МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ

ШКОЛА № 10 Г.АРЗАМАС

конкурс исследовательских работ и проектов дошкольников и младших школьников «Я-ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

Исследовательская работа на тему

 «ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА  

И ЕЕ РОЛЬ В ЖИЗНИ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ»

Выполнила:

Ученица 4 Г класса

Помелова Александра

Руководитель:

Мошкова С.Г.

Арзамас, 2015

Введение

Совсем недавно 11.12.13 у меня появился младший брат Артемушка. Поэтому к нам часто, на осмотры малыша, стал приходить доктор из поликлиники Ольга Владимировна Белозерцева. Каждый раз, когда она к нам приходила всегда говорила, что у нас очень сухой воздух и нам нужно повысить влажность воздуха. Поскольку низкая влажность очень плохо влияет на состояние человека, особенно маленького ребенка.

В школе мы не изучали влажность воздуха. Поэтому я решила в своей исследовательской работе изучить теорию о влажности воздуха, узнать о приборах по измерению влажности и сделать свой прибор для измерения влажности воздуха. Разобраться, как можно изменить влажность воздуха и создать свой прибор, а так же исследовать, как влияет влажность воздуха на человека и растения.

Цель моей исследовательской работы изучение влажности воздуха и исследование влияния влажности воздуха на человека и растения.

Гипотеза: Понимая особенности влажного воздуха и зная его характеристики можно создать благоприятный микроклимат в своем доме.

Для подтверждения гипотезы я поставила и решила следующие задачи:

1. Изучить теорию по теме «влажность воздуха»

2. Научиться измерять влажность воздуха

3. Собрать прибор для измерения влажности воздуха

4. Изучить виды увлажнителей

4. Собрать увлажнитель воздуха в домашних условиях

5. Исследовать развитие растений от влажности воздуха

Методы и формы исследования: анализ литературы, конструирование приборов, наглядный эксперимент.

1. Теоретическая часть

1.1.  Влажность воздуха

Помимо газов и пыли, важным компонентом воздуха является вода. Для всех наземных организмов влажность воздуха - важный показатель среды. Практически все они предъявляют свои требования к ней, и отклонения от этих требований влекут за собой серьезные последствия.

Воздух может быть сухим или влажным.

Абсолютная влажность - количество влаги (в граммах), содержащейся в одном кубическом метре воздуха (г/м3). Воздух не может содержать бесконечное количество воды, есть максимум воды которую воздух может содержать, то есть 100% влажности, это количество воды называется - максимальная абсолютная влажность. При определенной температуре воздуха в воздухе может максимально содержаться только определенное количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается) ввели понятие относительной влажности.

Относительная влажность - соотношение абсолютной влажности и максимальной возможной абсолютной влажности при конкретной температуре (характеризует степень насыщения воздуха водяным паром). Выражается относительная влажность в процентах, например: 100% - полное насыщение, 50% - насыщение наполовину и т.д. Таким образом, при нагревании максимальная абсолютная влажность воздуха растет, но количество воды в нем (абсолютная влажность) остается прежнем, поэтому отношение воды к максимуму уменьшается, поэтому относительная влажность падает.

1.2. Измерение влажности воздуха

Для определения влажности воздуха используются специальные приборы.

Гигрометр представляет собой металлическую коробку, передняя стенка которой хорошо отполирована. Коробка окружена полированным кольцом, отделённым от неё теплоизолирующей прокладкой. Коробка соединена с резиновой грушей. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость – эфир и вставляют термометр, продувая через коробку воздух с помощью груши, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки.

Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остаётся сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого  термометра окружён полоской ткани, конец которой спущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идёт испарение и тем меньше разность показаний термометра, и сухого термометра. При относительной влажности, равной 100%. вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температура термометров с помощью специальных таблиц, называемых психометрическими, можно определить относительную влажность воздуха. Психрометрами обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Применяются так же интегральные датчики влажности.

Для поверки приборов для измерения влажности применяют специальные установки - гигростаты.

