Исследовательская работа по физике "Влажность воздуха и ее влияние на здоровье человека" (8 класс)

Школьная научно-исследовательская конференция

«Заявка на успех»

Направление: естественнонаучное

Влажность воздуха и

её влияние на здоровье человека

Исследовательская работа

п. Коноша, 2014

Оглавление

Введение

Воздух – неотъемлемая часть в жизни каждого человека – это один из источников жизни. Человек не может жить без воздуха. А что такое воздух, из чего он состоит и как влияет на человека? Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. В воздухе всегда есть и водяной пар. Он образуется в результате испарения воды с поверхностей океанов, морей, озер, водохранилищ, рек и т.д. От количества водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, функционирование многих его органов, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусства, книг. Влажность воздуха является одним из основных параметров микроклимата помещения, и поэтому оказывает большое  влияние на жизнедеятельность человека

Актуальность моего исследования заключается в том, что в последние годы достаточно много людей, в том числе и детей, страдают вегето-сосудистыми заболеваниями, высокий процент простудных заболеваний, увеличивается количество людей, страдающих астмой, а низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Высокая влажность также вызывает некоторые негативные явления в организме человека, например, нарушается теплообмен организма с окружающей средой, что приводит к перегреву тела, а следовательно влечет за собой нарушения сердечной деятельности. Отсюда вытекает проблема исследования: как защитить себя и близких от заболеваний сердечно-сосудистой системы и  какие меры можно предпринять

Объект исследования: процентное содержание влаги в квартирах жилых домов.

Предмет исследования: влияние влажности воздуха на здоровье человека.

Цель работы: доказать влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека.

Задачи исследования:

1.    Изучить теоретический материал по данной теме и изготовить психрометр.

2.    Измерить влажность воздуха и атмосферное давление в квартирах жилых домов.

3.    Измерить характеристики самочувствия человека: артериальное давление, пульс.

4.    Проанализировать данные, полученные за две недели.

5.    Выявить зависимость характеристик здоровья человека от влажности воздуха.

Методы исследования: изучение литературы, наблюдение, измерение, сравнение, анализ, синтез.

Гипотеза: Если  поддерживать в помещениях нормальную влажность воздуха, то можно обезопасить  себя от негативных воздействий на организм повышенной и пониженной влажности.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Абсолютная и относительная влажность

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным: атмосфера – «открытый сосуд».  Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация.

Содержание водяного пара в воздухе – его влажность – характеризуется рядом величин.

За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара r, содержащегося в воздухе. Эту величину называют абсолютной влажностью и из-за ее малости выражают в граммах на кубический метр. Абсолютная влажность, таким образом, показывает, сколько водяного пара в граммах содержится в 1 кубическом метре воздуха.

Но знание абсолютной влажности ничего не говорит о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. От этого же зависит быстрота высыхания тканей, почвы, увядание растений и многое другое. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, - относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха j называют выраженное в процентах отношение , где   r - абсолютная влажность, а r₀– плотность насыщенного водяного пара при данной температуре. Итак, для вычисления относительной влажности надо знать плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре.

Давление и плотность насыщенного водяного пара при разных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами, которые имеются в справочниках или задачниках по физике.

Барометрическое атмосферное давление тесно взаимосвязано с влажностью воздуха. Неслучайно поэтому большинство простейших народных приборов - предсказателей погоды - основано на установлении колебаний влажности воздуха. Это обусловлено тем, что плотность водяных паров по отношению к плотности воздуха, принимаемой за единицу, равна 0,623. Поэтому влажный воздух легче сухого, а атмосферное давление в нем падает. Следовательно, когда давление снижается, воздух становится более влажным, из водяных паров образуются облака и можно ожидать выпадение осадков.

1.2. Способы измерения влажности

Гигрометрический способ измерения влажности

Психрометрический способ измерения влажности

Степень точности 1% относительной влажности достигается при использовании точных термометров, а также, при условии аккуратного обслуживания оборудования.

Для определения относительной влажности воздуха использовалась психрометрическая таблица, которую можно  взять  в  любой  справочной  литературе  (см. приложение 1).

