تويت
قياس الرطوبة
يتم قياس الرطوبة hygrometry، أي محتوى الهواء من بخار الماء، باستخدام أنواع مختلفة من المقاييس. إلا أن من المفيد، تبيان منشأ الرطوبة في الجو. يظهر في (الشكل 1) أوضاع مختلفة لجزيئات الماء، كما يظهر بعض هذه الجزيئات مغادراً سطح السائل بفعل طاقة حركية تمكِّنها من الإفلات من الوعاء الموضوعة فيه أو من سطوح البحيرات والأنهار والبحار (الشكل 1ـ أ). ويزداد هذا العدد بازدياد درجة الحرارة، كما أن بعض الجزيئات يعود إلى السائل من الهواء المجاور، (الشكل 1ـ ب). وعندما يتساوى عدد الجزيئات المغادرة للسطح مع العدد العائد إليه، (الشكل 1ـ جـ) يقال إن الرطوبة بلغت حدّ الإشباع saturation، وهو حد يزداد بازدياد درجة الحرارة (الشكل 1ـ د).
يتألف مقياس الرطوبة ذو ميزاني الحرارة الرطب والجاف (المِصْرَد)، كما يظهر في الشكل (2ـ أ)، من ميزاني حرارة متماثلين تماماً. يحيط بمستودع أحدهما قماش قطني من الموصْلين muslin ينتهي بوعاء مملوء ماء. إن تعريض الجهاز لتيار من الهواء يجعل جزيئات الماء التي تبلِّل القماش تغادره إلى الهواء، فيتبرد حوض ميزان الزئبق ويستقر عند درجة حرارة θ1، أخفض من درجة الحرارة التي يشير إليها ميزان الحرارة الجاف θ2، وتحسب الرطوبة النسبية المئوية من العلاقة:
وقد يلجأ إلى استخدام المِصْرَد الدوّار المبين في الشكل (2ـ ب) للغاية نفسها ولتسريع عملية القراءة.
ثمة نوع آخر من مقاييس الرطوبة يعرف بمقياس الرطوبة ذي الندى dew-point hygrometer ( الشكل 3). يعلو مقياس الرطوبة ميزان حرارة، ينغمس حوضه في سائل هو الإتير ether. يدخل هواء الوسط الذي يطلب قياس رطوبته النسبية من فتحة جانبية ويخرج من فتحة مقابلة. يقوم المجرب بنفخ تيار من الهواء باستمرار فيتبرد الهواء داخل حجرة المقياس نتيجة تبخر الإتير، وفي لحظة مواتية يبلغ بخار الماء في الحجرة درجة الإشباع ويشرع بالتكاثف على نافذة زجاجية تتوضَّع في مقدمة المقياس، ومما يساعد على كشف ظهور الندى على نافذة المقياس تسليط ضوء على نافذته. تُقرأ درجة الحرارة عندها على ميزان الحرارة، وتسمى تلك الدرجة نقطة الندى. تعطي جداول خاصة الرطوبة النسبية المئوية بمعرفة نقطة الندى ومعرفة درجة حرارة الجو خارج المقياس.
تجدر الإشارة إلى مقياس حديث لنقطة الندى تظهر أجزاؤه في (الشكل 4)، يتألف من مرآة من النحاس مطلية بالذهب يتحكم بدرجة حرارتها مبرِّد كهرحراري. تنار المرآة من ثنائي مُصْدر للضوء LED، ويكشف ترانزستور ضوئي الضوء المنعكس عنها. فإذا بلغت المرآة درجة يتشكل على سطحها الندى فإن المرآة تنثر عندها الضوء الوارد عليها بالاتجاهات المختلفة بفعل قطرات الندى المتجمعة على سطحها. ويكشف مضخم تفاضلي ذلك بدقة بمقارنة ما يتلقاه الترانزستور الضوئي السابق مع ما يتلقاه من نظام إرسال واستقبال ضوئي مماثل موازِن متوضِّع في أعلى الجهاز. وبمعرفة نقطة الندى يمكن استنتاج الرطوبة النسبية في مكان القياس بالإفادة من جداول خاصة بذلك.
أما النوع الأخير من مقاييس الرطوبة فيعتمد على خاصة في شعر الإنسان، وهي تمدده بمقدار ضئيل (2.5بالمئة) بفعل الرطوبة. تشد شعرات عدة بين قضيبين كما يظهر في (الشكل 5). ويتصل أحد القضيبين بحامل ينتهي بمؤشر يتحرك أمام قرص مدرَّج تقرأ عليه الرطوبة النسبية بعد معايرته. ويمكن استخدام هذا النوع من المقاييس لتسجيل تغير الرطوبة بمرور الزمن عن طريق ربط قلم تسجيل بنهاية المؤشر وتدوير أسطوانة أمامه بمعدل دورة كاملة في 24 ساعة، وهو ما يظهر في (الشكل 6).
