Исследовательская работа по теме: "Относительная влажность"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение  КМЛ

Секция физики

Исследовательская работа.

Относительная влажность.

                                           Автор: Смирнов А.

                                            ученик  8-3

                                            МАОУ КМЛ г. Калининград

                             Научный руководитель: Ханаева Т.П.

                                            учитель физики

                                              МАОУ  КМЛ г. Калининград

Калининград

2017 г.

Оглавление.

Введение                                                                                                                                            3                                                                   

Глава 1. Влажность. Относительная влажность. Психрометр.                                                    4                                                                                 

Глава 2. Лабораторная работа «Измерение относительной влажности воздуха»                      6

Глава 3. Исследования зависимости относительной влажности и самочувствия учащихся.    9                                                                                                           

Заключение                                                                                                                                        9                                                                                                                  

Список литературы                                                                                                                          10                                         

Приложение                                                                                                                                      11                                                            

Введение

      Вступление.

      Для исследовательской работы я выбрал тему «Относительная влажность воздуха», так как этот материал представляет информационную ценность для учащихся, учителей и других людей, которые интересуются своим здоровьем.

В нашей работе собран и описан материал, дающий возможность нам измерить относительную влажность с помощью обычных комнатных термометров.

   Актуальность  данной темы состоит в том, что мы наблюдали снижение самочувствия и умственной активности школьников с изменением относительной влажности в классе.

   Проблема исследования заключалась в том, что надо было убедиться, что изменение относительной влажности воздуха влияет на самочувствие человека.

   Предметом исследования я выбрал своих одноклассников - учащихся  8-3 класса

   Цель исследования – убедить, что психрометр можно заменить обычными термометрами и найти зависимость относительной влажности и самочувствия учащихся.

      Задачи исследования:

1. Изучить литературу по данной теме.

     2. Разработать лабораторную работу, сделать установку для нее и выполнить   эту работу.

       3. Разработать таблицу исследования, обобщить результаты и сделать вывод.

    Гипотеза – если определить относительную влажность в классе, при которой самочувствие моих одноклассников будет хорошим, в самом ли деле возрастет их умственной активности.

   Методы исследования:

1.      Поисковый метод (изучение литературы)

2.      Экспериментальный метод (собрать самодельную установку для измерения относительной влажности)

3.      Наблюдения.

4.      Сравнительный анализ.

5.      Метод обобщения.

3

Глава 1.

Влажность. Относительная влажность. Психрометр.

Обзор литературы.

В ходе написания работы использовались различные источники информации:

1.                   Справочник по физике. Х.Кухлинг, М., «Мир»,1983г.,519 стр., где излагаются основные понятия по влажности воздуха.

2.                  Учебник «Физика 10», Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, М., «Просвещение», 2012 г., 365 стр., где подробно излагается материал о влажности воздуха и его значении.

3.                  Практикум по физике в средней школе. Дидактический материал. Пособие для учителя. Под редакцией В.А.Бурова, Ю.И. Дика, М., «Просвещение», 1987 г., 189 стр., где дается разработка практикума – работа 4- Х «Измерение относительной влажности воздуха.

     Влажность воздуха - содержание водяных паров в воздухе.

Влажность характеризуется несколькими величинами:

 Парциальным давлением водяного пара - давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.

      Плотность водяного пара в воздухе называется абсолютной влажностью. Абсолютная влажность измеряется, следовательно, в килограммах на метр кубический (кг/м³).

     По парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению это дает относительная влажность.

     Относительной влажностью воздуха называют отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р_н.п.,  насыщенного водяного пара при данной температуре, выраженное в процентах:       

ϕ= 100%

        Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%

       Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются психрометрами и гигрометрами.

      Психрометр Августа состоит из двух термометров — сухого и влажного. Влажный термометр показывает температуру ниже, чем сухой, так как его резервуар обмотан тканью, смоченной в воде, которая, испаряясь, охлаждает его. Интенсивность испарения зависит от относительной влажности воздуха. По показаниям сухого и влажного термометров находят относительную влажность воздуха по психрометрическим таблицам. В последнее время стали широко применяться интегральные датчики влажности (как правило, с выходом по напряжению), основанные на свойстве некоторых полимеров изменять свои электрические

4

 характеристики (такие, как диэлектрическая проницаемость среды) под действием содержащихся в воздухе паров воды.

      Для определения и подтверждения метрологических характеристик приборов для измерения влажности применяют специальные эталонные (образцовые) установки — климатические камеры (гигростаты) или динамические генераторы влажности газов.

      Относительная влажность воздуха — важный экологический показатель среды.

