Исследовательская работа по теме: "Относительная влажность воздуха и её влияние на здоровье человека".

Федеральное государственное казенное общеобразовательное учреждение «Ульяновское гвардейское суворовское военное училище

Министерства обороны Российской Федерации»

Исследовательская работа

 «Влажность воздуха и её

влияние на здоровье человека»

Руководитель -

преподаватель физики

Платова Людмила Юльяновна

Авторы: суворовцы 8 класса 

                                                                                   Еремеев Виктор Андреевич

                                                                                    Петров   Кирилл Андреевич

Ульяновск, 2012 г.                   

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………3
2. Теоретическая часть…………………………………………………….4

     2.1. Абсолютная и относительная влажность…………………………4

    2.2. Способы измерения влажности…………………………………….5

    2.3. Влияние влажности воздуха на жизнь человека………………….8

    2.4. Как повысить влажность воздуха………………………………...10

3. Практическая часть…………………………………………………….11

4. Заключение……………………………………………………………..13

5. Список литературы…………………………………………………….14

1. Введение

      Температура и влажность воздуха в помещении являются важнейшими параметрами, определяющими состояние комфорта человека внутри помещения.

    Организм человека постоянно выделяет теплоту в зависимости от                                                                                                                                                                  физической активности. Так спокойно спящий взрослый человек выделяет мощность в среднем около 80 Вт, а при больших физических усилиях уже 300 Вт. Эта теплота должна отводиться от человека, дабы не допустить перегрева. Отводится это тепло главным образом путем теплообмена с окружающим воздухом, поэтому, кроме одежды, важным показателем теплового комфорта для человека является температура окружающего воздуха. Рекомендуемые значения температуры воздуха в помещении по различным стандартам находятся в пределах 20-22оС и 22-26 оС.  Еще один физический параметр внутренней атмосферы, непосредственно влияющий на теплообмен организма человека - это влажность воздуха.

Гигиенические правила гласят: влажность воздуха в жилых помещениях должна составлять 40-60%, отклонения в ту или иную сторону вредны для здоровья. Актуальность нашего исследования заключается в том, что в последние годы среди суворовцев высокий процент простудных заболеваний, 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.

Цель работы: исследовать влияние влажности воздуха на здоровье и жизнь человека и способы ее изменения..

 Задачи работы: 

1) изучить теоретический материал по данной теме
2)  рассмотреть способы измерения относительной влажности воздуха

3) проанализировать значение влажности воздуха для живых организмов

4) определить относительную влажность воздуха в учебном классе

5) проверить опытным путем способы изменения влажности воздуха в помещении

6) обобщить полученные результаты, сделать выводы.

2. Теоретическая часть

2.1 Абсолютная и относительная влажность

Важной характеристикой состояния атмосферы является влажность воздуха или, что то же самое, степень насыщения воздуха водяными парами. Она выражается отношением содержания водяных паров в воздухе к их содержанию при насыщении воздуха при данной температуре.

 Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности рек, озер, океанов не является насыщенным, атмосфера открытый сосуд. Движение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других наоборот.

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

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара.

Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением (или упругостью) водяного пара.

За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара , содержащегося в воздухе. Эту величину называют абсолютной влажностью [г/м3].

Знания парциального давления водяного пара или абсолютной влажности ничего не говорят, насколько водяной пар далек от насыщения.

Для этого вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению - относительная влажность.

Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности 0 насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

Р - парциальное давление при данной температуре;

Р0 - давление насыщенного пара при той же температуре;

- абсолютная влажность;

0 - плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Давление и плотность насыщенного пара при различных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами.

При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его относительная влажность повышается, чем ниже температура, тем ближе парциальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара.

Температура t, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем пар достиг состояния насыщения (при данной влажности, воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.

2.2 Способы измерения влажности

Влажность воздуха можно определить специальными приборами.

1. Конденсационный гигрометр

Прибор для определения-влажности воздуха путем охлаждения последнего до точки росы. В ряде конструкций металлический сосуд, наполненный эфиром, охлаждают (вызывая продуванием воздуха усиленное испарение эфира) и следят за появлением на отполированной стенке капель воды. По термометру, вставленному внутрь сосуда, отмечают температуру, при которой это происходит. Эта температура является точкой росы при данном содержании водяного пара в воздухе. По точке росы находят соответствующую ей упругость пара. Это наиболее точный способ изменения относительной влажности.

1.Металлическая коробочка.

2.Полированная стенка.

3.Полированное кольцо.

4.Теплоизолирующая прокладка

5.Резиновая груша.

6.Термометр.

2. Волосяной гигрометр

Его действие основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.

