Презентация и текст по физике "Измерение влажности воздуха и её значение" (8 класс)

• 1 слайд

  Измерение
  влажности воздуха
  и её значение
  

• 2 слайд

  Цели работы:
  Научиться оценивать влияние влажности воздуха на протекание физиологических процессов живых организмов.
  
  Научиться определять относительную влажность воздуха в помещении.
  

• 3 слайд

  Влажность воздуха - это показатель, характеризующий содержание в нём водяных паров.
  Относительная влажность воздуха показывает выраженную в процентах долю, которую составляет плотность пара, содержащегося в данный момент в воздухе, от плотности насыщенного пара для этой же температуры.
  φ= ρ ρ нас ∙100%
  Определение
  

• 4 слайд

  Парциальное давление водяного пара – это давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали.
  Относительной влажностью воздуха φ также называют отношение парциального давления 𝑝 водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению 𝑝 нас насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.
  
  
  Парциальное давление
  водяного пара
  φ= 𝑝 𝑝 нас ∙100%
  

• 5 слайд

  Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы достичь состояния насыщения водяным паром при данном влагосодержании и неизменном давлении.
  Точка росы
  

• 6 слайд

  Измерение влажности
  воздуха
  Волосяной гигрометр
  Конденсационный гигрометр
  Психрометр
  

• 7 слайд

  Проблемы влажности воздуха
  и пути их решения
  
  Проблема падения относительной влажности воздуха в крупных городах:
  Большинство стройматериалов являются сильными адсорбентами водяных паров из окружающей среды.
  Во время отопительного сезона эти адсорбенты работают гораздо эффектнее.
  Некоторые бытовые приборы утилизируют из окружающего воздуха водяные пары.
  

• 8 слайд

  1. Для растений
  2. Для людей
  Значение влажности воздуха
  

• 9 слайд

  3. Для музеев и архивов
  4. Для типографий и полиграфических предприятий
  5. Для предсказания погоды
  

• 10 слайд

  Влажность воздуха, которым мы дышим, в норме составляет примерно 60 - 80%, зимой же она снижается до 10 - 20%. В воздухе с низкой влажностью дольше сохраняются опасные микроорганизмы.
  В наших домах весной и летом (в сухую погоду) влажность не превышает 40%. Сухой воздух более пыльный, недостаток влажности вреден для деревянных предметов, домашних животных и растений.
  Зима - осень
  Весна - лето
  

• 11 слайд

  Так как в течение учебного года ученикам приходится много времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Мы решили узнать, отвечают ли санитарным нормам условия наших кабинетов, а также пронаблюдать изменение влажности в результате проветривания. Нормальная влажность воздуха для человека составляет 40% - 60%.
  Относительная влажность
  воздуха в нашей школе
  

• 12 слайд

  - после проветривания
  

• 13 слайд

  Таким образом, после проветривания относительная влажность воздуха в кабинете снижается.
  

• 14 слайд

• 15 слайд

  В большинстве кабинетов нашей школы нормальная, а в некоторых - повышенная влажность воздуха.
  

• 16 слайд

  Фикус в квартире с пересушенным воздухом
  Фикус в кабинете с нормальной влажностью воздуха
  

• 17 слайд

  Влажность воздуха – одна из важнейших физических величин, которая очень значима для живых организмов и окружающих предметов.
  Вывод
  

		МБОУ СОШ с углубленным изучением отдельных предметов №8
	ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
			Тема: Измерение влажности воздуха и её значение

 

Содержание

1.	Цели работы ……………………………………………………………………………………………	2
2.	Влажность воздуха …………………………………………………………………………………	3
3.	Парциальное давление водяного пара …………………………………………………	4
4.	Измерение влажности воздуха ……………………………………………………………..	4
5.	Проблемы, связанные с влажностью воздуха, и пути их решения ………	8
6.	Значения влажности воздуха …………………………………………………………………	8
7.	Сезонные проблемы, связанные с влажностью воздуха ……………………..	10
8.	Патологические состояния человека, обусловленные недостаточной влажностью воздуха, и возможность их коррекции …………………………….	11
9.	Относительная влажность воздуха в кабинетах нашей школы …………...	13
10.	Вывод ……………………………………………………………………………………………………..	18
11.	Использованная литература ………………………………………………………………….	19

Цели работы

1. Научиться оценивать влияние влажности воздуха на протекание физиологических процессов живых организмов и окружающие объекты.