      При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдается быстрая утомляемость человека, ухудшение восприятия и памяти. Высыхают слизистые оболочки человека, движущиеся поверхности трескаются, образуя микротрещины, куда напрямую проникают вирусы, бактерии, микробы. Низкая относительная влажность (до 5-7 %) в помещениях квартиры, офиса отмечена в регионах с продолжительным стоянием низких отрицательных температур наружного воздуха. Обычно продолжительность до 1-2 недель при температурах ниже минус 20^оС, приводит к высушиванию помещений. Значительным ухудшающим фактором в поддержании относительной влажности является воздухообмен при низких отрицательных температурах. Чем больше воздухообмен в помещениях, тем быстрее в этих помещениях создается низкая (5-7 %) относительная влажность. Замечено, что при длительных морозах редко возникают заболевания гриппом и ОРЗ, но когда морозы спадают — люди, пережившие эти холода заболевают, причём в первую продолжительную (до недели) оттепель.

    Продукты питания, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Многие технологические процессы возможны только при строгом контроле содержания паров воды в воздухе производственного помещения.

    Влажность воздуха в помещении можно изменять. Для повышения влажности применяются увлажнители воздуха. Функции осушения (понижения влажности) воздуха реализованы в большинстве кондиционеров и в виде отдельных приборов —осушителей воздуха.

5

Глава 2.

Лабораторная работа «Измерение относительной влажности воздуха»

    При изучении данной темы у меня появилось желание провести лабораторную работу по определению относительной влажности по-другому, так как предложенный вариант в лабораторном практикуме 10-ого класс мне показался неинтересен, и не убедил меня в том, что устройство психрометра такое простое.

   Старый вариант лабораторного практикума:

Лабораторный практикум.                                                                                                                       Измерение относительной влажности воздуха.

Цель: научиться измерять относительную влажность воздуха с помощью психрометра.        Оборудование: психрометр бытовой.

Теория

    Относительная влажность воздуха ϕ определяется отношением парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p_н.п насыщенного пара при той же температуре и выражается в процентах:

ϕ= 100%

    Существует несколько методов измерения относительной влажности воздуха. В данной работе ее измеряют с помощью психрометра.

   Психрометром измеряют так: находят разность температур термометров сухого и влажного и специальной таблице определяют относительную влажность воздуха.   Влажный, опущен в резервуар и окружен полоской ткани, опущенной в воду, а у другой остается сухим.

Выполнение работы.

1.      Проверить наличие воды в резервуаре.

2.      Изучить устройство психрометра.

3.      Снять показания сухого и влажного термометров.

4.      Найти разность их показаний

5.      По таблице найти относительную влажность воздуха

6.      Результаты занести в таблицу и сделать вывод

Таблица результатов.

№ опыта	Показания сухого термометра,tc,  0 С	Показания сухого термометра,tв, 0 С	Разность показаний термометров Δt= tc- tв, , 0 С	Относительная влажность, φ , %

Мой   вариант лабораторной работы:

6

Лабораторная работа №….                                                                                                                       Измерение относительной влажности воздуха.

Цель: научиться измерять относительную влажность воздуха.       

Оборудование: два термометра, штатив с муфтой и лапкой, пенопластовый держатель, химический стакан с водой, кусочек марли, психрометрическая таблица, психрометр бытовой.

Теория

    Относительная влажность воздуха ϕ определяется отношением парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p_н.п насыщенного пара при той же температуре и выражается в процентах:

ϕ= 100%

    Существует несколько методов измерения относительной влажности воздуха. В данной работе ее измеряют с помощью психрометра.

   Психрометром измеряют так: находят разность температур термометров сухого и влажного и специальной таблице определяют относительную влажность воздуха.   Влажный, опущен в резервуар и окружен полоской ткани, опущенной в воду, а у другой остается сухим.

Выполнение работы.

Соберем установку:

1.      Два термометра вставим в пенопластовый держатель.

2.      Пенопластовый держатель закрепим в штативе.

3.      Обернем один из термометров кусочком марли и опустим в химический стакан с водой.

4.      Через некоторое время снимем показания с обоих термометров, и результаты занесем в таблицу.

5.      По психрометрической таблице найдем относительную влажность воздуха.

6.      Возьмем психрометр, изучим его устройство.

7.      Проверить наличие воды в резервуаре.

8.      Снять показания сухого и влажного термометров.

9.      Найти разность их показаний

10.  По таблице найти относительную влажность воздуха

11.  Результаты занести в таблицу, сравнить показания относительной влажности, которую мы получили с помощью собранной установки и психрометра, и сделать вывод.

