Dugpunktskurven viser, hvordan luftens mætningsindhold af vanddamp afhænger af temperaturen. I dette forsøg køler du en dåse, indtil der dannes dug. Temperaturen bruges til at anslå dugpunktet og derefter beregne luftfugtigheden i klasselokalet.
Formål: Find dugpunkt og luftfugtighed
Du skal måle rummets temperatur og anslå dugpunktstemperaturen. Derefter bruger du kurven til at bestemme et overslag over den absolutte luftfugtighed i g/m³ og den relative luftfugtighed i procent. Undervejs skal du forklare, hvor duggen kommer fra.
Hvad er dugpunkt, absolut og relativ luftfugtighed?
Vanddamp er vand i gasform og er usynlig. Dugpunktet er den temperatur, hvor luften ved afkøling bliver mættet med vanddamp, når vanddampindholdet og trykket ellers er uændret. Ved en tilstrækkeligt kold overflade kan vanddampen kondensere: Den går fra gas til små flydende dråber.
- Absolut luftfugtighed: Massen af vanddamp pr. rumfang luft, typisk g/m³.
- Mætningsindhold: Vanddampindholdet ved mætning og en bestemt temperatur. Det aflæses på kurven.
- Relativ luftfugtighed: Hvor tæt luften er på mætning ved dens aktuelle temperatur, angivet i procent.
Udtrykket ”luften kan indeholde mere vand ved høj temperatur” er en praktisk undervisningsmodel. Mere præcist stiger vandets mætningsdamptryk med temperaturen. Det forklarer, hvorfor afkøling kan føre til kondensation uden tilførsel af mere vand.
Materialer
- En ren metaldåse med glat yderside eller et tyndt glas.
- Vand ved omtrent stuetemperatur og isterninger.
- Termometer, ske eller rørepind og papir til at tørre ydersiden.
- Dugpunktskurven nedenfor.
Fremgangsmåde: Mål dugpunktstemperaturen
- Mål lufttemperaturen i lokalet, før forsøget starter. Notér den særskilt fra vandtemperaturen.
- Tør dåsens yderside helt tør, og fyld den cirka to tredjedele med vand ved stuetemperatur.
- Placér termometeret i vandet, og rør forsigtigt, så temperaturen bliver mere ensartet.
- Tilsæt is lidt ad gangen. Afkøl langsomt, og hold øje med ydersiden uden at ånde på den.
- Aflæs vandtemperaturen, når den første fine dug bliver synlig. Notér den som et skøn over overfladens dugpunktstemperatur.
- Gentag målingen, og tag et billede af opstillingen med dug. Sammenlign dine resultater.
Vandtemperaturen er kun en tilnærmelse til temperaturen på ydersiden. Især ved hurtig afkøling eller et tykt glas kan der være forskel. Duggen kommer fra vanddamp i lokalets luft, ikke fra vand, der trænger gennem dåsen.
Sådan aflæser du dugpunktskurven
- Find den målte dugpunktstemperatur på x-aksen. Gå lodret op til kurven og vandret til y-aksen. Aflæs mætningsindholdet ved dugpunktet.
- Find derefter lokalets lufttemperatur på x-aksen. Aflæs mætningsindholdet ved denne temperatur på samme måde.
- Brug forholdet mellem de to aflæsninger som en tilnærmelse til den relative luftfugtighed. Vis aflæsningerne med hjælpelinjer.
Regneeksempel: Fra dugpunkt til relativ luftfugtighed
Antag, at lokalet er 30 °C, og at der dannes dug ved cirka 18 °C. På en groft aflæst kurve kan du få cirka 15 g/m³ ved 18 °C og 30 g/m³ ved 30 °C. Med undervisningsmodellens tilnærmelse bliver beregningen:
Relativ luftfugtighed ≈ (aflæsning ved dugpunkt / aflæsning ved lufttemperatur) × 100 %
≈ (15 / 30) × 100 % = 50 %.
Luften er altså omtrent halvt så tæt på mætning som ved 100 %. De cirka 15 g/m³ bruges her som et overslag over rummets absolutte luftfugtighed. Det er ikke en præcis måling: g/m³ afhænger også af luftens volumen ved de to temperaturer. En mere præcis beregning bruger forholdet mellem mætningsdamptrykkene ved dugpunkt og lufttemperatur. Angiv derfor kurvemetoden som en tilnærmelse, og brug ikke flere decimaler, end aflæsningen kan bære.
Fejlkilder og usikkerhed
- For hurtig afkøling kan betyde, at den første dug overses, og at temperaturen aflæses for sent.
- Termometer, vand og yderside har ikke nødvendigvis samme temperatur.
- Ånde tæt på dåsen tilfører lokal vanddamp og kan ændre resultatet.
- Store intervaller på kurvens akser og uskarpe aflæsninger påvirker beregningen.
- Åbne vinduer og forskelle mellem gruppernes placering kan give reelle forskelle i luftfugtighed.
Spørgsmål: Brug forsøget til at forklare vejret
- En sommeraften bliver græs og havemøbler våde. Forklar, hvordan en overflade kan afkøles til dugpunktet. Hvorfor er ”duggen falder” en upræcis beskrivelse?
- Luft over en solopvarmet mark stiger og afkøles. Forklar, hvad der kan ske, når luften når mætning. Før mætning er cirka 1 °C pr. 100 meter en nyttig model for tøradiabatisk afkøling.
- Et køligt spejl dugger under et varmt bad. Forklar, hvordan mere vanddamp kan hæve dugpunktet, selv om rummets temperatur er omtrent uændret.
Saml forklaringen med vandets kredsløb og brug oversigten over nedbørsdannelse til at forbinde kondensation med skyer og regn.