2.Научиться определять относительную влажность воздуха в помещении.

Влажность воздуха

Влажность воздуха - это показатель, характеризующий содержание водяных паров в воздухе. Относительная влажность –это отношение доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха паром. При расчете оптимальной влажности воздуха в помещении говорят именно об относительной влажности.

Например, при температуре 21°С один килограмм сухого воздуха может содержать до 15,8 г влаги. Если 1 кг сухого воздуха содержит 15,8 г воды, то говорят, что относительная влажность воздуха составляет 100%. Если то же самое количество воздуха содержит 7,9 г воды при той же температуре, то, по сравнению с максимально возможным количеством влаги, отношение составит:

Следовательно, относительная влажность такого воздуха будет равна 50 %.

Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнется конденсация - точка росы. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать, тем выше точка росы.

Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры поверхности и от относительной влажности воздуха. Насыщенный воздух не может вместить больше пара, если температура его не повысится. При повышении температуры, он удаляется от насыщения, а при понижении в нём начинается конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде, когда воздух, соприкасаясь с холодной поверхностью, оставляет на ней капельки росы. При отрицательной температуре выпадает иней. В воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман. В сильно загрязнённом воздухе образуется густой туман с примесью дыма - смог.

Облака образуются при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе вследствие его охлаждения. Высота их образования зависит от температуры относительной влажности воздуха. При достижении им высоты, на которой насыщение станет полным, начинается конденсация и облакообразование. Если восходящий воздух встретит теплый слой (инверсия), подъём прекращается, воздух не достигает границы конденсации и облака не образуются.

Ученые ввели физическую величину, характеризующую влажность воздуха. Она показывает выраженную в процентах долю, которую составляет плотность пара, содержащегося в данный момент в воздухе, от плотности насыщенного пара для этой же температуры.

     - относительная влажность воздуха, %

      - плотность пара,

 - плотность насыщенного пара (при той же температуре),

Парциальное давление водяного пара

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из них вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара. Парциальное давление водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления — паскалях или в миллиметрах ртутного столба.

Относительной влажностью воздуха также называют отношение парциального давления  водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению  насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Измерение влажности воздуха

Психрометр — это прибор для измерения влажности воздуха и его температуры

Психрометр Августа

. Психрометр Августа имеет два термометра: "сухой" и "влажный". Они так называются потому, что конец одного из термометров находится в воздухе, а конец второго обвязан кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру воздуха. Измеренные психрометром значения температур можно перевести в значение относительной влажности воздуха по специальной таблице.

Современные психрометры можно разделить на три категории: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных психрометрах термометры укрепляются на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров — зависимость показаний смоченного термометра от скорости воздушного потока в будке. В аспирационном психрометре термометры укреплены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, и обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2. При положительной температуре воздуха аспирационный психрометр — наиболее надёжный прибор для измерения влажности и температуры воздуха. В дистанционных психрометрах используются терморезисторы или термопары.

Гигрометр — это прибор для измерения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: весовой, волосной, плёночный и др.

Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

Волосяной гигрометр

Наиболее простым прибором для измерения влажности воздуха является волосяной гигрометр. В качестве детали, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [1]. Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Передвигаясь по шкале, она и указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.

В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.

Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха.

Конденсационный гигрометр

Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом.

Всё большее распространение находят электролитические гигрометры с подогревом, действие которых основано на принципе измерения точки росы над насыщенным соляным раствором (обычно хлористым литием), которая для данной соли находится в известной зависимости от влажности. Чувствительный элемент состоит из термометра сопротивления, на корпус которого надет чулок из стекловолокна, пропитанный раствором хлористого лития, и двух электродов из платиновой проволоки, намотанных поверх чулка, на которые подаётся переменное напряжение.