1.3. Влияние влажности воздуха на здоровье человека

Показатель влажности, в условиях которой человек чувствует себя комфортно, колеблется в пределах от 30 до 60%. Зависит это от температуры, уровня физической нагрузки и даже от возраста. Например, младенцы очень плохо переносят сухой воздух, а влага благоприятно действует на их кожу и слизистые оболочки, облегчает дыхание.

Рассмотрим по отдельности влияние высокой и слишком низкой влажности на организм и здоровье человека.

Повышенная влажность.

Насыщенное влагой тепло – идеальные условия для развития бактерий и всевозможных грибков, что может привести к возникновению и усилению аллергических реакций. Большая концентрация влаги не позволяет телу человека поддерживать нормальную температуру – не работает должным образом механизм терморегуляции. Чтобы охладить себя, человеческое тело использует потоотделение. Пот, испаряясь с поверхности кожи, выводит лишнее тепло. Но если испарятся некуда? Тогда организм начинает работать с повышенной силой, а это приводит к обратному результату – перегреву. Возможны вялость, рвота, потеря сознания, сильная вязкость крови и, как следствие, проблемы с сердцем. Даже возможно кислородное голодание мозга. Люди, страдающие от атеросклероза, гипертонии, всевозможных заболеваний сердечно-сосудистой системы, должны быть особенно осторожны в жару при высокой влажности. Существует возможность резкого обострения заболеваний и неконтролируемых приступов. Большая влажность в сочетании с низкой температурой опасна слишком сильным переохлаждением и обморожениями. Это может произойти и около 0°C, а не только при минусе.

Пониженная влажность.

При избыточной сухости воздуха организм начинает усиленно испарять влагу, что может стать причиной пересыхания слизистых оболочек рта, носа и глаз. Астматикам слишком сухой воздух также чрезвычайно вреден, они начинают хуже себя чувствовать, возможны обострения болезни. Достаточно долгое пребывание в сухом воздухе грозит снижением иммунитета и частыми респираторными заболеваниями. Это случается из-за того, что пересушенная слизистая препятствует нормальному дыханию, вследствие чего организм не получает достаточного количество кислорода.

К сожалению, мы не можем влиять на влажность воздуха на улице. Но в своем доме, офисе или квартире вполне возможно создать комфортный микроклимат. Ведь постоянная влажность, как повышенная, так и пониженная, может привести к множеству негативных последствий: плохое самочувствие, быстрая утомляемость, различные заболевания, вплоть до туберкулеза и ревматизма.

1.4. Как регулировать влажность воздуха

На сегодняшний день  для поддержания влажности воздуха на приемлемом уровне, самый простой способ – это использование  кондиционеров с функциями автоматического контроля, увлажнения и осушения воздуха. Но кроме таких дорогостоящих устройств существуют и другие общедоступные методы регулирования влажности воздуха.

Повышенная влажность.

Для снижения влажности в помещении вам поможет простое проветривание.

Также лишнюю влагу убирают комнатные растения, бытовые обогреватели, фены.

Вентиляция в исправном состоянии является хорошим помощником при снижении влажности воздуха..

Использование осушителей воздуха, выпускаемых промышленностью, помогают уменьшить влажность. В их устройство входит специальное средство, уменьшающее коэффициент влажности в квартире. В основе этого химического средства – абсорбент и поглотитель влаги, и лишняя влага после конденсирования попадает в ёмкости для сбора влаги.

Дополнительный обогрев квартиры осенью и зимой никогда не будет лишним и поможет избавиться от излишней влажности.

Пониженная влажность.

Самый простой способ, как увлажнить воздух в комнате, заключается в регулярной влажной уборке помещения. Но данный эффект будет длиться только час-два и не может считаться радикальным.

Второй способ того, как повысить влажность воздуха в помещении, заключается в развешивании влажных простынь, полотенец. При этом стоит обратить внимание, что влажность в комнате будет достаточно низкой, если повешенные перед сном мокрые простыни к утру оказываются полностью сухими, как готовый к бою порох. Представьте, что такой же процесс происходит с вашей кожей, слизистой и глазами.

