Определение влажности

Влажность

Вла́жность — показатель содержания воды в физических телах или средах. Для измерения влажности используются различные единицы, часто внесистемные.

Общие сведения

Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.

Единицы измерения и особенности определения понятия «влажность»

Влажность обычно характеризуется количеством воды в веществе, выраженным в процентах (%) от первоначальной массы влажного вещества (массовая влажность) или её объёма (объёмная влажность).
Влажность можно характеризовать также влагосодержанием, или абсолютной влажностью — количеством воды, отнесённым к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины. Эту величину не всегда можно точно измерить, так как в ряде случаев невозможно удалить всю неконденсированную воду и взвесить предмет до и после этой операции.
Относительная влажность характеризует содержание влаги по сравнению с максимальным количеством влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия. Обычно относительную влажность измеряют в процентах от максимума.

Методы определения

Титратор Карла Фишера

Установление степени влажности многих продуктов, материалов и т. п. имеет важное значение. Только при определённой влажности многие тела (зерно, цемент и др.) являются пригодными для той цели, для которой они предназначены. Жизнедеятельность животных и растительных организмов возможна только в определённых диапазонах влажности и относительной влажности воздуха. Влажность может вносить существенную погрешность в массу предмета. Килограмм сахара или зерна с влажностью 5 % и 10 % будет содержать разное количество сухого сахара или зерна.

Измерение влажности определяется высушиванием влаги и титрованием влаги по Карлу Фишеру. Эти способы являются первичными. Помимо них разработано множество других, которые калибруются по результатам измерений влажности первичными способами и по стандартным образцам влажности.

Влажность воздуха

Относительная влажность в зависимости от температуры. Красная линия 100%, Зелёная 50%

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2 % по объёму в высоких широтах до 2,5 % в тропиках. Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость пара понижена до 5—10 мбар.

Абсолютная влажность воздуха (f) — это количество водяного пара, фактически содержащегося в 1 м³ воздуха. Определяется как отношение массы содержащегося в воздухе водяного пара к объёму влажного воздуха.

Обычно используемая единица абсолютной влажности — грамм на метр кубический, г/м³

Относительная влажность воздуха (φ) — это отношение его текущей абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре. Она также определяется как отношение парциального давления водяного пара в газе к равновесному давлению насыщенного пара.

Температура t, °C	−30	−20	−10	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Максимальная абсолютная влажность f_max, (г/м³)	0,29	0,81	2,1	4,8	9,4	17,3	30,4	51,1	83,0	130	198	293	423	598

Относительная влажность обычно выражается в процентах.

Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85 % и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50 % и ниже).

С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу приходится 99 % водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28,5 кг водяного пара.

Величины измерения влажности газа

Для обозначения содержащейся в воздухе влаги используются следующие величины:

абсолютная влажность воздуха масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха, то есть плотность содержащегося в воздухе водяного пара, [г/м³]; в атмосфере колеблется от 0,1-1,0 г/м³ (зимой над материками) до 30 г/м³ и более (в экваториальной зоне); максимальная влажность воздуха (граница насыщения)[источник не указан 18 дней] количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при определённой температуре в термодинамическом равновесии (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), [г/м³ ]. При повышении температуры воздуха его максимальная влажность увеличивается; упругость пара, давление пара парциальное давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления). Единица измерения — Па. дефицит влажности разность между максимально возможным и фактическим давлением водяного пара [Па] (при данных условиях: температуре и давлении воздуха)[1], то есть между упругостью насыщения и фактической упругостью пара[2]; относительная влажность воздуха отношение давления пара к давлению насыщенного пара, то есть абсолютной влажности воздуха к максимальной [% относительной влажности]; точка росы температура газа, при которой газ насыщается водяным паром °C. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %. С дальнейшим притоком водяного пара или при охлаждении воздуха (газа) появляется конденсат. Таким образом, хотя роса и не выпадает при температуре −10 или −50 °C, выпадает изморозь, иней, лёд или снег, точка росы в −10 или −50 °C существует и соответствует 2,361 и 0,063 г воды на 1м³ воздуха или другого газа под давлением одна атмосфера; удельная влажность масса водяного пара в граммах на килограмм увлажнённого воздуха [г/кг], то есть отношение масс водяного пара и увлажнённого воздуха; температура смоченного термометра температура, при которой газ насыщается водяным паром при постоянной энтальпии воздуха. Относительная влажность газа при этом составляет 100 %, влагосодержание увеличивается, а энтальпия равна начальной. соотношение компонентов смеси (содержание водяного пара) масса водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха [г/кг], то есть соотношение масс водяного пара и сухого воздуха.

ru.wikipedia.org

Лабораторная работа №1 Методы определения влажности различных зерновых культур и их сравнительная оценка

Влажность сырья, полуфабрикатов и некоторых видов готовой продукции (солода, зерна, ферментных препаратов, дрожжей и др.) является одним из главных свойств материалов, определяющих их качество и оказывающих влияние на технологические процессы.