Аспирационный психрометр

Гигрометр

Психрометр

Современные приборы для измерения влажности воздуха:

В наши дни существуют специальные приборы для измерения влажности воздуха и автоматической регуляции её в помещении. 

Проблемы, связанные с влажностью воздуха, и пути их решения

Проблема падения относительной влажности в крупных городах объясняется особенностями городских построек:

1.      Большинство стройматериалов, из которых сконструированы наши дома, и предметы нашего ежедневного быта являются сильными адсорбентами водяных паров из окружающей среды.

2.      Во время отопительного сезона эти адсорбенты работают гораздо эффектнее (порой в отопительный сезон относительная влажность в помещениях не превышает 30%).

3.      При работе бытовой техники (особенно обогревателей и кондиционеров) создаётся «сухой воздух», т.к. работа этой техники, к которой мы привыкли и которую мы полюбили, утилизирует из окружающего воздуха водяные пары.

Самый эффективный и практичный способ увеличить влажность в помещении - установить увлажнитель воздуха.

·         Увлажнители воздуха:

·         Регулируют относительную влажность в помещениях и зимних садах;

·         Устраняют электростатические заряды;

·         Предупреждают развитие различных заболеваний дыхательных путей;

·         Используются при профилактике носовых кровотечений у детей в отопительный сезон;

·         Оказывают благоприятное воздействие на кожу, предупреждая процесс ее старения.

Значения влажности воздуха

1.      Для растений

Растения лучше растут, когда воздух в помещении не слишком сухой. Некоторые чувствительные растения требуют такой влажности воздуха, которая трудно переносится. Сухость воздуха может вызвать пожелтение краев листьев, опадение бутонов и цветков.

2.      Для людей

Без воды невозможно существование всего живого на Земле.

Человеческий организм является открытой системой, которая постоянно взаимодействует с окружающей средой, параметры которой существенно влияют на жизнедеятельность и здоровье человека. Безусловно, важнейшим параметром окружающей среды являетсянасыщенностьвоздуха водяными парами. При нормальной влажности воздуха снижается риск заболеваний органов дыхания.

3.      Для музеев и архивов

Основой для создания исторических произведений искусства служили обычно бумага, древесина, кожа, текстиль и т. д. Следовательно, речь идет преимущественно о гигроскопичных материалах. Если относительная влажность воздуха в музее в отопительный период будет < 30 %, то выставленные экспонаты до тех пор будут отдавать свою влагу окружающему воздуху, пока не установится состояние равновесия между влагосодержанием воздуха и произведениями искусства. Но поскольку многие из них бесценны, то ежегодные затраты на неизбежную в результате такого хранения реставрацию исчисляются миллионами. Картина коробится, краска осыпается слоями. То же самое происходит и со статуэтками, скульптурами, резными работами и проч. Панацеей от такого несчастья может быть только регулируемое кондиционирование воздуха, круглый год обеспечивающее при комнатной температуре 18-20°С относительную влажность воздуха от 45 до 50%. Только достаточная влажность воздуха позволит сохранить культурное наследие.

4.      Для  типографий и полиграфических предприятий

Рассмотрим влияние влажности воздуха в типографиях и на полиграфических предприятиях. Повышенная и пониженная влажности воздуха одинаково плохо влияют на производственный процесс. Даже самое современное и технически оснащенное предприятие может нести колоссальные убытки, вызванные колебаниями относительной влажности воздуха. Требуемая относительная влажность воздуха для различных технологических процессов полиграфического производства определяется экспериментально. В различных помещениях типографий следует поддерживать различную величину относительной влажности.

5.      Для предсказания погоды

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты, и наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.

Сезонные проблемы, связанные с влажностью воздуха

·         Зима - осень

Влажность воздуха, которым мы дышим, в норме составляет примерно 60 - 80%, зимой же она снижается до 10 - 20%. А ведь даже в пустыне Сахара влажность воздуха равна 25%!