Применяется в тех случаях, когда в определении влажности воздуха не требуется большой точности.

3. Психрометр

Обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха. 

Психрометрический метод основан на использовании прибора, называемого психрометром, который состоит из двух расположенных рядом термометров. Один из термометров, обычный, называется сухим, измеряющим температуру t воздуха. Баллончик с расширяющейся жидкостью другого термометра обертывают легкой гигроскопической тканью, например батистом, в виде чехла, нижний конец которого опускают в сосуд с водой. Вода по чехлу, как по фитилю, поднимается к баллончику и постоянно смачивает его. Этот термометр называется влажным или мокрым и измеряет температуру воздуха по мокрому термометру tм ≤ t. Устройство простейшего психрометра Августа показано на рис. 1.

Рис. 1. Психрометр Августа: 1 – сухой термометр; 2 – деревянная панель; 3 – влажный (мокрый) термометр; 4 – чехол (ткань); 5 – сосуд с водой.

Остановимся кратко на понятии температуры tм. воздуха по мокрому термометру. Баллончик этого термометра обернут смоченной тканью. На испарение воды с ткани расходуется теплота парообразования, что приводит к понижению температуры влажной ткани и постепенному снижению показаний мокрого термометра. Вследствие образующейся разности температур теплота от окружающего воздуха начинает поступать к влажной ткани. Температура мокрого термометра будет снижаться до такого значения, при котором количество скрытой теплоты, расходуемой тканью на испарение, станет равным количеству явной теплоты, отдаваемой воздухом ткани. Установившееся значение tм (температуры мокрой ткани и слоя насыщенного воздуха около нее) называют температурой мокрого термометра для воздуха данного состояния. Этот процесс тепловлагообмена между воздухом и водой, т. е. насыщения воздуха, считается адиабатическим, так как воздух и вода обмениваются внутренним теплом без отвода или подвода его извне (вне системы воздух-вода).

2.3 Влияние влажности воздуха на жизнь человека

Для человека наиболее благоприятная влажность воздуха 50%. На влажность, как и на многое другое, распространяется правило: слишком много и слишком мало – одинаково нехорошо. Действительно, при повышенной влажности человек острее ощущает низкие температуры. Многие могли убедиться, что сильные морозы при низкой влажности воздуха переносятся легче, чем не столь сильные, но при высокой влажности. Дело в том, что пары воды, так же как и жидкая вода, обладают гораздо большей теплоемкостью, чем воздух. Поэтому во влажном воздухе тело отдает в окружающее пространство больше теплоты, чем в сухом.

 В жаркую погоду высокая влажность опять же вызывает дискомфорт. В этих условиях уменьшается испарение влаги с поверхности тела (человек потеет), а значит, тело хуже охлаждается и, следовательно, перегревается. В очень сухом воздухе тело теряет слишком много влаги и, если не удается ее восполнить, это сказывается на самочувствии человека.

Повышенная влажность воздуха в комнате - явление нечастое. Такое возможно в старых домах, на цокольных этажах с плохой вентиляцией и отоплением. Там, где влажность воздуха зашкаливает за 60%, легко поселяются плесень и грибки, в воздухе пахнет сыростью. В таких помещениях приживаются микробы, сильнее чувствуется холод. Влажный воздух в квартире особенно вреден больным с сердечно-сосудистой и легочной патологиями, а также склонным к частым простудам людям.

Выход один - чаще проветривать помещение, не занавешивать и не заставлять окна, впуская в комнату больше солнечного света. Возможно применение кондиционера с функцией подсушивания воздуха.

Пониженная влажность воздуха в помещении - более распространенное явление. По статистике, в большинстве помещений показатели влажности воздуха зимой находятся между 20 и 30%, а иногда и ниже. Сухой воздух характерен для новых квартир с «огненными» батареями и редким проветриванием, особенно, когда за окнами «минус».

В условиях пониженной влажности воздуха мы активно теряем влагу. Слизистые оболочки высушиваются - в носу появляется заложенность, корки, жжение, может возникать охриплость голоса. Губы быстро «обветриваются», кровоточат, на них появляются трещины. Беспокоит чувство «песка в глазах». Проблемы со зрением усиливаются при работе за компьютером. Кожа теряет эластичность, шелушится, появляются «цыпки».В условиях зимней квартиры можно ощутить даже симптомы легкого кислородного голодания - сонливость, зевота, снижение умственной активности, памяти. Все это происходит, так как при низкой влажности воздуха затрудняется насыщение крови кислородом. В сухом помещении быстрее накапливается статическое электричество, возрастает количество пыли в воздухе. Пересушенный воздух в квартире особенно тяжело переносится маленькими детьми, аллергиками, больными бронхиальной астмой.

