Polymeter

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Beschreibung:

Ein Polymeter ist Fadenhygrometer und quecksilberfreies Thermometer

Maße 267 x 100 mm, 195g

Nachtfrostvorhersagen für Bauern(Landwirtschaft), Winzer(Weinbau) und Gärtner(Gartenbau) mit dem Polymeter.
Bei einer Abkühlung der Luft auf Temperaturwerte unter 0 Grad Celsius durch nächtliche Ausstrahlung bei wolkenlosem Himmel und in windgeschützten Lagen oder durch Advektion (von lat. advehi = heranbewegen) kalter Luftmassen spricht man von Nachtfrost. Diese Kälterückfälle können zu schweren Schäden in der Vegetation führen. Die ersten Nachtfröste können im September und Oktober auftreten, dann spricht man von Frühfrösten, spätestens mit den Eisheiligen (Mitte Mai) endet in der Regel die Saison der Fröste.

Gebrauchsanweisung für Polymeter:
Nachtfrostvorhersage.
Eine besondere Bedeutung hat das Polymeter für die Nachtfrostvorhersage. Dieser liegen folgende physikalischen Gesetzmäßigkeiten zugrunde: Nachts strahlt der Erdboden seine Wärme in den Raum aus, am stärksten bei unbedecktem Himmel. Die Abkühlung des Erdbodens überträgt sich auf die bodennahen Luftschichten. Eine Grenze ist der Abkühlung der Luft gesetzt, wenn der Taupunkt erreicht wird und der in der Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert (bei der Kondensation wird bekanntlich Wärme frei). Die nächtliche Abkühlung ist daher umso stärker, je niedriger der Taupunkt liegt. Liegt der Taupunkt am Abend bei 0 Grad Celsius oder darunter, besteht für die folgende Nacht Frostgefahr.
Lufttemperatur und Sättigungsdampfdruck.
Auf der linken Seite der Thermometerskala wird die Lufttemperatur in Grad Celsius abgelesen. Der rechten Seite dieser Skala kann der dieser Lufttemperatur entsprechende Sättigungsdampfdruck entnommen werden.
Relative Feuchtigkeit.
Auf der äußeren Teilung der Hygrometer wird die relative Feuchtigkeit in Prozent angezeigt.
Absolute Feuchtigkeit.
Die absolute Feuchtigkeit ist der Wasserdampfgehalt in Gramm pro Kubikmeter Luft. Der Zahlenwert der absoluten Feuchte ist im Temperaturbereich von +10 Grad Celsius bis +20 Grad Celsius zufällig dem des Dampfdruckes (mmHg) annähernd gleich. (1 mm Hg = 1 mm Quecksilbersäule = ca. 1,333 hPa)
Taupunkt.
Der Taupunkt in Grad Celsius wird bestimmt, indem man auf der rechten Seite der Thermometerskala den entsprechenden Temperaturwert abliest. Der Taupunkt kann annäherungsweise auch dadurch ermittelt werden, dass der auf der inneren Teilung der Hygrometerskala angezeigte Zahlenwert von der Lufttemperatur abgezogen wird.
Sättigungsdefizit.
Das Sättigungsdefizit, d.h. die Wasserdampfaufnahmefähigkeit der Luft, ist gleich der Differenz zwischen Sättigungsdampfdruck und Dampfdruck.
Physikalische Grundlagen.*
Das Polymeter ist ein Mehrfachmessgerät und besteht aus einem Thermometer und einem Haarhygrometer. Folgende Größen lassen sich direkt ablesen: die Lufttemperatur, die relative Feuchtigkeit, der Taupunkt und der Sättigungsdampfdruck.
Für die sich in der Atmosphäre abspielenden Vorgänge ist das Wasser von besonderer Bedeutung. Während Stickstoff, Sauerstoff und die übrigen Bestandteile der Luft unter den in der Atmosphäre vorkommenden Temperatur- und Druckverhältnissen nur in gasförmigem Zustand anzutreffen sind, kommt das Wasser in allen drei Aggregatzuständen vor.
In festem Zustand ist das Wasser hauptsächlich in Form von Eiswolken, Hagel, Graupeln und Schnee anzutreffen. Flüssig sind die kleinen und kleinsten Wassertröpfchen, die in der Atmosphäre schwebend Wolken, Nebel und Dunst bilden.