Хуже всего сухой воздух переносят дети. У них пересыхает нежная слизистая, закладывает нос, и они часто просыпаются ночью. Дело в том, что выстилка дыхательных путей покрыта слоем слизи. Слизь вбирает в себя частицы, находящиеся в воздухе, который мы вдыхаем. Когда воздух в помещении сухой, слизь начинает скапливаться в полостях дыхательных путей, превращаясь в питательную среду для бактерий. В результате дыхательные пути отекают, а дыхание становится затрудненным.

Зимой мы часто удивляемся: вроде все выходные только дома сидели и на прогулку во двор выходили, а к понедельнику заработали грипп. Почему? Заразиться можно не только при большом скоплении людей – на работе или в общественном транспорте. В воздухе с низкой влажностью вирусы гриппа и кори, а также пневмококки сохраняются дольше. А этим воздухом мы можем дышать и у себя во дворе.

·         Весна - лето

В наших домах весной и летом (в сухую погоду) влажность не превышает 40%. Сухой воздух в целом более пыльный, ведь в нем повисает мельчайшая пыль, которая в обычном состоянии «связана» влажностью. Кроме того, при недостатке влажности рассыхаются и трескаются мебель, паркет, музыкальные инструменты, другие деревянные предметы, страдают домашние животные и растения (для многих цветов нормой является влажность 60-90%).

Патологические состояния человека, обусловленные недостаточной влажностью воздуха, и возможность их коррекции

М.А.Мокроносова

Заведующая отделением клинической аллергологии

НИИВС им И.И.Мечникова, РАМН.

Вода - непременная составная часть всего живого. В теле здорового человека содержится 65% воды. Потеря более 10 % воды приводит к гибели человека, а при утрате всего 2% в организме начинаются серьезные биохимические нарушения, приводящие к нарушению постоянства внутренней среды.

Жидкость уходит из тела человека через мочевую систему, а также путем испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Это позволяет освобождаться от продуктов распада, токсических веществ, накапливающихся в результате биохимических реакций. За счет испарения пота с поверхности кожи организм защищен от перегрева, а температура тела - один из наиболее постоянных параметров, изменяющийся только во время болезни.

Вода ежедневно поступает в организм человека с жидкостью, пищей и через кожу и слизистые оболочки дыхательных путей с воздухом, обогащенным влагой. Человек, находящийся в пустыне, безмерно страдает от излишней потери влаги через кожу и дыхательные пути. Не зря жители этих районов защищают себя в жару тяжелой непроницаемой одеждой, чтобы ограничить испарение пота с поверхности кожи, постоянно употребляют зеленый чай.

Существует ряд недугов, связанных с патологией водного обмена кожи и слизистых оболочек. Ихтиоз, или "рыбья чешуя", наследственное конституциональное заболевание, при котором кожа теряет нормальный тургор, отличается сильной сухостью и выраженным шелушением. Сухость кожи - симптом, который встречается при многих заболеваниях, таких как атопический дерматит, экзема, почесуха. Главный симптом при выраженной сухости кожного покрова - это зуд. Больные жалуются на постоянное ощущение раздражения кожи, которое приводит к повышенной нервной возбудимости, потере сна вплоть до нервного истощения. Старческие изменения липидного состава кожи приводят к мучительному зуду вследствие нарушения нормального водного баланса. Состояние особенно ухудшается в осенне-зимний период, когда начинается отопительный сезон. С одной стороны, ощущение комфорта вызывает температура 22-23°С. С другой стороны, источник тепла вызывает значительное снижение влажности воздуха в жилой среде и приводит к серьезной потере влаги с поверхности кожи и усилению зуда.

Существует много различных методов препятствовать излишнему испарению влаги с поверхности кожного покрова (увлажняющая косметика, хлопковая одежда, водные процедуры). Диета с ограничением соли дает неплохой результат по нормализации водно-солевого обмена, особенно у людей пожилого возраста. Однако одно из наиболее важных условий поддержания нормального водообмена - это нормальный режим влажности и температуры воздуха в жилом помещении.