1.3. Увлажнители воздуха

Существует множество способов для увеличения влажности воздуха в помещении. Самый простой это повесить влажное полотенце на теплую батарею или рядом с отоплением поставить емкость с водой. В результате испарения воды влажность воздуха немного увеличивается. Но нужно постоянно следить, за тем, что бы в полотенце оставалось влажным или подливать воду. Подобные технологии были известны еще в Древнем Египте. Археологами обнаружены специальные сосуды с водой, в которую помещали жгут из холщовой ткани. Если расположить такой сосуд на сквозняке, то в результате естественного испарения воды можно добиться некоторого повышения влажности воздуха. В настоящее время используют бытовые увлажнители, которые очень хорошо увлажняют воздух.

Распространено четыре вида увлажнителей:

-увлажнители горячего пара

-увлажнители холодного пара

-ультразвуковые увлажнители

-мойки воздуха

Увлажнители горячего пара

Принцип действия паровых увлажнителей воздуха основан на горячем испарении воды, т.е. это обычный процесс кипячения воды в результате которого вода превращается в пар и насыщает воздух влагой. В увлажняющих приборах схема работы очень похожа на работу электрического чайника: к электродам подводится напряжение, вода нагревается, начинает кипеть и испаряться. При полном испарении (выкипании) воды цепь размыкается, и прибор автоматически отключается. Производительность таких устройств достаточно велика - они способны за короткий срок повысить влажность воздуха до 80-100 %. Работают бесшумно, но при этом «греют» помещение горячим паром, который позволяет использовать их как ароматизаторы воздуха. Для этого в специальную емкость помещают ароматические добавки. Но если температура воздуха в доме и так высока, лишнее тепло можно расценивать как недостаток.

Увлажнители холодного пара

Принцип действия таких увлажнителей основан на холодном испарений воды, т.е. молекулы воды испаряются, а вернее улетучиваются (без нагревания воды - естественным образом) насыщая таким образом воздух - влагой. В приборах воду заливают в специальные бачки, далее вода подается в поддон, откуда попадает на специальные испарительные элементы (картриджи, фильтры или диски). Простейшие увлажнители работают на сменных бумажных картриджах, где вода пропитывает бумагу, поднимаясь снизу вверх, как по капиллярам. В более дорогих системах, испаритель имеет пластиковые диски, которые, вращаясь - постоянно увлажняются. Встроенный вентилятор прогоняет воздух через испарительные элементы и увлажняет его естественным путем. Производительность данных увлажнителей сильно зависит от влажности воздуха в помещении - чем выше влажность, тем ниже скорость испарения, т.е. процесс увлажнения воздуха - саморегулирующийся, что в определенной мере является их преимуществом.

Ультразвуковые увлажнители

Ультразвуковые увлажнители - наиболее эффективные из существующих увлажнителей воздуха. Вода из бачка подается на вибрирующую с высокой (ультразвуковой) частотой пластину, где вода разбивается в мелкую водяную взвесь. Поток воздуха, создаваемый вентилятором, подает ее в помещение, где она переходит в парообразное состояние. Проще говоря, ультразвуковой увлажнитель позволяет генерировать туман в домашних условиях. Выпускаемые пары только на вид кажутся горячими, на поверку они холодные и влажные, а также абсолютно безопасные как для здоровья человека, так и для растений.
В отличие от паровых и традиционных увлажнителей, преимуществом ультразвуковых увлажнителей является точный контроль влажности, нормальная температура выходящего пара (не более 40°С) и низкий уровень шума.

Мойки воздуха

Климатические комплексы, мойки воздуха, они же увлажнители - очистители воздуха - приборы которые совмещают в себе две основные функции по созданию благоприятной экологической атмосферы в помещении: увлажнение и очистка воздуха (в качестве дополнительных функций могут быть ароматизация и/или ионизация воздуха). Очистители-увлажнители воздуха различают по методу очистки воздуха: основной фильтрующий элемент фильтр HEPA или водяной фильтр.

1.4. Значение контроля влажности воздуха

Для человека и животных чрезмерная влажность часто становится причиной заболеваний дыхательных путей. Недостаток влаги в воздухе вызывает раздражение слизистых оболочек, ухудшает зрение и может быть причиной быстрой утомляемости. Считается, что для нормального самочувствия человека относительная влажность должна быть40-60%.