Влажностью называют содержание воды в материале, выраженное в процентах от его массы. По разности между массой материала и массой воды находят содержание сухих веществ.

Классификация методов определения влаги

В лабораторной практике применяют различные методы определения влажности. Все они могут быть разделены на две основные группы:

1) прямые методы, позволяющие непосредственно определить количество влаги или количество сухих веществ;

2) косвенные методы, позволяющие определить влажность путем измерения функционально связанной с ней величины.

К прямым методам относятся:

а) метод высушивания, основанный на удалении влаги из навески исследуемого материала действием тепла (теплофизические методы);

б) дистилляционный метод, заключающийся в отгонке воды из взятой навески материала и измерении ее количества. Отгонку ведут в присутствии жидкости, не смешивающейся с водой;

в) экстракционный метод, основанный на извлечении воды из исследуемого образца водопоглощающей жидкостью (этиловый спирт, глицерин и др.) с последующим определением полученного экстракта, зависящего от его влажности (относительная плотность, коэффициент преломления, температура кипения и т.п.);

г) химические методы, основанные на взаимодействии какого-либо реагента с водой, содержащейся в навеске исследуемого материала.

Прямые методы, как правило, требуют большой затраты времени, труда и непригодны для оперативного контроля. Поэтому в настоящее время разрабатываются косвенные методы, позволяющие быстро получить информацию о влажности материала, автоматизировать процесс измерения влажности и создавать системы автоматического управления по влажности многих производственных процессов (хранение зерна, сушка солода и пр.)

К косвенным методам относятся электрометрические методы, обоснованные на зависимости влажности материала от электропроводности или диэлектрической проницаемости. Известны и другие методы определения влажности.

Цель работы. Определить влажность различных зерновых культур (ячмень, рожь, пшеница, кукуруза) несколькими методами и дать их сравнительную оценку.

Приборы и материалы. Сушильный шкаф; аналитические весы; эксикатор; металлические бюксы с крышками; тигельные щипцы; прибор Чижовой (ВНИИХП-ВЧ); технические весы; пинцет; бумага.

Определение влажности методом высушивания

Определение влажности состоит в высушивании навески исследуемого материала при определенной температуре до постоянной массы или в течение определенного времени: по разности между начальной массой и массой сухого остатка находят количество влаги в исследуемом материале. Для отвешивания материала и последующего высушивания применяют невысокие широкие бюксы (диаметром 5-6 см, высота 4-5 см), снабженные хорошо притертыми крышками. Во время высушивания крышка бюкса снимается; при охлаждении в эксикаторе и при взвешивании бюкс должен быть закрыт. Бюксы применяют стеклянные или металлические. Высушивание проводят в сушильных шкафах различных систем. Хорошие результаты дает электрический сушильный шкаф СЭШ – 3, в котором навески располагаются на вращающемся диске с гнездами для бюксов (рисунок 1). Данный шкаф служит для определения влажности пищевых продуктов высушиванием при температурах 105, 130 и 1600С.

Метод высушивания до постоянной массы

Методом высушивания до постоянной массы определение влажности проводят следующим образом. Бюкс предварительно высушивают при температуре 100-1050С до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают с крышкой. Все взвешивания проводят на аналитических весах. В бюкс отвешивают навеску 5 г размолотого зерна. Открытый бюкс с навеской ставят в сушильный шкаф, подкладывая крышку под бюкс и высушивают в течение 3 часов при температуре 1050С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Затем повторно высушивают и через 1 час повторяют ту же операцию охлаждения и взвешивания. Так поступают до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,001г.

Полученную массу называют "постоянной" и по достижении ее определение считают законченным.

Процентное содержание влаги в исследуемом материале определяют по формуле

, (1)

где W – содержание влаги; а – масса бюкса с навеской до высушивания, г;

в – масса бюкса с навеской после высушивания, г;

с – масса пустого бюкса, г.

Расхождение результатов анализа между двумя параллельными пробами не должно превышать 0,2%. За влажность анализируемой пробы принимают среднеарифметическую величину из двух определений.

Метод определения влажности высушиванием до постоянной массы дает точные результаты, но требует много времени, а также трудоемок.