Следующие способы, как увлажить воздух в комнате, относится к аквариумам, фонтанчикам, комнатным растениям и резервуарам с водой на батареях: они тоже несколько спасают положение. Кроме того, повысить влажность можно и с помощью пористых керамических сосудов, наполненных водой и находящихся между секциями радиаторов или любых емкостей с водой, установленных под радиаторами. Хорошим способом, как увлажнить воздух в комнате, является и проветривание жилья в сырую погоду.

Также, к счастью, современная промышленность уже давно изготовляет устройства, позволяющие эффективно увлажнять воздух в помещениях. Все бытовые увлажнители делятся на три основных типа: паровые, ультразвуковые и традиционные. Каждый из данных устройств, имеет свои плюсы и минусы, в которых перед покупкой данного товара обязательно стоит разобраться.

Стремительный темп современной жизни заставляет человека проводить большую часть времени - увы - не на природе, а в помещении, которым может являться офис, квартира или загородный дом. Обратите внимание на создание комфортного микроклимата в данных условиях, ведь это является залогом нашего здоровья и здоровья окружающих нас людей.

Глава 2. Объекты и методы исследований  

 2.1. Психрометр

2.2. Методика проведения измерений

1.                                                                                                                                                                                                                           Вычислялась разность показаний между  влажным и сухим термометром. Зная разность показаний сухого  и  влажного  термометров  и  температуру окружающей среды, с помощью психрометрических таблиц,  определяли  относительную влажность воздуха.  Измерения проводились в течение двух недель.

2.      Известно, что влажность воздуха связана с атмосферным давлением, поэтому в работе определялось атмосферное давление. Для его измерения использовался барометр (см. рис. 4).

						Рис. 5. Тонометр
	Рис. 4. Барометр

3.      Для определения артериального давления и пульса человека  использовался тонометр (см. рис. 5).

Глава 3. Результаты обследований и их обсуждение

3.1.            Результаты обследований

Исследования проводились в двух разных квартирах: с печным (см. табл.1) и центральным (см. табл.2) отоплением .

                                                                                                                      Таблица 2

3.2.            Обсуждение результатов обследования.

Результаты наблюдений показывают, что в квартире  с печным отоплением влажность воздуха повышена, а с центральным отоплением – понижена.

Атмосферное давление оказывает значительное влияние на артериальное давление человека и его пульс. Изменения систолического и диастолического давления и изменение пульса человека в период исследования представляю графически (см. рис. 8 и 9).

Из приведенных графиков видно, что характеристики здоровья человека зависят от уровня влажности вне зависимости от способа отопления жилого помещения и степени отклонения процентного содержания влаги от нормы.

Заключение

В ходе данного исследования была выполнена следующая работа:

·    изучена необходимая литература по определению влажности воздуха;

·    изготовлен психрометр;

·    измерена влажность воздуха в двух квартирах в течение 13 дней;

·    измерено атмосферное давление в двух квартирах в течение 13 дней;

·    измерены характеристики самочувствия человека: артериальное давление и пульс.

Для выявления зависимости и проведения анализа полученных результатов я построила графики  изменения исследуемых величин.

Выводы

На основании результатов данного исследования доказано влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека:

1.  изменения влажности воздуха  вызывают колебания диастолического и систолического давления человека;

2.  рост влажности воздуха ведет к уменьшению систолического давления и увеличению диастолического давления;

3.  при колебаниях влажности воздуха в течение определённого интервала времени наблюдаются резкие перепады между диастолическим и систолическим давлением;

4.  изменения влажности воздуха влияют на пульс человека: скачок влажности вызывает учащение сердцебиения.

Для улучшения состояния здоровья человека я рекомендую:

·         контролировать уровень влажности в квартире;

·         использовать возможные средства для поддержания оптимальной влажности воздуха для человека.

Список литературы и  интернет-ресурсов

1. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2013. – 240 с.

2.  Абсолютная и относительная влажность // www.xiron.ru/content/view/9156/28/

3. Воздействие влажности воздуха на организм человека. // http://www.easy-physic.ru/volosnoj-volosyanoj-gigrometr/

4. Индикаторы погоды. // http://www.valleyflora.ru/25.html

5. Влияние атмосферного давления на артериальное давление. // http://davlenie-ok.ru/vliyanie-atmosfernogo-davleniya-na-arterialnoe-davlenie.html

Приложение 1

Психрометрическая таблица