В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определённая влажность. Хранение произведений искусство и книги требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах можно увидеть психрометры. 

Глава 2. Практическая часть

После изучения теории по влажности воздуха, я перешла к практике. Первое что нужно было сделать научиться определять влажность воздуха в комнате. Для этого у учителя физики нашей школы Шалановой Ирины Вадимовны, мы с моим учителем попросили школьный психрометр. Определять влажность по психрометру оказалось совсем не сложно.

Порядок наблюдений по психрометру:

1. За 5 минут до срочного часа смачивают ткань на термометре. Для этого берут дистиллированную воду. За неимением таковой можно пользоваться чистой снеговой водой или использовать дождевую воду, предварительно пропущенную через фильтровальную бумагу или вату.

2. Через 4 минуты производят отсчет сухого и смоченного термометров психрометра.

3. Находят разность температур.

4. Используя психометрическую таблицу, по разности температур и показаниям сухого термометра, находят влажность воздуха.

Так, в нашем классе влажность: 56%.

В школе мне разрешили взять психрометр на несколько дней домой. Поэтому, что бы в нашей квартире всегда была возможность узнать влажность воздуха, мы решили собрать свой домашний психрометр.

Домашний психрометр

Основные части:

1. Два термометра.

2. Кусочек влажной тканевой салфетки.

3. Пластмассовая крышка.

4. Крышка от коробки из-под обуви.

5. Двусторонний скотч.

6. Психометрическая таблица.

Порядок:

1. Термометры с помощью двустороннего скотча приклеили на картонную крышку из-под обуви с внутренней стороны. Для удобства, термометры разместили рядом.

2. С обратной стороны крышки приклеили психометрическую таблицу.

3. Один из термометров в нижней части обмотали кусочком салфетки, так что бы осталась свободной небольшая ленточка.

4. Под термометр с салфеткой поставили пластмассовую крышку, в которую опустили конец салфетки.

5. Налили в крышку немного воды.

После того как салфетка намокла, перешли к определению влажности воздуха.

Мы проверили показания нашего психрометра и школьного, они совпали.

Авторский увлажнитель воздуха

У нас в доме уже есть увлажнитель воздуха, который мы купили в магазине. Он стоит в комнате моего маленького братишки. Для своей комнаты, мы решили собрать увлажнитель своими руками. Увлажнитель собирали мы вместе с дедушкой.

Составные части

1. Пластмассовый контейнер с крышкой
2. Кулер корпусной (компьютерный вентилятор)
3. Салфетки от пыли
4. Блок питания.

Сборка

1. Соединяем кулер с блоком питания.
2. Вырезаем на крышке контейнера отверстие для кулера.
3. Устанавливаем кулер
4. Делаем прорези на крышке для салфеток.
5. Вставляем салфетки.
6. Наливаем воду
7. Как только салфетки намокнут включаем кулер.

Принцип работы

Данный увлажнитель работает по принципу увлажнителя холодного пара. Вода из контейнера попадает на салфетки. Салфетки являются испарительным элементом. Кулер прогоняет воздух через мокрые салфетки и увлажняет его.

Технические характеристики

Расход воды: 1литр воды за час

Увлажнение: увеличение на 3% за сутки

Достоинства

Дешевый и не требует больших затрат в работе.

Недостатки

Вентилятор создает шум.

Рис. 3 Сборка домашнего увлажнителя воздуха

Глава 3. Экспериментальная часть

Очень сложно исследовать влияние влажности воздуха на состояние человека. Поскольку мы не находимся постоянно в одном помещении. Я провожу время в школе, родители на работе, маленький братишка часто бывает у бабушек с дедушками. Поэтому я решила провести свое исследование на комнатных растениях. У нас в доме растут фиалки, поэтому я исследовала влияние влажности воздуха на рост и цветение фиалки.

Фиалка мне подходит по нескольким параметрам:

1. Оптимальная влажность воздуха для роста фиалки соответствует оптимальной влажности для человека (около 60%).
2. У нас растет несколько цветов фиалки.

Гипотеза

При благоприятной (оптимальной) влажности фиалка будет активнее расти, цветение будет более продолжительным, цветков будет больше.