Влажность воздуха влияет на сохранность вещей и изделий из различных материалов. Для музеев, картинных галерей и книгохранилищ абсолютно сухая атмосфера столь же опасна, как и: переувлажненная. Поддержание необходимой концентрации водяных паров (определенной влажности) обеспечивается с помощью кондиционеров воздуха или помещением экспонатов в витрины.

Для изделий из металла рекомендуется низкая относительная влажность. Считают, что железо лучше сохраняется при 20%-ной влажности, а медь и бронза – при 30%-ной. Наилучшая сохранность изделий из дерева достигается при 50...55%-ной влажности, т.е. в условиях наиболее комфортных для человека.

2.4 Как повысить влажность воздуха?

Существуют дешевые и проверенные способы повышения влажности воздуха в помещении:

1. чаще делать влажную уборку;
2. увеличить количество комнатных растений. Во-первых они сами по себе положительно влияют на влажность воздуха в помещении, во-вторых они станут своеобразным гигрометром: если листики морщатся и засыхают - это признак недостатка влаги;
3. установить емкости наполненные водой на подоконниках или завести рыбок в аквариуме;
4. все знают, что проветривать помещение нужно не только летом, но и зимой. Нет ничего лучше свежего воздуха. Однако при этом, как ни странно, влажность воздуха в помещении понижается, поскольку холодный воздух имеет низкую влажность. Поэтому, проветривая помещение зимой, нельзя пренебрегать советами по увлажнению воздуха.

3. Практическая часть

Так как в течение учебного года суворовцам приходится больше времени проводить в учебном корпусе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Исходя из этого, мы решили узнать, отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов. Измерения проводились в кабинете физики №315.

Основным методом измерения влажности воздуха при положительной температуре является психрометрический. Определение влажности осуществлялось по показаниям двух термометров с точностью 1градус Цельсия. Один термометр измеряет температуру воздуха, а второй термометр обертывают смоченной тканью, таким образом он показывает свою собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения воды с поверхности. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем сильнее испарение с поверхности второго термометра, и тем ниже его показания. Для определения относительной влажности воздуха использовалась психрометрическая таблица, которую можно взять в любой справочной литературе. Мы воспользовались справочными данными  сборника задач.

Опыт 1. Определение относительной  влажности воздуха.

Вывод: Относительная влажность воздуха отвечает санитарным нормам.

Для человека наиболее благоприятная относительная влажность воздуха 50%. Попробуем изменить эту характеристику способами упомянутыми выше.

Опыт 2. Определение относительной  влажности воздуха после обильного полива цветов.

Накануне измерений, вечером, мы занесли в класс комнатные растения из других помещений и обильно полили их. Класс закрыли, а утром перед первым уроком произвели измерения. Результаты измерений в таблице.

Вывод: количество комнатных растений в классе и их полив влияют на значение относительной влажности воздуха.

Опыт 3. Определение относительной  влажности воздуха после проветривания класса.

Согласно данным GISMETEO температура за окном - 19˚C. Мы измерили относительную  влажность воздуха в классе до проветривания и после. Результаты измерений в таблице.

Вывод: проветривание класса изменяет относительную влажность воздуха в классе. Опытным путем мы убедились в том, что холодный воздух имеет более низкую влажность.

4. Заключение

Изучив учебную и научно- публицистическую литературу, мы пришли к выводу, что влажность воздуха – важный экологический показатель среды и фактор, который в сочетании с температурой,  влияет на теплообмен организма, здоровье, самочувствие и работоспособность человека. Познакомились с устройством и принципом действия приборов, позволяющих измерять относительную влажность воздуха. Проведя серию опытов, научились измерять и изменять влажность воздуха в помещении. Убедились в том, что влажность воздуха в кабинете физики отвечает  санитарным нормам.

5. Список литературы

1. Мякишев Г.Я.  Физика: учебник для 10 кл.общеообразоват. учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. – М.: Просвещение, 2006.- 366 с.
2. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика: Молекулярная физика. Термодинамика: 10 кл.: учебник для углубленного изучения физики. – М.: Дрофа, 1996. – 352 с.
3. Громов С.В. Физика: Молекуляр. Физика. Квантовая физика: учеб. Для 11 кл. общеобразоват. учреждений.- М.: Просвещение, 1999.- 239 с.
4. Кабардин О.Ф. Физика: Справ. материалы: Учеб. пособие для учащихся.- М.: Просвещение: АО «Учеб.лит.», 1996. – 367 с.
5. Интернет ресурсы:

1. http: // referatovbank.ru/