной поверхности коробочки появляются капельки воды (роса). По термометру определяют эту температуру, это и будет точка росы. В таблице «Давление насыщенных паров и их плотность при различных температурах» по точке росы находят абсолютную влажность – соответствующую этой температуре плотность паров или их давление.
Давление насыщенных паров и их плотность при различных температурах
|
t, 0С |
р, Па |
ρ*10-3, кг/м3 |
t, 0С |
р, Па |
ρ*10-3, кг/м3 |
t, 0С |
р, Па |
ρ*10-3, кг/м3 |
|
– 5 |
401 |
3,24 |
6 |
933 |
7,30 |
17 |
1933 |
14,5 |
|
– 4 |
437 |
3,51 |
7 |
1000 |
7,80 |
18 |
2066 |
15,4 |
|
– 3 |
476 |
3,81 |
8 |
1066 |
8,30 |
19 |
2199 |
16,3 |
|
– 2 |
517 |
4,13 |
9 |
1146 |
8,80 |
20 |
2333 |
17,3 |
|
– 1 |
563 |
4,47 |
10 |
1226 |
9,40 |
21 |
2493 |
18,8 |
|
0 |
613 |
4,80 |
11 |
1306 |
10,0 |
22 |
2639 |
19,4 |
|
1 |
653 |
5,20 |
12 |
1399 |
10,7 |
23 |
2813 |
20,6 |
|
2 |
706 |
5,60 |
13 |
1492 |
11,4 |
24 |
2986 |
21,8 |
|
3 |
760 |
6,00 |
14 |
1599 |
12,1 |
25 |
3173 |
23,0 |
|
4 |
813 |
6,40 |
15 |
1706 |
12,8 |
26 |
3359 |
24,4 |
|
5 |
880 |
6,80 |
16 |
1813 |
13,6 |
27 |
3559 |
25,8 |
Чтобы найти относительную влажность, надо давление насыщенного пара при температуре точки росы разделить на давление насыщенного пара при температуре окружающего воздуха и умножить на 100%.
2. Волосной гигрометр. Его работа основана на том, что обезжиренный человеческий волос при увеличении влажности воздуха удлиняется, а при уменьшении влажности укорачивается. Волос оборачивают вокруг легкого блока, прикрепив один конец к раме, а к другому подвешивают груз. При изменении длины волоса указатель (стрелка), прикрепленный к блоку, будет двигаться, перемещаясь по шкале. Шкалу градуируют по эталонному прибору.
3. Психрометр. (от греч «психриа» – холод). Состоит из двух одинаковых термометров. Резервуар одного из них обернут марлей, опущенной в сосуд с водой. Вода смачивает марлю на резервуаре термометра и при её испарении он охлаждается. По разности температур сухого и влажного термометров по психрометрической таблице определяют влажность воздуха.
Ход работы.
Задание 1. Измерить влажность воздуха с помощью психрометра.
- Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
|
№ опыта |
tсухого, 0С |
tвлажного, 0С |
Δt, 0С |
φ, % |
|
1 |
- Рассмотреть устройство психрометра.
- По показаниям сухого термометра измерить температуру воздуха tсухого в помещении.
- Записать показания термометра, резервуар которого обмотан марлей tвлажного
- Вычислить разность показаний термометров Δt = tсухого – tвлажного
- По психрометрической таблице определить влажность воздуха φ
- Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
- Сделайте вывод о том, нормальная ли влажность воздуха в помещении.
- Ответьте на контрольные вопросы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
- Почему при продувании воздуха через эфир, на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?
- Почему показания «влажного» термометра меньше показаний «сухого» термометра?
- Могут ли в ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров оказаться одинаковыми?
- При каком условии разности показаний термометров наибольшая?
- Может ли температура «влажного» термометра оказаться выше температуры «сухого» термометра?
- Сухой и влажный термометр психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?
- Каким может быть предельное значение относительной влажности воздуха?
