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湿度的测量

    湿度表示空气中水汽的含量或干湿程度,在气象观测中常用水汽压、相对湿度和露点温度三种物理量表示。

1) 水汽压(e):是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小,以毫巴为单位。空气吸收水汽有一定限量,达到了限量就不再吸收,这个限量叫“饱和点”。空气中水汽达到饱和点时的水汽压,称为饱和水汽压(或称最大水汽张力)。饱和水汽压是温度的函数,随温度升高而增大。在同一温度下,纯冰面上的饱和水汽压要小于纯水面上的饱和水汽压。

2) 相对湿度(rh):湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比,即
  rh =(e/E)* 100%
相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时,相对湿度为零。相对湿度越小,表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%时,表示空气很潮湿,越接近于饱和。

3) 露点(或霜点)温度:指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度。形象地说,就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值,可为什么用它来表示湿度呢?这是因为,当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点温度相同;当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。 

  测定湿度的仪器常用的有干湿球温度表,毛发湿度表(计)和电阻式湿度片等。

a) 干湿球温度表:用一对并列装置的、形状完全相同的温度表,一支测气温,称干球温度表,另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布,称湿球温度表。当空气未饱和时,湿球因表面蒸发需要消耗热量,从而使湿球温度下降。与此同时,湿球又从流经湿球的空气中不断取得热量补给。当湿球因蒸发而消耗的热量和从周围空气中获得的热量相平衡时,湿球温度就不再继续下降,从而出现一个干湿球温度差。干湿球温度差值的大小,主要与当时的空气湿度有关。空气湿度越小,湿球表面的水分蒸发越快,湿球温度降得越多,干湿球的温差就越大;反之,空气湿度越大,湿球表面的水分蒸发越慢,湿球温度降得越少,干湿球的温差就越小。当然,干湿球的温差的大小还与其他一些因素有关,如湿球附近的通风速度、气压、湿球大小、湿球润湿方式等有关。可以根据干湿球温度值,并将一些其它因素考虑在内,从理论上推算出当时的空气湿度来。干湿球温度表是当前测湿的主要仪器,但不适用于低温(-10℃以下)使用。

发湿度表(计)

b) 发湿度表(计):利用脱脂人发(或牛的肠衣)具有空气潮湿时伸长,干燥时缩短的特性,制成毛发湿度表或湿度自记仪器,它的测湿精度较差,毛发湿度表通常在气温低于-10℃时使用。

c) 电阻式湿度片:利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理,常用的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种。前者用高分子聚合物和导电材料碳黑,加上粘合剂配成一定比例的胶状液体,涂覆到基片上组成的电阻片;后者是在基片上涂上一层氯化锂酒精溶液,当空气湿度变化时,氯化锂溶液浓度随之改变从而也改变了测湿膜片的电阻。这类元件测湿精度较干湿表低,主要用在无线电探空仪和遥测设备中。

d) 薄膜湿敏电容:是以高分子聚合物为介质的电容器,因吸收(或释放)水汽而改变电容值。它制作精巧,性能优良,常用在探空仪和遥测中。

e) 露点仪:能直接测出露点温度的仪器。使一个镜面处在样品湿空气中降温,直到镜面上隐现露滴(或冰晶)的瞬间,测出镜面平均温度,即为露(霜)点温度。它测湿精度高,但需光洁度很高的镜面,精度很高的温控系统,以及灵敏度很高的露滴(冰晶)的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁,否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。


 

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