Условие эксперимента

Горшки с фиалками должны находиться в одинаковых климатических условиях (температура, освещение), но влажность воздуха будет значительно отличаться. Все горшки с цветами и самодельные психрометры были пронумерованы:

- Первый горшок с цветком находится в комнате, где низкая влажность (около 30%).  

- Второй горшок с цветком находится в комнате, где оптимальная влажность (около 60%).

- Третий горшок с цветком находится в комнате, где высокая влажность (около 90%).

Задача

Выяснить, как влияет влажность на рост и цветение домашней фиалки.

Особенность эксперимента.

Основная часть моего эксперимента проводилась осенью и зимой. Это связано со значительными изменениями влажности воздуха в нашей квартире. Летом влажность воздуха во всех комнатах соответствует 55%. Поэтому сложно создать условия, что бы уменьшить влажность воздуха. Осенью, когда включают отопление, воздух в нашей квартире становиться сухим, т.е. влажность сильно уменьшается. Исследование показало, что в отопительный сезон влажность воздуха в нашей квартире составляет около 30%  

Эксперимент.

1. Я расставила горшки с фиалками в разные комнаты, но так что бы света они получали одинаковое количество. Все цветы стояли на полке, рядом с окном, которое выходило не сразу на улицу, а на застекленный балкон.
2. Температура во всех комнатах одинаковая.
3. Рядом с цветами установила домашние психрометры для определения влажности воздуха.
4. Для увлажнения воздуха с цветами №2 и №3 поставили увлажнители. С цветком №2 поставили наш увлажнитель (он стоял в моей комнате), с цветком №3 поставили ультразвуковой увлажнитель из магазина.
5. Начали наблюдение:

Первый этап наблюдений (до отопительного сезона) (Приложение 1).

Результат наблюдений:

Влажность воздуха составляет на протяжении всего периода 24 августа – 4 октября в среднем 58%. Фиалки №1, №2, №3 растут и развиваются одинаково. Внешний вид фиалок соответствует норме здорового растения. Цветение обильное и продолжительное.

Здоровые листья - чистые, без налетов, пятен и деформаций.

Здоровые цветки: крупные, с яркой окраской

Запах приятный, цветочный.

Второй этап наблюдений (отопительный сезон) (Приложение 2).

Результат наблюдений:

Цветок №1 (влажность ниже нормы):

10 октября – 14 декабря:

Цветок не отличался, от того каким был до отопительного сезона. Листья были насыщенными. Цветение прекратилось (начался период покоя). Внешне цветок выглядит здоровым.

14 декабря – 7 февраля:

Примерно через три месяца, начали происходить значительные изменения. Листья стали вялыми и опущенными. На краях некоторых листьев стала появляться коричневая сухая каемка. Внешне цветок заметно отличается от здорового, выглядит вялым.

7 февраля – 13 апреля 

Появилось большое количество желтеющих листьев по всей поверхности, особенно нижние. Кончики некоторых листьев стали коричневыми и засохли. Появилось три бутона (закончился период покоя). Внешне цветок вялый и сухой.

13 апреля – 6 мая

Много пожелтевших листьев с засохшей каемкой. Расцвели цветки небольшого размера, которые быстро опадали. Появлялись новые небольшие бутоны. Внешне цветок вялый, сухой.

Цветок №2: (влажность в норме):

10 октября – 14 декабря:

Цветок не отличался, от того каким был до отопительного сезона. Листья насыщенные, без пятен и деформации. Нижние листья постепенно высыхаю и отпадают. Появляются новые здоровые листья. Цветение прекратилось (начался период покоя). Внешне цветок выглядит здоровым.

Рис. 10 Фотография Цветок №2

14 декабря - 5 апреля:

Внешний вид фиалок соответствует норме здорового растения. Листья насыщенные, без пятен и деформации. Нижние листья постепенно высыхаю и отпадают. Появляются новые здоровые листья. Начали появляться бутоны и цветки (закончился период покоя). Цветение не большое, но цветки крупные, с яркой окраской.

Рис. 11 Фотография Цветок №2

5 апреля – 6 мая

Внешний вид фиалок соответствует норме здорового растения. Листья насыщенные. Нижние листья постепенно высыхаю и отпадают. Появляются новые здоровые листья. Цветение обильное и продолжительное. Цветки крупные, с яркой окраской.