Таблица результатов.

№ опыта	Показания сухого термометра,tc,  0 С	Показания сухого термометра,tв, 0 С	Разность показаний термометров Δt= tc- tв, ,0 С	Относительная влажность, φ  %
установка
психрометр

7

Отчет по лабораторной работе.

Лабораторная работа №….                                                                                                                       Измерение относительной влажности воздуха.

Цель: научиться измерять относительную влажность воздуха.       

Оборудование: два термометра, штатив с муфтой и лапкой, пенопластовый держатель, химический стакан с водой, кусочек марли, психрометрическая таблица, психрометр бытовой.

Ход работы.

Таблица результатов.

№ опыта	Показания сухого термометра,tc,  0 С	Показания сухого термометра,tв, 0 С	Разность показаний термометров Δt= tc- tв, , 0 С	Относительная влажность, φ , %
установка	25	21	4	67
психрометр	25	21	4	67

Вывод: я проделал лабораторную работу и определил относительную влажность воздуха, она равна 67%. Изучил устройство психрометра и убедился в том, что он в самом деле состоит из двух термометров, один из которых влажный.

8

Глава 3.

Исследования зависимости относительной влажности и самочувствия учащихся.

      Кроме того захотелось проверить в самом ли деле изменение относительной влажности воздуха влияет на самочувствие человека. Для этого я предложил своим одноклассникам поучаствовать в эксперименте, который заключался в следующем: я каждый день измерял относительную влажность воздуха в кабинете физики с помощью психрометра и опрашивал самочувствие учащихся 8-3 в количестве 11 человек и получил соответствующие результаты.

Заключение  

    Анализируя полученные данные, мы видим, что самочувствие моих одноклассников улучшается с увеличением относительной влажности воздуха.

    Кроме того, проведя эту работу, я убедиться, что прибор для измерения относительной влажности воздуха можно сделать из подручных средств, и я нашел ответы на все свои вопросы.

    В заключение хочется предложить, чтоб в наших школах устанавливали увлажнители воздуха и тогда я думаю, что результаты по  успеваемость учащихся будут выше.

9

Список литературы

1.      Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика 10 класс. М., «Просвещение» 2012 г., 365 стр.

2.      Практикум по физике в средней школе. Под редакцией В.А.Бурова, Ю.И.Дика. М., «Просвещение» 1987 г., 190 стр.

3.      Х.Кухлинг. Справочник по физике. М., «Мир» 1983 г., 519 стр.

10

Приложение      

Таблица исследования. ( к странице 9)

Дата	Сентябрь													Октябрь
	9	10	11	14	15	16	17	18	23	24	25	28	30	5	6	7
Отн влажность %	73	82	70	73	88	82	83	70	85	93	95	91	93	91	93	90
Акимов Андрей	+	+	+	+	+	+	-	-	+	+	+	+	+	+	-	+
Батурин Андрей	+	-	+	-	+	+	+	-	+	-	+	-	+	-	+	-
Бычкова Ксения	-	+	-	+	-	-	+	+	-	-	+	-	+	+	+	+
Василенко Никита	-	+	+	+	-	-	+	-	+	-	-	-	-	-	+	-
Данилова Ульяна	-	-	-	-	+	-	-	+	+	-	-	+	+	+	-	-
Дивак Ксения	-	+	+	-	-	-	-	-	+	-	+	+	+	+	+	-
Должанская Анастасия	-	-	+	-	+	+	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+
Дремакина Ольга	-	+	+	+	+	-	+	-	+	-	+	-	-	+	+	-
Жук Владислав	+	+	+	+	-	+	+	+	+	-	+	+	+	-	+	+
Захаров Ярослав	+	+	+	-	+	-	-	-	+	-	+	-	-	-	+	+
Кида Илья	+	-	+	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+

«+» - хорошее самочувствие учащихся.,       «- » - плохое самочувствие учащихся.

11

Обработка данных и составление таблицы результатов и столбчатых диаграмм. ( к странице 9)

Таблица результатов.

	Количество дней	Количество человек (+)	Количество человек (-)	Количество человек (+), %	Количество человек  (-), %
Относительная влажность  70% -79%	4	24	20	54,5	45,5
Относительная влажность 80% - 89%	5	35	20	63,6	36,3
Относительная влажность  90% - 93%	7	47	30	61	39

1 ряд в диаграмме -  плохое самочувствие учащихся (-)

2 ряд в диаграмме -  хорошее самочувствие учащихся (+)

Диаграмма результатов.