Психрометрическая таблица.
|
tсухого, 0С |
Разность показаний сухого и влажного термометров |
|||||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
5 |
100 |
86 |
72 |
58 |
45 |
32 |
19 |
6 |
||||
|
6 |
100 |
86 |
73 |
60 |
47 |
35 |
23 |
10 |
||||
|
7 |
100 |
87 |
74 |
61 |
49 |
37 |
26 |
14 |
||||
|
8 |
100 |
87 |
75 |
63 |
51 |
40 |
28 |
18 |
||||
|
9 |
100 |
88 |
76 |
64 |
53 |
42 |
31 |
21 |
||||
|
10 |
100 |
88 |
76 |
65 |
54 |
44 |
34 |
24 |
14 |
4 |
||
|
11 |
100 |
88 |
77 |
66 |
56 |
46 |
36 |
26 |
17 |
8 |
||
|
12 |
100 |
89 |
78 |
68 |
57 |
48 |
38 |
29 |
20 |
11 |
||
|
13 |
100 |
89 |
79 |
69 |
59 |
49 |
40 |
31 |
23 |
14 |
6 |
|
|
14 |
100 |
90 |
79 |
70 |
60 |
51 |
42 |
33 |
25 |
17 |
9 |
|
|
15 |
100 |
90 |
80 |
71 |
61 |
52 |
44 |
36 |
27 |
20 |
12 |
5 |
|
16 |
100 |
90 |
81 |
71 |
62 |
54 |
45 |
37 |
30 |
22 |
15 |
8 |
|
17 |
100 |
90 |
81 |
72 |
64 |
55 |
47 |
39 |
32 |
24 |
17 |
10 |
|
18 |
100 |
91 |
82 |
73 |
64 |
56 |
48 |
41 |
34 |
26 |
20 |
13 |
|
19 |
100 |
91 |
82 |
74 |
65 |
58 |
50 |
43 |
35 |
29 |
22 |
15 |
|
20 |
100 |
91 |
83 |
74 |
66 |
59 |
51 |
44 |
37 |
30 |
24 |
18 |
|
21 |
100 |
91 |
83 |
75 |
67 |
60 |
52 |
46 |
39 |
32 |
26 |
20 |
|
22 |
100 |
92 |
83 |
76 |
68 |
61 |
54 |
47 |
40 |
34 |
28 |
22 |
|
23 |
100 |
92 |
84 |
76 |
69 |
61 |
55 |
48 |
42 |
36 |
30 |
24 |
|
24 |
100 |
92 |
84 |
77 |
69 |
62 |
56 |
49 |
43 |
37 |
31 |
26 |
|
25 |
100 |
92 |
84 |
77 |
70 |
63 |
57 |
50 |
44 |
38 |
33 |
27 |
|
26 |
100 |
92 |
85 |
78 |
71 |
64 |
58 |
51 |
45 |
40 |
34 |
29 |
|
27 |
100 |
92 |
85 |
78 |
71 |
65 |
59 |
52 |
47 |
41 |
36 |
30 |
|
28 |
100 |
93 |
85 |
78 |
72 |
65 |
59 |
53 |
48 |
42 |
37 |
32 |
Вариант выполнения работы.
Показания сухого термометра 24 0С.
Показания влажного термометра 21 0С.
Температура в помещении – формула расчета температурного перепада
Согласно нормативам СНиП, температура в помещении разных категорий зданий состоит из температуры воздуха в помещении и температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций. Для жилых, производственных и административных зданий это температура для внутренней поверхности стен и перекрытий.
Строительные Нормы и Правила регулируют перепад между температурой воздуха внутри помещений и температурой поверхности помещения. Для чего?
Если разница будет значительной, то в ситуации, когда воздух теплый, а стены холодные, на внутренней поверхности стен будет конденсироваться водяной пар. А попросту говоря, будет выпадать конденсат.
Конденсат на внутренних стенах помещения приведет к повышению влажности в самом помещении, к снижению комфорта находящихся в нем людей и к порче материалов отделки на стенах и перекрытиях.