Das gasförmige Wasser, der Wasserdampf, ist fast immer und überall in der Atmosphäre vorhanden und zeichnet sich dadurch aus, dass es, im Gegensatz zu den übrigen Bestandteilen der Luft, die in konstanten Mengenverhältnissen anzutreffen sind, in verschiedenen Mengen von 0- 4% in der Atmosphäre enthalten sein kann.
Die Luft in unseren Breitengraden enthält immer Wasserdampf, sie ist immer "feucht". Als "trocken" bezeichnet man die Luft, die überhaupt keinen Wasserdampf enthält. Die "feuchte" Luft fühlt sich nicht immer nass an, denn Wasserdampf ist nicht etwa das, was man als "Dampfschwade" oder "Dampfwolke" bezeichnet. Die Dampfschwade, die den Schornstein der Lokomotive als weiße Wolke verlässt, ist kein gasförmiges, sondern flüssiges Wasser, bestehend aus vielen kleinen Wassertröpfchen, die in ihrer Gesamtheit die Wolke bilden. Wasserdampf ist unsichtbar, geruch- und geschmacklos und kann durch die menschlichen Sinnesorgane nicht unmittelbar wahrgenommen werden.
Die Bestandteile der Luft, die unter normalen Temperatur- und Druckverhältnissen gasförmig anzutreffen sind, bezeichnet man als permanente Gase. Sie können nur durch besondere Vorrichtungen bei sehr tiefen Temperaturen (-200°C) und bei hohen Drücken verflüssigt werden. Die permanenten Gase zeichnen sich weiter dadurch aus, dass sie bei verschiedenen Temperaturen in beliebigem Verhältnis zueinander gemischt werden können.
Der Wasserdampf kann mit den übrigen Gasen nicht in beliebigen Mengen gemischt werden. Die Luft kann daher nicht beliebig viel Wasserdampf enthalten, sondern nur eine ganz bestimmte, von der Temperatur abhängige Menge.
Den Wasserdampfgehalt der Luft bezeichnet man in der Meteorologie als Feuchtigkeit. Als genaues Maß für die Feuchtigkeit wurde die Masse des Wasserdampfes, die in einem Kubikmeter Luft enthalten ist, festgelegt. Die Masse wird hierbei in Gramm gemessen, die Feuchtigkeit daher in Gramm pro Kubikmeter [g/m3].
Man bezeichnet die Feuchtigkeit, die die Luft in einem bestimmten Zeitpunkt wirklich aufweist, als die absolute Feuchtigkeit.
Die absolute Feuchtigkeit kann bei einer bestimmten Temperatur nicht beliebig groß werden. Wird der Luft immer mehr und mehr Wasserdampf zugeführt, so steigt die absolute Feuchtigkeit an, bis sie bei einem für die Temperatur charakteristischen Wert keinen Wasserdampf mehr aufnehmen kann: Die Luft ist mit Wasserdampf gesättigt. Der Wert der absoluten Feuchtigkeit, der dem Sättigungszustand entspricht, wird als Sättigungsmaximum oder als Feuchtigkeitsmaximum bezeichnet. Wird der Luft über das Sättigungsmaximum hinaus Wasserdampf zugeführt, so wird der überschüssige Wasserdampf in flüssiger Form ausgeschieden, er wird zu Wasser kondensiert. Die Größe des Sättigungsmaximums ist in erster Linie von der Temperatur abhängig. Mit zunehmender Temperatur wächst das Sättigungsmaximum und damit die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen. Warme Luft kann daher viel mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte Luft.
Die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf hängt aber nicht einzig und allein von der Temperatur der Luft ab, sondern auch in geringerem Maße von der Oberflächenbeschaffenheit und anderen Nebenumständen der verdampfenden Flüssigkeit. Über einer Salzlösung (Meerwasser) braucht die Luft, um gesättigt zu sein, nur eine geringere Menge Wasser aufzunehmen, als bei einer Oberfläche von reinem Wasser, bei gleicher Temperatur wohl bemerkt. Über Eisflächen findet man die gleiche Erscheinung. Dagegen vermag die Luft über gekrümmten Wasserflächen mehr Wasserdampf aufzunehmen als über ebenen Wasserflächen. Der Betrag der aufgenommenen Wassermenge ist von der Stärke der Krümmung abhängig. Je stärker die Krümmung der Wasserfläche ist, desto größer ist die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen, umso größer ist das Sättigungsmaximum. Da in der freien Atmosphäre das Wasser nur in Form kleiner und kleinster Tröpfchen mit stark gekrümmten Oberflächen vorkommt, spielt diese Erscheinung in der Meteorologie eine bedeutende Rolle.
