Исследование метеорологических характеристик погоды (стр. 3 из 8)

Сосуд испарителя представляет собой цилиндр площадью 500 см² высотой 80 мм. В сосуд вставляется диск и латунная сетка. На сетку засыпается белый кварцевый песок с размерами фракции 1-3 мм. Высота засыпки песка 50 мм. После засыпки сосуд заполняется водой.

2.2. Уравнение теплового баланса испарителя

q_o= q_m+ q_л = α_Т(T_c- T_n) + q_л = ri_u

где q_o – суммарная интенсивность теплового потока, затрачиваемого на испарение воды, Вт/м²;

q_m– интенсивность конвективного теплового потока, Вт/м²;

q_л – интенсивность лучистого потока тепла, Вт/м²;

α_Т – коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м² К);

T_c – температура воздуха, ^оК;

T_n – температура поверхности испарителя, ^оК;

r – удельная теплота испарения воды, Дж/кг;

i_u–интенсивность испарения с водонасыщенной поверхности испарителя, кг/м²с.

Если q_л = 0, то интенсивность испарения воды определяется разностью температур:

T_c-T_n = T_c-Т_м

где Т_м – температура смоченного термометра.

Если T_c≈ T_n, то интенсивность испарения определяется только величиной лучистого теплового потока.

2.3. Проведение работы.

Таблица 2.1

Результаты наблюдений за испаряемостью

Время			Отсчет по шкале Vi, см3	Разность отсчетов		Расчет испаряемости по формуле		Интенсивность теплового потока qo
Текущее	С начала опыта	Между сливами		С начала опыта Vн- Vi, см3	Между сливами ∆V, см3	(2.1)	(2.3)	Вт/м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9
13.55 14.05 14.15 14.25 14.35 14.45 14.55 15.05	0 10 20 30 40 50 60 70	0 10 10 10 10 10 10 10	240 250 260 275 290 300 315 345	0 10 20 35 50 60 75 105	0 10 10 15 15 10 15 30	0 20000 20000 30000 30000 20000 30000 60000	0 0,02 0,02 0,023 0,025 0,024 0,025 0,03	0 48460 48460 72690 72690 48460 72690 145380

Среднюю испаряемость можно определить по формуле:

, (2.1)

а мгновенную – по формуле:

, (2.2)

где G_в – масса воды, испарившейся за время τ с площади F_n;

ρ – плотность воды;

∆V – объем испарившейся воды.

Так как шкала трубки проградуирована в см³, а площадь сосуда испарителя равна 500 см², то для определения величины испаряемости в кг/м² мин необходимо разность начального и конечного отсчетов разделить на 50 и на время между отсчетами:

, (2.3)

где К_н и К_н-1 – начальный и конечный отсчеты по шкале мерной трубки, см³;

τ – время между отсчетами, мин.

По данным измерений строится график зависимости объема испарившейся воды от времени τ:

V,

По графику V = f(τ) и формуле (2.2) определяют мгновенную величину испаряемости. Испаряемость равна угловому коэффициенту:

К =

прямой V = f(τ) , умноженному на ρ/F_н = 2 10⁴ кг/м⁵.

tgα = 25⁰, тогда

i_мгн = tgα

2 10⁴ = 50 10⁴

2.4. Обработка результатов

Рассчитывают среднеарифметическое значение испаряемости (i) и среднее квадратическое отклонение S по формулам:

,

Среднюю квадратическую ошибку среднего арифметического вычисляют по формуле:

S =

Кроме этого для оценки точности измерения вычисляют среднюю арифметическую ошибку.

r = 18.75*10^-8

Задавшись доверительной вероятностью α = 0,95 определяют доверительный интервал:

∆S = t_n

S,

∆S =2.31

где t_n- - нормированное отклонение в распределении Стьюдента, которое определяется по таблицам, в зависимости от уровня значимости α и числа измерений n (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Значение нормированных отклонений t_n в распределении Стьюдента для уровня значимости 0,95

n	5	6	7	8	9	10	12	14	16	18	20
tn	2,57	2,45	2,37	2,31	2,26	2,23	2,18	2,15	2,12	2,10	2,09

Т.к n = 8, то t_n = 2,31, следовательно

Определяют относительную величину приборной ошибки, обусловленной погрешностью измерительных приборов и устройств для определения i_u по формуле:

E = 0.08

Откуда:

2

=2; =1; =1

Находят полную ошибку в определении величины испаряемости

∆J =

∆J =

Записывают окончательный результат:

J = J_ср ± ∆J, при α=0,95

кг/м² с

Е_∆ =

Е_∆=

%

2.5. Перечень приборов и оборудования

Испаритель с мерной трубкой 1шт.

Груша резиновая 1шт.

Песок кварцевый 10 кг

Лабораторная работа №3

Определение альбедо и радиационного баланса деятельного слоя земной поверхности

Цель работы: изучение конструкции, принципа действия актинометрических приборов и техники измерения радиационного баланса и его составляющих.

3.1. Основные понятия используемые в метеорологии

Лучистая энергия испускаемая солнцем проходит через атмосферу и поступает на поверхность залежи. В метеорологии лучистую энергию солнца принято называть солнечной радиацией. Солнечная радиация является основным источником тепла при испарении воды с поверхности торфяных месторождений. Замеры солнечной радиации – актинометрические наблюдения – проводятся на специализированных станциях.

Слой земной поверхности, в котором поглощается практически все поступающая радиация, называется деятельным слоем. Для поверхности оголенной почвы слой составляет несколько миллиметров, для почвы покрытой растительностью включает и слой занятый растительностью.