От этих параметров зависит также состояние дыхательных путей человека. У большинства жителей мегаполиса при осмотре часто обнаруживают признаки субатрофии слизистых оболочек. При цитологическом исследовании обнаруживается интенсивное слущивание омертвевших клеток эпителия, выстилающего полость носа, трахеи и бронхов. Гибель клеток происходит вследствие отсутствия достаточного содержания воды в воздухе, и, соответственно, в самих клетках эпителия. Больные жалуются на мучительный сухой кашель без отхождения мокроты, и отмечают абсолютную неэффективность препаратов, разжижающих мокроту, и антибиотиков. Кашель беспокоит больного в течение длительного периода, месяцами и годами. В носу постоянно образуются сухие корочки, которые доставляют массу неприятных ощущений. ЛОР-врач в таких случаях ставит диагноз атрофического ринита, а пульмонолог - хронического трахеобронхита или эндобронхита.

Обострения этих заболеваний носят сезонный характер, что также связано с изменением микроклимата окружающей среды. Поступление влаги в ткани, выстилающие дыхательные пути, путем ингаляций дает временный и незначительный эффект. Основная проблема при лечении таких заболеваний - изменить состав вдыхаемого воздуха. Доктора часто рекомендуют пациентам с такой патологией поехать подышать свежим морским бризом, и больные удовлетворенно отмечают, что уже в первые сутки пребывания во влажном климате симптомы начинают исчезать. Даже проведение простых манипуляций с целью повышения влажности в жилом помещении приводит к ощутимым результатам. Развешивание мокрых простыней на горячих батареях, установка аквариумов, мини-водоемов, комнатных фонтанчиков и даже просто емкостей с водой позволяет увеличить параметр влажности в квартирах с центральным отоплением. Но наиболее современным, эффективным и удобным способом является использование специальных бытовых приборов - увлажнителей воздуха.

Процесс старения кожи и слизистых оболочек дыхательных путей может происходить весьма различно во временном аспекте. Одним из главных факторов, влияющих на продолжительность этого процесса, является содержание влаги в окружающей человека атмосфере. Ежесекундное постоянное поступление воды в клетки эпидермиса кожи и эпителия дыхательных путей в достаточном количестве из окружающей среды - необходимое условие для предупреждения преждевременного старения.

Поэтому создание оптимального микроклимата жилой среды - это основная задача в борьбе с преждевременным старением и развитием субатрофических изменений кожного покрова и слизистых оболочек дыхательных путей.

Относительная влажность воздуха в кабинетах нашей школы

Так как в течение учебного года ученикам приходится много времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Мы решили узнать, отвечают ли санитарным нормам условия наших кабинетов, а также пронаблюдать изменение влажности в результате проветривания. Нормальная влажность воздуха для человека составляет 40% - 60%.

На данной таблице представлены результаты измерений относительной влажности воздуха в нашем кабинете.

Голубым цветом выделены измерения после проветривания помещения.

После проветривания относительная влажность воздуха в кабинете снижается.

Также мы измерили относительную влажность воздуха и в других кабинетах нашей школы.

По данным из предыдущей таблицы мы сделали вывод, что в 8 из 12 исследованных кабинетов нормальная,

а в 4 – повышенная влажность воздуха.

Вывод

Влажность воздуха – одна из важнейших физических величин, которая очень значима для живых организмов и окружающих предметов.

Использованная литература

1.           «Большая Советская Энциклопедия»

Педагогика, 1972 г.

2.           Тарабанов М.Г., Коркин В.Д., Сергеев В.Ф.
«Влажный воздух. Справочное пособие»
Москва, АВОК, 2004г.

3.           Белоусов В.С.
«Термодинамические свойства и процессы влажного воздуха»
Евроклимат

4.           Бурцев С.И., Цветков Ю.Н.
«Влажный воздух. Состав и свойства. Учебное пособие»
Санкт-Петербург, 1998г.

5.           Берлинер М. А.

«Измерения влажности»