Hügromeeter

Õhuniiskuse mõõtmiseks kasutatakse hügromeetreid. Muidugi on olemas ka muude niiskuste (näiteks puidu niiskuse) mõõtmise hügromeetrid, aga siin tuleb juttu õhuniiskuse mõõtmise viisidest. Hügromeetrid on kasutusel kasvuhoonetes, tööstusruumides, inkubaatorites, saunades, muuseumides, ladudes jm. Pole paha ka elu-, töö- ja kooliruumides vahel õhuniiskust kontrollida. Niiskuse mõõtmine on peaaegu alati kaudne. Kõige otsesem viis absoluutse niiskuse mõõtmiseks on kaalumine. Kaaluda tuleks uuritav õhk ja võrdne ruumala kuiva õhku. Masside erinevusest on lihtne arvutada veeauru kogus ühes kuupmeetris ehk absoluutne õhuniiskus. Põhimõtteliselt on selline mõõtmine võimalik, aga igapäevaseks tarvitamiseks kohmakas.

Suhtelise niiskuse igapäevaseks määramiseks kasutatakse mitmete materjalide omaduste muutumist sõltuvalt niiskusest. Õhuniiskusega seotud muutusi võime märgata ka oma tavaliste asjade juures. Puit on näiteks materjal, mille niiskus kõigub koos õhu veesisaldusega ja puitesemete mõõtmed muutuvad. Kapiuksed käivad kuiva ilmaga kergemini, mõni sahtel ei tule niiskel sügisel hästi lahti. Muusikud teavad, et puidust pillid lähevad ilmamuutusega häälest ära. Raamatukogude hoidlates jälgitakse hoolega õhuniiskust, sest liiga kuivas õhus tõmbuvad raamatukaaned kõveraks. Laialt on tuntud mitmete elektrinähtuste seos õhuniiskusega. Mitmesugused niiskumisega ja kuivamisega seotud füüsikaliste omaduste muutused annavad võimaluse konstrueerida erinevaid hügromeetreid.

Joonis 1.6.1. Lihtsa konstruktsiooni tõttu on juushügromeetrid odavad, töökindlad ja pikaajalised, aga vajavad siiski veidi hooldust, kontrollimist ja kalibreerimist.

Juushügromeeter. Suur osa elu- ja tööruumide mõõteriistu, mis aitavad meil valvata, et õhk oleks tubades tervislikult niiske, mõõdavad juuksekarva pikkust. Inimese juustel, aga ka muudel loomsetel- ja isegi tehiskiududel on omadus olla niiskes õhus veidi pikem kui kuivas. Vahe ei ole väga suur, aga piisav, et seda muutust üsna lihtsa ülekandega osuti abil nähtavaks muuta.

Joonis 1.6.2. Õppeotstarbeline niiskusandur on ühendatud andmekoguri külge ja näitab, et klassiruumis on õhuniiskus normi piires.

Elektrilised hügromeetrid. On olemas aineid, mille elektrilised omadused (takistus või dielektriline läbitavus) sõltuvad niiskusest. Neil nähtustel põhinevad hügromeetrid on tänapäeval laialt levinud, sest võimaldavad väga lihtsalt pikaajalise mõõtmise tulemusi salvestada.

Kuigi need laialt kasutatavad hügromeetrid on lihtsad ja odavad, on neid vaja millegi järgi kalibreerida. Selleks on põhiliselt kasutusel kaks veidi keerulisemat hügromeetri tüüpi, kus ei kasutata niiskusega kaasnevaid materjalide omaduste muutusi, vaid õhu aurusisaldusega kaasnevaid füüsikalisi nähtusi.

Psühromeeter. Õhuniiskuse määramise klassikaline, psühromeetriline meetod seob kokku kaks aurustumisega (ptk Gaas ja vedelik) seotud nähtust.

A) Aurustumise intensiivsus on seotud õhuniiskusega. Igaüks teab, et kuivamine (vee aurustumine asjadelt, riietelt, inimestelt) toimub kuiva ilmaga palju kiiremini. 100% õhuniiskuse korral näiteks pesu üldse ei kuiva. Pesukuivatamisel on teisi nähtusi, mis võivad tublisti abiks olla, näiteks päikesepaiste ja tuul. Mõõteriistades püütakse need segavad nähtused kontrolli alla hoida, nii et aurustumist määraks ainult õhuniiskus.

Joonis 1.3.6 Kuiv termomeeter näitab õhutemperatuuriks 18,5°C. Destilleeritud veega niisutatud termomeeter näitab umbes viis kraadi madalamat temperatuuri. Psühromeetri skaalale trükitud tabelist leiame, et suhteline õhuniiskus on umbes 53%.

B) Aurustumiseks kulub energiat ja kui kehalt aurustub vett, siis ta jahtub. Näiteks teame, et märgades riietes on külm. Kokku tähendab see, et kuivas õhus peab märg keha jahtuma rohkem kui niiskes õhus, kui kõik muud tingimused on samad.

Psühromeeter koosneb kahest termomeetrist. Üks on kuiv, teine hoitakse pidevalt märg. Lihtne vahend vedeliktermomeetri niisutamiseks on reservuaari ümber keeratud märg lapp, mis tuleb otsapidi vees hoida. Kui õhk on veeaurust küllastunud (õhuniiskus 100%), siis vesi märjalt lapilt ei aurustu, märg termomeeter ei jahtu ja näitab koos kuivaga ümbritseva keskkonna temperatuuri. Kui suhteline niiskus on väiksem, siis hakkab märjalt termomeetrilt vett aurustuma, see jahtub ja temperatuurinäitudesse tekib vahe. Vahe on seda suurem, mida kuivem on õhk. Psühromeetriga käib kaasas vastav tabel, kust saab leida temperatuurierinevusele vastava õhuniiskuse.

Täpseteks meteoroloogiavaatlusteks ja teiste hügromeetrite kalibreerimiseks kasutatavates psühromeetrites luuakse eriti kontrollitud tingimused. Õhu liikumiskiirus termomeetrite ümber hoitakse ventilaatoriga täpselt võrdne ja termomeetrid on eraldi kaitstud igasuguse välise soojuskiirguse eest.

Jahutatud peegel. Hügromeetrite kalibreerimiseks sobib hästi kastepunkt, temperatuur, mille juures õhus olev veeaur hakkab kondenseeruma (ptk Kastepunkt). Väga hästi on kondenseerumise algus (kaste langemine) näha peegelpinnal. Kastepunkti määramiseks mõõdetakse jahutatava peegli temperatuur täpselt kondenseerumise algushetkel. Peegli uduseks muutumise võib määrata hoolsa vaatlemisega, aga on olemas ka elektroonilised meetodid. Kastepunktile vastava absoluutse niiskuse saab vaadata tabelist. Elektrooniliste seadmete korral on tabel muidugi arvutimälus. Sedasorti hügromeetreid kasutatakse tihti laborites, sest kuigi üsna täpsed ja töökindlad, vajavad nad hooldamist ja puhastamist. Tulemusi võivad häirida tolm ja muu õhusaaste.