Измерение температур воздуха и почвогрунтов

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия системы.

В природообустройстве и водопользовании наиболее часто приходится иметь дело с измерениями следующих температур:

Единицы измерения температуры:

НаименованиеОбозначение русскоеОбозначение международноеВыражение через
единицы СИ
Системные единицы (в соответствии с системой СИ)
КельвинКК
Разрешённые к использованию внесистемные единицы
Градус Цельсия°С°СК – 273.15
Градус Фаренгейта°F°F1.8·К + 459.67

Рекомендуемое буквенное обозначение температуры: T.
Примеры: TП – температура почвы; TВ – температура воды; ΔTР – разность температур растворов.

Влажность воздуха – характеристика воздуха, определяющая содержание в нём водяного пара.

В природообустройстве и водопользовании наиболее часто приходится проводить измерения следующих показателей влажности воздуха:

Влажность воздуха абсолютная – масса водяного пара, содержащаяся в единице объёма воздуха (то есть плотность содержащегося в воздухе водяного пара).

Единица измерения: грамм на метр кубический (г/м3).

Рекомендуемое буквенное обозначение: ρВОЗД

Относительная влажность воздуха – отношение давления пара к давлению насыщенного пара (то есть абсолютной влажности воздуха к максимальной).

Единица измерения: процент (%).

Рекомендуемое буквенное обозначение: βВОЗД

Психрометр и гигрометр

Психрометр – это прибор для измерения величины относительной влажности воздуха психрометрическим методом, основанном на зависимости интенсивности испарения с водной поверхности от дефицита насыщения водяного пара соприкасающегося с ней воздуха. Прибор состоит из двух ртутных термометров — сухого и смоченного. Влажность воздуха определяется с использованием таблиц или по формулам по разности показаний двух термометров.

Основной частью гигрометра является обезжиренный спиртом или эфиром человеческий волос, обладающий свойством изменять свою длину при изменении относительной влажности окружающего воздуха.

При уменьшении относительной влажности — волос укорачивается, а при увеличении — удлиняется. При изменении своей длины, волос придает вращающий момент оси, на которой закреплена стрелка, показывающая величину относительной влажности воздуха на соответствующей шкале.

Шкала гигрометра – нелинейная, это объясняется тем, что изменение длины волоса происходит медленнее при больших величинах влажности и быстрее — при малых ее величинах. Психрометр обычно используется в теплое время года, при температуре до минус 10°С, а при более низкой температуре — влажность воздуха определяется по волосяному гигрометру.

Термограф и гигрограф

Термограф и волосяной гигрограф непрерывно регистрируют суточный ход температуры и влажности воздуха, для определения экстремальных значений в периоды времени между выходами наблюдателя на площадку для снятия показаний.

Приемной частью термографа, реагирующей на изменения температуры воздуха, служит изогнутая биметаллическая пластинка. Она состоит из двух спаянных металлических пластинок, обладающих различными коэффициентами температурного расширения. Один конец биметаллической пластинки закреплен неподвижно, к другому концу с помощью системы рычагов присоединена стрелка, на конце которой насажено перо. Перо, прикасаясь к ленте на вращающемся барабане, вычерчивает на ней кривую, соответствующую изменениям температуры воздуха.

Приемной частью волосного гигрографа является пучок обезжиренных человеческих волос, прикрепленный к раме, изменение длины которого с помощью системы рычагов передается на стрелку и на перо. Барабан и привод гигрографа — такой же, как и у термографа.

Термометры для измерения температуры поверхности почвы

Максимальный термометр – ртутный и измеряет наивысшую температуру за период наблюдения. В конструкции этого термометра есть небольшая хитрость — капилляр с сужением, препятствующим обратному течению ртути при понижении температуры (точно так же, как и у обычного медицинского термометра), поэтому максимальный термометр тоже нужно встряхивать после снятия показаний.

Минимальный термометр – спиртовой и его конструкция тоже с особенностью. В его капилляре внутри спирта помещен небольшой тонкий стеклянный штифт с утолщенными тупыми концами. Когда температура поднимается, то спирт, отодвигаясь к резервуару, тянет за собой и штифт, который не может выйти из спирта. Если температура вновь начинает подниматься, то спирт снова проходит мимо штифта, не сдвигая его с места. Таким образом, при наблюдении по положению конца штифта, находящегося дальше от резервуара, можно определить, какая наименьшая температура была в течение периода между двумя наблюдениями. После отсчета термометр переворачивают резервуаром вверх и ждут, пока штифт дойдет до мениска спирта, а потом термометр вновь устанавливают в горизонтальном положении.

Срочный термометр – обычный термометр, который без всяких хитростей показывает текущую температуру поверхности почвы во время наблюдения.