StudFiles.ru

Определение влажности древесины

Влажность влияет на все физические и механические свойства древесины (ее увеличение приводит к повышению электропроводности, увеличению размеров, снижению прочности).

Вследствие гидрофильной природы и пористой структуры древесина легко впитывает и отдает влагу при изменении температурно-влажностных условий эксплуатации.

В зависимости от влажности древесину подразделяют на мокрую – свежесрубленную (с влажностью более 35 %), воздушно-сухую (от 15 до 20 %) и комнатно-сухую. Влажность древесины, длительно находящуюся при постоянном температурно-влажностном режиме, называют равновесной.

Существует два метода определения абсолютной влажности древесины: с погрешностью не более 0,1% для приведения показателей испытаний к показателям при стандартной влажности и с погрешностью не более 1% для определения влажности древесины.

При определении влажности древесины для приведения показателей испытаний к показателям при стандартной влажности образец размером

20x20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм очищают от опилок, пыли и помещают в предварительно взвешенную бюксу. Бюксу с образцом взвешивают на аналитических весах с погрешностью 0,001 г и ставят в сушильный шкаф, где при температуре (103±2)0С высушивают образец до абсолютно сухого состояния, которое определяют несколькими контрольными взвешиваниями.

Первое взвешивание производят через 6 ч для мягких пород (сосна, ель, осина) и не ранее 10 ч для твердых (дуб, ясень, бук). Последующие взвешивания через каждые 2 часа. Сушку заканчивают, когда разность между результатами последних двух взвешиваний не превышает 0,001 г. Бюксу с образцом переносят в эксикатор и охлаждают до комнатной температуры. Затем производят взвешивание бюксы с образцом.

Влажность (W) в процентах с округлением не более 0,1% определяют по формуле

, (47)

где m₀ – масса пустой бюксы, г; m₁ – масса бюксы с высушенным образцом, г.

При использовании второго метода определения влажности образцы взвешивают с погрешностью не более 0,01 г и помещают в сушильный шкаф. Высушивание выполняют в соответствии с требованиями, изложенными выше для первого метода, и считают законченными, когда разность между результатами двух последних взвешиваний не будет более 0,01 г.

Образцы, высушенные и охлажденные до комнатной температуры в эксикаторе, взвешивают с погрешностью не более 0,01 г.

Влажность древесины с округлением до 1% по формуле

(48)

где m₁ ─ масса образца до высушивания, г; m₂ – масса образца после высушивания, г.

В случае, когда древесина длительное время находилась при постоянной температуре и относительной влажности воздуха и не увлажнялась атмосферными осадками, ее влажность (равновесную влажность) можно определить по диаграмме Н.Н. Чулицкого (рис.19).

Для этого необходимо определить температуру и относительную влажность окружающего воздуха. Влажность воздуха определяют по психрометру. Для определения влажности древесины на диаграмме Н.Н. Чулицкого проводят вертикальную линию, соответствующую температуре воздуха, и горизонтальную линию, соответствующую относительной влажности воздуха. Точка их пересечения соответствует влажности древесины. Например, для древесины, хранящейся в помещении при температуре 200С и относительной влажности воздуха 70%, по диаграмме устанавливают: влажность древесины ─ 13%.

studopedia.ru

Определение влажности воздуха

Влажность воздуха зависит от содержания в нем водяных паров. Для характеристики влажности используют следующие понятия: абсолютная, максимальная, относительная влажность, дефицит насыщения, физиологический дефицит насыщения, точка росы.

Абсолютная влажность — упругость (парциальное давление) водяных паров в воздухе в момент измерения (в г/м3 или мм рт.ст.).

Максимальная влажность — упругость водяных паров при полном насыщении влагой воздуха определенной температуры (в г/м3 или мм рт.ст.). Относительная влажность — отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах. Дефицит насыщения — разность между максимальной и абсолютной влажностью (в мм рт.ст.). Точка росы — температура, при которой воздух максимально насыщен водяными парами. Нормируется только относительная влажность, которая считается нормальной в диапазоне 40-60%.

Измерение влажности воздуха может проводиться с помощью различных приборов. Абсолютная влажность может быть определена с помощью психрометров. Существует 2 его вида: аспирационный психрометр Ассмана и станционный психрометр Августа (рис. 4). Психрометр состоит из двух одинаковых термометров, резервуар одного из которых обернут легкой гигроскопичной тканью, увлажняемой дистиллированной водой перед измерением, а второй остается сухим.