Рис. 12 Фотография Цветок №2

Цветок №3 (влажность выше нормы):

10 октября – 14 декабря:

Цветок не отличался, от того каким был до отопительного сезона. Листья насыщенные, без пятен и деформации. Нижние листья постепенно высыхаю и отпадают. Появляются новые здоровые листья. Цветение прекратилось (начался период покоя). Внешне цветок выглядит здоровым.

14 декабря - 5 апреля:

Внешний вид фиалок соответствует норме здорового растения. Листья насыщенные, без пятен и деформации. Нижние листья постепенно высыхаю и отпадают. Появляются новые здоровые листья. Начали появляться бутоны и цветки (закончился период покоя). Цветение не большое, но цветки крупные, с яркой окраской.

5 апреля – 6 мая

Внешний вид фиалки изменился. Появились уплотненные листья. Много листьев с коричневыми пятнами гнили. Цветение обильно, но на цветках так же имеются коричневые пятна гнили. Появился неприятный гнилостный запах.

Третий этап наблюдений (после отопительного сезона) (Приложение 3).

Результат наблюдений:

В течении месяца влажность воздуха во всех комнатах сравнялась и пришла в норму.

Цветок №1 (влажность в норме):

10 мая – 26 августа:

Пожелтевшие и сухие листья постепенно отпадают. Вырастают новые молодые здоровые листья. Завязались новые бутоны и крупные здоровые цветки. По внешним данным сам цветок оживился и выглядит здоровым.

Цветок №2: (влажность в норме):

10 мая – 26 августа:

Внешний вид фиалок соответствует норме здорового растения. Листья насыщенные. Цветение обильное и продолжительное.

Цветок №3 (влажность в норме):

10 мая –  26 августа:

Листья и цветы с пятнами гнили постепенно отпали. Появились молодые здоровые листья и цветки. Цветение обильное. Запах гнили прошел. Цветок выглядит здоровым.

Итоговый результат:

Наблюдение за цветами комнатной фиалки при разной влажности воздуха показали следующее. Влажность воздуха имеет большое значение для роста, развития и цветения комнатной фиалки. Причем для цветка неблагоприятным является как высокая, так и низкая влажность. При высокой низкой цветок постепенно засыхает, при высокой влажности начинает гнить. Причем, если влажность приходит в норму, больной цветок так же начинает постепенно приходить в норму. Больные листья и цветки опадают, на их месте появляются новые здоровые листья и цветки. Появляется яркий окрас листьев. Цветение увеличивается и приходит в норму.

Так же отмечу, что во время эксперимента я наблюдала и за изменениями своего организма. Находится в комнате с нормальной влажностью, было лучше и приятнее. Было легко дышать.

В комнате с низкой влажностью начинало першить в носе и горле, часто начинался кашель.

В комнате с высокой влажность, было тяжело находиться, воздух был удушливый.

Заключение

В результате работы по данной теме мы убедились, что влажность воздуха играет большую роль в жизни человека и в природе. Причем вредны все отклонения от нормы, вредна как низкая влажность, так и высокая. Так, при низкой влажности растения начинаю сохнуть и могут погибнуть, а состояние человека ухудшается, появляется сухость в носу и горле и кашель. Высокая влажность, так же вредна для организма человека, а у растений (например, фиалки) вызывает гниение. Необходимо постоянно поддерживать определенную влажность воздуха. Для этого необходимо проводить контроль влажности воздуха, например, используя психрометр и в случае изменения применять увлажнители.  

Литература

1. Покровский А.А. Учебное оборудование по физике в школе. М.: Просвещение, 1973.

2. Увлажнитель воздуха своими руками http://vk.com/video-61556252_166806687

3. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. М.: Просвещение, 1988.

4. Б.Б. Буховцев, Климонтович Ю.Л., Мякишев Г.Я. Физика. 9 класс. М.: Просвещение, 1982.

5. Влажность воздуха для людей и растений. http://www.promgidroponica.ru/index.php?q=node/252

6. Волшебный мир фиалок. https://fialkifromsveta.wordpress.com/