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梅子黃時雨不休 古今儀器如何測量看不見的濕度

2019-06-21 09:11:21來源:儀器網 閱讀量:17656

導讀:盡管這些發明大多離不開物質吸濕變化的原理,但是加入的刻度盤、指針等元素使得濕度真正量化,濕度計變得更方便觀察和記錄。
  連續幾日的陰雨天氣,給杭城居民的出行帶來了諸多不便。原以為這幾場大雨可以驅散前段時間三十多度的高溫,卻不料高至90%以上的相對濕度,反而令人感到更加悶熱不快。渾身黏膩、內心煩躁、食欲不振、無精打采……如果您的員工正處于這種狀態,請不要吝嗇地打開空調除除濕,因為過高的濕度會影響工作效率。
 
  盡管古人不能像我們一樣打開手機查查天氣就知道具體的濕度,但是他們早就想出了各種稀奇古怪的方法來測量這個看不見摸不著的數值。漢代淮南王劉安主持撰寫的著作《淮南子》當中,多處記載了衡量濕度的方法。
 
  其一,《說山訓》記載了一種天平式的濕度計——“懸羽與炭,而知燥濕之氣”,即將羽毛與吸濕能力較強的木炭分別放于天平兩端。《天文訓》的“燥故炭輕,濕故炭重”以及《泰族訓》的“濕之至也,莫建其形而炭已重矣”進一步說明了這種測濕儀的原理。空氣濕度大的時候,木炭吸濕過多而變重,導致天平向木炭傾斜。傾斜角度越大,表明濕度越大。1600年后,德國科學家也發明了一種原理類似的天平濕度計。不過,他懸掛的是具有吸濕性的羊毛球和石塊。
 
  其二,《本經訓》當中記載,“風雨之變,可以音律知也”,即琴弦測濕法。當空氣濕度增加,琴弦就會吸濕變長,導致彈奏出來的音律發生變化。后來,東漢王充、明初婁元禮也在自己的著作中提到過琴弦潮濕變松的情況,并且以此來預兆陰雨天氣。
 
  實際上,后世發明的一些濕度計,很多利用的也是這種弦線吸濕伸縮的原理。清朝康熙年間,西方來華傳教士南懷仁就用鹿筋做過一個弦線濕度表。幾乎在同一時期,清代發明家黃履莊也制成了驗燥濕器,“內有一針,能左右旋,燥則左旋,濕則右旋,毫發不爽,并可預證陰晴”。它的原理也是利用弦線吸濕伸縮,但是已經有了一定的靈敏度,可以說是現代濕度計的先驅。值得一提的是,這位不為人知的發明家還制作了溫度計“驗冷熱器”以及世界上第一輛自行車。
 
  除了上面談到的兩種主要方法,古人還想到了一種“燒鹽”法。他們將食鹽均勻撒在火盆里,如果能聽到噼里啪啦的聲音,就說明天氣干燥。反之,如果沒有聲音或者過了很長一段時間才發出聲音,就說明濕度大。當然,絕大部分方法都還停留在濕度的概念上,沒有涉及定量測定。令人惋惜的是,中國古代這些技術非但沒有繼續往下發展,反而漸漸失傳,落后于西方。
 
  前文提到的南懷仁、黃履莊時期,也就是17世紀,不少歐洲科學家研制出了可以測定相對濕度的現代濕度計。盡管這些發明大多離不開物質吸濕變化的原理,但是加入的刻度盤、指針等元素使得濕度真正量化,濕度計變得更方便觀察和記錄。隨后的18到19世紀,科學家發明了干濕球濕度計、毛發濕度計、電阻式濕度片等更多靈敏的濕度測量儀器及元件。
 
  比如,現代常用的干濕球濕度計發明于18世紀,它主要利用水蒸發吸熱降溫的原理測量空氣濕度。構造是采用兩支溫度計,一支用白紗布包住球部,紗布另一端浸在水槽里,此為濕球。另一支同樣用紗布包住,直接放置在空氣中,此為干球。空氣干燥的情況下,水槽里的水蒸發更快,吸熱能力更強,使得濕球的溫度大大低于干球。反之,濕度較高的時候,水就不會蒸發,也就不會吸取熱量,干濕球的溫度就會相等或者相近。這也能夠解釋,為什么夏季溫濕度較高的時候,人會感到更加悶熱難耐。因為當溫度恒定時,濕度過高會導致皮膚上的汗液無法蒸發,人體熱量無法散發,體表溫度就會更高。
 
  隨著科學技術的不斷進步,現代濕度測量儀器也越來越先進。上個世紀90年代開始興起的電子式濕度傳感器,逐步從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向發展,將濕度測量技術提升到新的水平。除了日常生活所需,這些濕度測量儀器還廣泛應用于氣象學、水文學、醫學、生物學、農林業等領域。
 
  (原標題:梅子黃時雨不休 古今儀器如何測量看不見的濕度)

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