12

 к странице  6

13

к странице  7

14

к страницы  7

15

Аннотация

  В исследовательской работе «Относительная влажность», мы видим, что данная работа является актуальной, так как влажность воздуха влияет на самочувствие человека, животных и на развитие растений на Земле. Главная задача научиться поддерживать  определенную относительную влажность в воздухе в данном помещении. Чтобы найти решения данной проблемы, поставленной целью, является изучения приборов измерения относительной влажности, сделать их простыми и доступными, научить поддерживать в комнате нужную влажность. В работе поставлены  задачи:

- изучение психрометра, прибора измерения относительной влажности;

- научиться измерять относительную влажность с помощью обыкновенных термометров

-определить при какой относительной влажности работоспособность увеличивается.

 Для достижения цели используются методы исследования: поисковый, наблюдения, сравнительный и метод обобщения.

   В ходе работы были изучена характеристика влажности воздуха – относительная влажность,  приборы ее измерения и связь её с самочувствием.        

   Один из путей решения является применение увлажнителей воздуха.

Тезисы

к исследовательской работе «Относительной влажности»

Смирнов Андрей, ученик 8-3, МАОУ КМЛ, г. Калининграда.

Научный руководитель: Ханаева Т.П., учитель физики МАОУ КМЛ, г. Калининграда.

Секция «Физика»

      Для исследовательской работы я выбрал тему «Относительная влажность воздуха», так как этот материал представляет информационную ценность для учащихся, учителей и других людей, которые интересуются своим здоровьем.      

      Целью настоящего исследования являлось: убедить, что психрометр можно заменить обычными термометрами и найти зависимость относительной влажности и самочувствия учащихся.

   Актуальность  данной темы состоит в том, что мы наблюдали снижение самочувствия и умственной активности школьников с изменением относительной влажности в классе.           Проблема исследования заключалась в том, что надо было выявить, что изменение относительной влажности воздуха влияет на самочувствие человека.

   Предметом исследования я выбрал своих одноклассников - учащихся  8-3.

   Задачи исследования:

1. Изучить литературу по данной теме.

 2. Разработать лабораторную работу, сделать установку для нее и выполнить   эту работу.

 3. Разработать таблицу исследования, обобщить результаты и сделать вывод.

    Гипотеза – если определить относительную влажность в классе, при которой самочувствие моих одноклассников будет хорошим, в самом ли деле возрастет их умственной активности.

   Методы исследования: поисковый метод (изучение литературы), экспериментальный метод (собрать самодельную установку для измерения относительной влажности),  наблюдения, сравнительный анализ, метод обобщения.

     Научная значимость работы заключается в попытке найти зависимость относительной влажности и самочувствия учащихся.

    Практическая значимость работы — разработка установки по определению относительной влажности воздуха.

    На основе проделанной работы был подготовлена новая разработка  для проведения лабораторной работы по определению относительной влажности.

Список литературы

1.      Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика 10 класс. М., «Просвещение» 2012 г., 365 стр.

2.      Практикум по физике в средней школе. Под редакцией В.А.Бурова, Ю.И.Дика. М., «Просвещение» 1987 г., 190 стр.

3.      Х.Кухлинг. Справочник по физике. М., «Мир» 1983 г., 519 стр.

Отзыв на исследовательскую работу

ученика  8-3 класса МАОУ КМЛ

Смирнова  Андрея  Витальевича

   Для работы была выбрана тема «Относительная влажность». Тема рецензируемой работы весьма актуальна в настоящее время. Проблема здоровья населения нашей страны на сегодняшний день стоит на первом месте в общегосударственной политике.

       Исследовательская работа структурно выстроена правильно, логична, четко сформулированы цель и задачи, имеются исследования научного характера и выводы по работе. Учеником исследован материал, выходящий за рамки школьной программы, проделана лабораторная работа и сделаны исследования зависимости самочувствия учащихся с изменением влажности, сопровождающиеся самостоятельными аналитическими выкладками.        

        Содержание отвечает выбранной теме, которая полностью раскрыта.

        Исследовательская работа четко структурирована, грамотно изложена, прослеживается логическая связь между частями работы, отличается завершённостью. Автором использованы общенаучные термины.

      Работа отвечает выбранной теме, расширяет рамки программы общеобразовательной школы. Она может быть использована для проведения новой лабораторной работы по измерению относительной влажности воздуха.

    В работе ученик проявил исследовательские качества, самостоятельность в изучении большого объема специализированной литературы, компьютерную грамотность в оформлении и создании презентации к защите.

            Научный руководитель:                                                                             Т.П. Ханаева