In der Atmosphäre findet man den Zustand der Sättigung über der Erdoberfläche relativ selten. Nur zeitweilig erreicht die Atmosphäre den Sättigungszustand, im allgemeinen enthält sie weniger Wasserdampf, als sie bei ihrer Temperatur aufzunehmen fähig wäre. Die absolute Feuchtigkeit liegt also in der Regel unterhalb des Sättigungsmaximums. Man bezeichnet das Verhältnis der bei einer bestimmten Temperatur vorhandenen absoluten Feuchtigkeit zu dem Sättigungsmaximum der gleichen Temperatur als die relative Feuchtigkeit:
Relative Feuchtigkeit = Absolute Feuchtigkeit (abs. Dampfdruck)/Sättigungsmaximum (Sättigungsdampfdruck).
Die relative Feuchtigkeit ist deshalb von großer Bedeutung, weil sie mit einfachen Mitteln gemessen werden kann. Sie wird zumeist in Prozenten angegeben. So bedeutet z.B. 75 % relative Feuchtigkeit, dass die wirklich herrschende absolute Feuchtigkeit 75 % des bei der beobachteten Temperatur größtmöglichen Wertes, des Sättigungsmaximums, beträgt. Da das Sättigungsmaximum für verschiedene Temperaturen durch physikalische Messungen ermittelt und in Tabellen niedergelegt wurde, kann man aus der gemessenen Feuchtigkeit die absolute Feuchtigkeit leicht berechnen:
Absolute Feuchtigkeit = Relative Feuchtigkeit x Sättigungsmaximum.
Zur Messung der Feuchtigkeit ist neben der Masse des Wasserdampfes pro Kubikmeter Luft noch eine andere Größe eingeführt worden, nämlich der Druck des Wasserdampfes.
Die Einführung dieser Größe als Maß für die in der Luft befindliche Feuchtigkeit beruht auf folgender Tatsache: Wenn in einem Gefäß mehrere miteinander vermischte Gase eingeschlossen sind, so ist der Druck, den die Gasmischung auf die Gefäßwand ausübt, gleich der Summe der Partialdrucke (Teildrucke) der einzelnen Gase, die die Gasmischung bilden. Unter Partial- oder Teildruck versteht man denjenigen Druck, den dieses Gas auf die Gefäßwand ausüben würde, wenn die übrigen Gase der Mischung nicht vorhanden wären. Der Luftdruck, den das Barometer anzeigt, ist auch die Summe der Partialdrucke von Stickstoff, Sauerstoff und der übrigen Bestandteile, sowie des Partialdruckes des Wasserdampfes. Diese Größe, der Partialdruck des Wasserdampfes, ist zur Kennzeichnung der in der atmosphärischen Luft vorhandenen Wasserdampfmenge eingeführt worden. Die Größe des Dampfdruckes ist von der vorhandenen Wasserdampfmenge, der Feuchtigkeit, abhängig. Ist viel Wasserdampf in der Atmosphäre, so ist der Dampfdruck groß, enthält die Luft nur wenig Feuchtigkeit, so ist der Dampfdruck gering. Der Dampfdruck wird in den gleichen Einheiten gemessen wie der Luftdruck, nämlich in mmQS, Torr oder in Millibar bzw. Hectopascal.
Derjenige Dampfdruckwert, der dem Sättigungszustand entspricht, wird als Sättigungsdruck oder als Dampfdruckmaximum (Dunstdruckmaximum) bezeichnet. Die Differenz von Sättigungsdruck und Dampfdruck wird Sättigungsdefizit (Dampfhunger) genannt.
Zufälligerweise sind die Zahlenwerte des in mmQS angegebenen Sättigungsdruckes (p) und des in g/m³ angegebenen Sättigungsmaximums (f) für die in der Atmosphäre vorkommenden Temperaturen annähernd gleich. Die nachfolgende Tabelle gibt die Werte dieser Größen für den Temperaturbereich zwischen -10°C und + 29 °C wieder (1 mm Hg = 1 mm Quecksilbersäule = ca. 1,333 hPa).