Станционный психрометр Августа используется в стационарных условиях, исключающих воздействие на него ветра и лучистого тепла. Он состоит из двух спиртовых термометров. На основании их показаний абсолютная влажность определяется по таблицам или по формуле:

К = f - ɑ * (t_c – t_в) * В

где:

К - абсолютная влажность воздуха при данной температуре, мм рт. ст.;

f - максимальная влажность воздуха при температуре влажного термометра, мм рт.ст. (см. табл. 2);

ɑ - психрометрический коэффициент, равный при несильном движении воздуха 0,001;

t_c и t_в. - температура сухого и влажного термометров, °С;

В - атмосферное давление в момент измерения, мм рт.ст.

Наиболее широко в гигиенической практике для измерения абсолютной влажности как в помещении, так и вне его используются переносные аспирационные психрометры Ассмана, имеющие защиту от ветра и тепловой радиации. Психрометр состоит из двух ртутных термометров (имеющих шкалу от -30 до +50 °С), которые заключены в общую оправу, а их резервуары — в двойные никелированные металлические трубки защиты от лучистого тепла. Вмонтированный в головку прибора вентилятор с часовым механизмом просасывает воздух вдоль термометров с постоянной скоростью 2 м/с.

Перед началом измерений при помощи пипетки нужно увлажнить ткань на резервуаре влажного термометра, завести ключом механизм прибора до отказа и подвесить его вертикально на кронштейне в исследуемой точке, обычно в центре помещения, а затем через 3-5 мин записать показания сухого и влажного термометров.

Абсолютная влажность воздуха в этом случае вычисляется по формуле:

К =[f - 0,5 * (t_c-t_B) * В]/755

Относительная влажность воздуха (в %) рассчитывается по формуле:

Р = К *100/F,

где: Р— относительная влажность, %,

F — максимальная влажность воздуха при температуре сухого термометра, мм рт.ст. (см. табл. 2).

Таблица 2.Максимальная влажность воздуха при разных температурах
Температура воздуха, +°С	Максимальная влажность, мм рт.ст.	Температура воздуха, +°С	Максимальная влажность, мм рт.ст.
	10,5		30,04
	11,23		31,84
	L_ 11>99		33,69
	12,73		35,66 .
	13,63		37,73
	14,53	34 _]	39,90
	15,48		42,17
	16,48		44,16
	17,73		46,65
	18,65		49,26
	19,83		52,00
	21,07		55,32
	22,38		58,34
	23,76		61,50
	25,20		64,80
	26,74		68,26
	28,34		71,88

Непосредственно относительная влажность может быть измерена гигрометром (рис. 5). Обезжиренный человеческий волос в гигрометре натянут вдоль рамы прибора и прикреплен к стрелке. Используется свойство волоса изменять свою длину в зависимости от влажности. При изменении степени его натяжения стрелка перемещается по шкале, отградуированной в процентах. Относительная влажность измеряется обычно в центре помещения.

Для непрерывной графической регистрации относительной влажности воздуха за определенный период времени используются самопишущие приборы — гигрографы (суточный или недельный) типа М-21 (диапазон измерений от 30 до 100% при температурах от -30 до +45 °С), в которых датчиком служит натянутый в рамке пучок обезжиренных человеческих волос (рис. 6).

studopedia.ru

Определение влажности воздуха

Для определения влажности воздуха пользуются гигрометрами и психрометрами.

Различают абсолютную и относительную влажность. Абсолютной влажностью называется массовое количество водяных паров (в граммах), содержащихся в 1 м3 воздуха.

Относительная влажность ― это отношение абсолютной влажности к максимальной влажности при полном его насыщении и данной температуре, выраженное в процентах.

Влаборатории определяют относительную влажность с помощью аспирационного психрометра (рисунок 1.1).

	1– ртутный термометр (влажный); 2 – ртутный термометр (сухой); 3 – оправа; 4 – заводной механизм и вентилятор; 5 – пипетка для смачивания батиста на влажном термометре
Рис. 1.1 - Аспирационный психрометр Ассмана (ГОСТ 6353-52)

Аспирационный психрометр состоит из двух одинаковых термометров, ртутный сосуд одного из них закрыт батистовым мешочком.

Порядок работы с аспирационным психрометром.

2.2.1. Перед замером относительной влажности батистовый мешочек смачивается водой из пипетки.

2.2.2. Ключом заводится пружинный двигатель вентилятора.

2.2.3. Через 3…5 минут протяжки воздуха через психрометр снимемся показания «сухого» и «мокрого» термометров.

2.2.4. По номограмме (рисунок 1.2) определяется величина относительной влажности воздуха. Для этого показание «сухого» термометра по вертикальной линии проводится до пересечения с наклонной линией, соответствующей показанию «мокрого» термометра.