Aihearkisto: fysiikka

Psykrometri

IMG_20150227_202544
Omatekoinen psykrometri, huomaa lattialla oleva “ylivuoto astia”

Alkoi kiinnostaa mikä on kastepiste täällä kämpässä. Hetkisen googlauksen jälkeen selvisi, että helpoin tapa määrittää kyseinen arvo käsillä olevilla tarvikkeilla on laite, joka kulkee nimellä psykrometri samalla selviää myöskin suhteellinen ilmankosteus.

Psykrometri on yksinkertaisesti laite, jossa on kaksi lämpömittaria. Toinen lämpömittari on siltään jolla mitataan ns.  kuiva lämpötila  (dry-bulb temperature, DBT) ja toinen on kääritty märkään kankaaseen ja jolla mitataan ns. märkä lämpötila (wet-bulb temperature WBT). Näiden kahden lämpötilan eron perusteella lasketaan (tai katsotaan taulukosta) arvo kastepisteelle. Lämpötiloista saadaan monta muutakin arvoa haluttaessa.

Kastepiste on lämpötila, jossa kyseessä olevasta ilmamassasta jäähdytettäessä  alkaa vesi tiivistyä. Lämpimaan ilmaan “mahtuu” enemmän vettä kuin kylmään, jolloin vaikka absoluuttinen vesi määrä pysyykin samana ilman jäähtyessä, suhteellinen kosteus alkaa nousta. Suhteellisen kosteuden noustessa 100% ollaan kastepisteessä ja vesi alkaa tiivistyä.

Lämpömittarina on käytössä omatekoinen mittari, jonka antureina on kaksi DS18B20 anturia ja “aivoina” ATMEGA328p mikrokontrolleri. Pitänee jossain vaiheessa kirjoittaa aiheesta oma juttu.

Märkä mittari jäähtyy, koska kankaasta haihtuva kosteus vie mukanaan lämpöenergiaa. Märkä lämpötila ei ole koskaan isompi kuin kuiva, se voi olla sama kuin kuiva, mutta yleensä se on alempi kuin kuiva. Mittareissa on sama lämpötila suhteellisen kosteuden ollessa 100%. Märän mittarin lämpötila riippuu vahvasti ilmankosteudesta sekä myös jossain määrin ilmanpaineesta. Esimerkiksi suora auringonpaiste ja kova ilmavirta vääristävät tulosta.

Käytin kankaana sukkaa. En tiedä kuinka märäksi kangas olisi pitänyt kastella, joten kastelin sen niin märäksi, että siitä tippui vettä.

Laskenta kaava näytti sen verran monimutkaiselta, että päätin käyttää jotain laskinta netissä, spesifisen laskurin lisäksi wolframalpha osasi laskea tämänkin 🙂

Ensimmäinen mittaus antoi tulokseksi DBT 26°C ja WBT 19°C olettaisin, että kuiva lämpötila on aavistuksen liian korkea, koska mittari on tietokoneen vieressä, mutta laskin silti tuloksen sen mukaan.  Tulokseksi tuli noin 15°C ja 51%. Hetkisen tehokkaan tuuletuksen jälkeen DBT oli 25°C ja WBT oli 17°C ja laskurista tulokset 12°C ja 44%. Jos kuivana lämpötilana käyttää pienempää arvoa molemman lasketut arvot nousevat hieman. Ulkoilman suhteellinen kuivuus oli selkeästi nähtävissä ja sen vaikutus oli yllättävän nopeasti näkyvissä mittauksessa.

Ilmatieteenlaitoksen sivuilla on taulukko, josta näkee miten helle ja ilman suhteellinen kosteus vaikuttavat helteen tukaluuteen ja wikipediasta löytyy tieto miten kastepistelämpötila vaikuttaa ihmisen oloon. Näiden testien perusteella kuitenkin tähän hetkeen ihan hyvät arvot ja ei pitäisi olla ilmankosteuden kannalta mitään ongelmaa.

Kastepisteeseen liittyvää projektia saattaa olla viellä lisääkin tulossa.

Löysin myöskin netistä C-kirjaston, jonka avulla voi itse laskea arvoja. Saattaa joutua jossain vaiheessa kirjoittamaan tuohon lämpömittariin ohjelman joka laskee kastepisteen ja suhteellisen kosteuden itsekseen. Ilmanpaineella ei valtavan isoa merkiystä asiassa ole, mutta ehkä voisi silti anturin sitäkin varten harjoituksen vuoksi laitella tuohon.

 

 

Nasakin on asiasta kirjoittanut aika pitkän pätkän kaavoja, pitänee tutustua joskus ajan kanssa.

http://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/87878main_H-937.pdf

 

http://www.ce.utexas.edu/prof/Novoselac/classes/ARE383/Handouts/F01_06SI.pdf