إن الحفاظ على درجة محددة من الرطوبة النسبية في المستودعات ضروي للحيلولة دون فساد بعض المواد الغذائية، كما أن ضبط درجة الرطوبة في أماكن العمل يُعدُّ ضرورياً؛ لتوفير راحة العاملين إضافة إلى درجة الحرارة، وهو ما توفره أجهزة التكييف المختلفة
أحمد حصري
 |
|
| الشكل (1) | |
 |
 |
| الشكل (2ـ أ): مقياس الرطوبة ذو ميزاني الحرارة الرطب والجاف (المصرد) | الشكل(3) مقياس الرطوبة ذو نقطة الندى |
 |
|
| الشكل (2ـ ب): مقياس الرطوبة الدوار ذوميزاني الحرارة الرطب والجاف (المصردالدوار) | |
يتألف مقياس الرطوبة ذو ميزاني الحرارة الرطب والجاف (المِصْرَد)، كما يظهر في الشكل (2ـ أ)، من ميزاني حرارة متماثلين تماماً. يحيط بمستودع أحدهما قماش قطني من الموصْلين muslin ينتهي بوعاء مملوء ماء. إن تعريض الجهاز لتيار من الهواء يجعل جزيئات الماء التي تبلِّل القماش تغادره إلى الهواء، فيتبرد حوض ميزان الزئبق ويستقر عند درجة حرارة θ1، أخفض من درجة الحرارة التي يشير إليها ميزان الحرارة الجاف θ2، وتحسب الرطوبة النسبية المئوية من العلاقة:
 |
ثمة نوع آخر من مقاييس الرطوبة يعرف بمقياس الرطوبة ذي الندى dew-point hygrometer ( الشكل 3). يعلو مقياس الرطوبة ميزان حرارة، ينغمس حوضه في سائل هو الإتير ether. يدخل هواء الوسط الذي يطلب قياس رطوبته النسبية من فتحة جانبية ويخرج من فتحة مقابلة. يقوم المجرب بنفخ تيار من الهواء باستمرار فيتبرد الهواء داخل حجرة المقياس نتيجة تبخر الإتير، وفي لحظة مواتية يبلغ بخار الماء في الحجرة درجة الإشباع ويشرع بالتكاثف على نافذة زجاجية تتوضَّع في مقدمة المقياس، ومما يساعد على كشف ظهور الندى على نافذة المقياس تسليط ضوء على نافذته. تُقرأ درجة الحرارة عندها على ميزان الحرارة، وتسمى تلك الدرجة نقطة الندى. تعطي جداول خاصة الرطوبة النسبية المئوية بمعرفة نقطة الندى ومعرفة درجة حرارة الجو خارج المقياس.
تجدر الإشارة إلى مقياس حديث لنقطة الندى تظهر أجزاؤه في (الشكل 4)، يتألف من مرآة من النحاس مطلية بالذهب يتحكم بدرجة حرارتها مبرِّد كهرحراري. تنار المرآة من ثنائي مُصْدر للضوء LED، ويكشف ترانزستور ضوئي الضوء المنعكس عنها. فإذا بلغت المرآة درجة يتشكل على سطحها الندى فإن المرآة تنثر عندها الضوء الوارد عليها بالاتجاهات المختلفة بفعل قطرات الندى المتجمعة على سطحها. ويكشف مضخم تفاضلي ذلك بدقة بمقارنة ما يتلقاه الترانزستور الضوئي السابق مع ما يتلقاه من نظام إرسال واستقبال ضوئي مماثل موازِن متوضِّع في أعلى الجهاز. وبمعرفة نقطة الندى يمكن استنتاج الرطوبة النسبية في مكان القياس بالإفادة من جداول خاصة بذلك.
أما النوع الأخير من مقاييس الرطوبة فيعتمد على خاصة في شعر الإنسان، وهي تمدده بمقدار ضئيل (2.5بالمئة) بفعل الرطوبة. تشد شعرات عدة بين قضيبين كما يظهر في (الشكل 5). ويتصل أحد القضيبين بحامل ينتهي بمؤشر يتحرك أمام قرص مدرَّج تقرأ عليه الرطوبة النسبية بعد معايرته. ويمكن استخدام هذا النوع من المقاييس لتسجيل تغير الرطوبة بمرور الزمن عن طريق ربط قلم تسجيل بنهاية المؤشر وتدوير أسطوانة أمامه بمعدل دورة كاملة في 24 ساعة، وهو ما يظهر في (الشكل 6).
 |
 |
| الشكل(4 ) مقياس حديث لنقطة الندى | الشكل(6 ) مقياس الرطوبة المسجل |
 |
|
| الشكل(5 ) مقياس الرطوبة الشعري | |
أحمد حصري