Чтобы избежать такой ситуации, когда температура поверхностей помещения слишком низкая, а температура воздуха в помещении высокая, разница между этими показателями нормируется.
Дельта для этих показателей будет разная для разных типов зданий. Нормы приведены в выдержке из текста СНиП ниже.
Таблица, в которой указан нормируемый температурный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой поверхностей помещения сопровождается формулой, по которой производится расчет этого показателя.
Текст СНиП «Тепловая защита зданий» п. 5.9. «Ограничение конденсации влаги на стенах внутри помещения» (текст документа):
Смотрим текст документа, таблицу и комментируем.
Итак, разница между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренних поверхностей стен для жилых помещений не должна превышать 4 градусов по Цельсию. Если воздух в жилом помещении +22С, то температура внутренней стены не должна быть ниже +18С. В противном случае создаются условия для выпадения конденсата внутри помещения.
Как получается ситуация, когда воздух в помещении теплый, а внутренние стены холодные? Очень просто. При недостаточном утеплении ограждающих конструкций, единственный способ у потребителя не замерзнуть – это топить свой котел или печь на максимальном режиме.
Теплогенератор выдает максимальное количество тепла в воздух или теплоноситель, который в свою очередь идет в радиаторы или теплые полы. Радиаторы и теплые полы также нагревают воздух в помещении.
Однако теплопотери через стены таковы, что теплый воздух в помещении не в состоянии нагревать внутреннюю поверхность стен до требуемого Тстен = Твоздуха + 4С. Как говорят в таком случае, печь раскалена, а стены ледяные. То же самое может касаться пола или потолка.
И это является самым прямым способом вызвать конденсацию водяного пара на внутренней поверхности стен, пола и потолка.
В случае, когда стены утеплены достаточно, а потолок или пол – нет, возникает конденсат на полу или потолке, поскольку стены становятся исключенными из этого процесса.
Даже если не приходится тратить чрезмерное количество топлива на поддержание комфортной температуры в помещении, все равно недостаточно утепленные стены приводят к тому, что воздух в помещении будет охлаждаться быстрее.
Единственный выход из ситуации – утеплять ограждающие конструкции снаружи. В этом случае стены, пол и потолок будут иметь разницу на внутренних поверхностях с температурой воздуха внутри помещения в рамках нормативов СНиП «Тепловая защита зданий».
С этим вопросом разобрались, поехали дальше.
Разность температур считается по формуле, которую вы видите после таблицы. Коэффициент n показывает, как расположены стены и перекрытия по отношению к улице.
Таблица 6 с коэффициентами n для разных вариантов расположения:
Далее в формуле Тнаруж и Твнутр, а также коэффициент сопротивления теплопередаче R (таблицу значений R смотрите в разделе Таблицы или по ссылке «Нормируемое сопротивление теплопередаче по СНиП»).
А также А – теплоотдача внутренней поверхности стен и перекрытий. Этот показатель вы можете видеть в таблице 7, которая представлена ниже.
Таблица 7 Теплоотдача внутренней поверхности стен и перекрытий:
Таким образом, у нас есть все показатели, которые позволяют рассчитать температурный перепад для конкретной ситуации, когда температура воздуха в помещении может быть гораздо выше, чем температура поверхностей помещения.
Психрометрическая таблица
Для определения влажности воздуха пользуются специальным прибором, называемым психрометр. Его работа заключается в следующем. Два термометра показывают температуру сухого (комнатного воздуха) и влажного воздуха (второй термометр помещен во влажную марлю). Разность температур между этими термометрами отражает влажность комнатного воздуха. Для определения величины относительной влажности воздуха используют психрометрическую таблицу, которая работает следующим образом:
1. в первом столбце находим температуру сухого термометра (в градусах Цельсия);
2. в первой строке находим разность температур между сухим и влажным термометром;
3. на пересечении найденных строк из первых двух пунктов будет указана относительная влажность воздуха для данных условий.
Примеры решения задач на эту тему вы найдете под психрометрической таблицей.
