Влажность воздуха и ее значение

XI республиканская научно – практическая конференция

школьников «Первые шаги в науку»

Направление: Физика    

Название работы: Влажность  воздуха и ее значение.

Автор работы: Шамилов Гамзат Газимагомедович.  

Место выполнения: п. Прикумский,

                         Муниципальное казенное образовательное учреждение

                          «Прикумская средняя общеобразовательная школа»                                                                                          

        Руководитель:

Рамазанова Халимат Умахановна, учитель физики и математики,

учитель первой квалификационной категории.                                        

2015

Содержание

Введение

1. Влажность воздуха

1.1. Водяной пар в атмосфере. Относительная влажность.

1.2. Измерение влажности воздуха.

2. Значение влажности

1. Влажность в природе,  производстве.
2. Влажность и наше здоровье.
3. Увлажнение воздуха.

Заключение.

Список литературы.

                      Введение   слайд-1                                                                                                          

Вода занимает около 71% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50% до 99,7% воды. Образно говоря, живые организмы  - это одушевленная вода. В атмосфере находится около 13-15 тыс. км3 воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. Атмосферный водяной пар влияет на погоду и климат Земли, а, значит, на самочувствие и здоровье человека.   В атмосфере нашей планеты вследствие всевозможных испарений содержится огромное количество водяных паров, особенно ближайших к земле слоях. Наличие водяных паров в воздухе является необходимым условием существования жизни на земном шаре. От уровня влажности и чистоты воздуха зависит хорошее самочувствие человека.слайд2

 Работа посвящена рассмотрению понятия влажности воздуха и ее значения в различных сферах жизнедеятельности человека.

Методы исследования, применяемые в работе - анализ условий взаимных превращений жидкостей и газов. условий, влияющих на влажность воздуха и сопоставительный анализ (измерение влажности воздуха в различных кабинетах школы). Слайд-3.

Для этого следует решить следующие задачи:

1. рассмотреть условия взаимных превращений жидкостей и газов;
2. определить факторы, влияющие на влажность воздуха в атмосфере;                                                                                    
3. исследовать, отвсечают ли санитарным нормам условия помещений школы.

Первая  глава посвящена формированию понятия влажности воздуха и исследованию факторов, влияющих на нее. В этой главе рассмотрены    способы измерения влажности.

Вторая  глава раскрывает значение влажности воздуха. Кроме того, в ней  анализируются результаты измерений влажности воздуха, проведенных  в помещениях школы.

1.Влажность воздуха  

1.1. Водяной пар в атмосфере. Относительная влажность.

Если бы водяной пар над Землей был насыщенным, испарение с поверхности человеческого тела практически прекратилось бы и тем самым была бы затруднена терморегуляция организма. Реально пар в атмосфере редко бывает насыщенным из-за нарушения равновесия процессов испарения и конденсации. Водяные пары могут переноситься ветром на большие расстояния, так что их конденсация происходит вдали от того места, где произошло испарение. Выделение значительного количества теплоты при конденсации паров (выпадение осадков) приводит к выравниванию климатических условий в достаточно удаленных друг от друга районах Земли.

При одной и той же температуре содержание в воздухе пара может изменяться в широких пределах: от нуля (абсолютно сухой воздух) до максимально возможного (насыщенный пар). Но в воздухе практически всегда имеется некоторое содержание водяного пара.

Содержание водяного пара в воздухе, т.е. его влажность можно характеризовать несколькими величинами.

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов 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.

Величину, измеряемую количеством водяного пара (в граммах), содержащегося в 1м3 воздуха, называют абсолютной влажностью воздуха. Иными словами, абсолютную влажность воздуха измеряют плотностью водяного пара, находящегося в воздухе  

Но, зная абсолютную влажность воздуха, еще нельзя определить, насколько он сух или влажен, поскольку последнее зависит и от температуры. Если температура низкая, то данное количество водяного пара в воздухе может оказаться очень близким к насыщению, т.е. воздух будет сырым. При более высокой температуре то же количество водяного пара далеко от насыщения, и воздух сухой.

Для суждения о степени влажности воздуха  вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, - относительную влажность.Сл-5

Относительной влажностью воздуха φ называют отношение парциального давления p водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению p0  насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.

φ =·100%

. Для вычисления относительной влажности пользуются значениями парциального давления при определенной температуре, приводимыми в соответствующих таблицах.

 Вода в атмосфере содержится в виде молекул (пар), капелек и кристалликов .

Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры испаряющей 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, при понижении, наоборот, в нем может начаться конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде пар, 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. Он состоит из мелких капелек или кристалликов, взвешенных в воздухе. В сильно загрязнённом воздухе образуется густой туман с примесью дыма - смог.

1.2. Измерение влажности воздуха.

 Относительную влажность определяют с помощью приборов, называемых гигрометрами и психрометрами. Слайд-6-7

Рассмотрим устройство и принцип действия гигрометра Ламбрехта. Прибор состоит из металлического цилиндра Ц, в который наливают эфир Э. в цилиндр опущены термометр и трубка, идущая от резиновой груши. Основание цилиндра О делают блестящим. Вокруг основания О крепится блестящее кольцо К, отделенное от цилиндра теплоизолирующей прокладкой.

При продувании грушей воздуха через эфир последний быстро испаряется, что приводит к понижению температуры цилиндра. Когда температура цилиндра становится равной точке росы, на основании цилиндра О появляется налет влаги (запотевание), что легко заметить, сравнивая блеск кольца К и основания О.

Допустим, что при температуре 200С с помощью гигрометра была определена точка росы 100С. Следовательно, при 100С пар стал насыщенным. Его давление р=1,23 кПа можно найти по таблице. Поскольку концентрация молекул пара не меняется при повышении температуры, то р=1,23 кПа и при температуре 200С. Но при температуре 200С давление насыщенного пара  р=2,34 кПа. Следовательно, при 200С

 φ =·100%=53%

Более простым и удобным прибором для определения относительной влажности воздуха является психрометр. Принцип его действия основан на том, что вода при испарении охлаждается. Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар со спиртом одного термометра обмотан тканью, опущенной в сосуд с дистиллированной водой. Сухой термометр показывает температуру в помещении. Влажный термометр регистрирует температуру испаряющейся воды, его температура ниже. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее идет испарение, тем меньше температура влажного термометра, тем больше разность между показаниями термометров. Зная эту разность, можно определить относительную влажность воздуха по психрометрической таблице, которая прилагается к психрометру.Слайд -9

2. Значение влажности

2.1. Влажность в природе, производстве

В атмосфере нашей планеты вследствие всевозможных испарений содержится огромное количество водяных паров, особенно ближайших к земле слоях. Содержание водяных паров в воздухе является необходимым условием существования жизни на земном шаре.

Чем меньше относительная влажность воздуха, тем быстрее идет испарение воды. В сухом воздухе, имеющем малую относительную влажность, испарение (и связанное с ним охлаждение) происходит быстро. В воздухе с большой относительной влажностью испарение замедляется и охлаждение незначительно. От влажности зависит интенсивность испарения влаги и с поверхности живых организмов. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Без знания влажности воздуха  невозможно сделать прогноз погодных условий, столь необходимый для сельского хозяйства, транспорта и ряда других отраслей народного хозяйства.

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.

В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определённая влажность. Избыточная влажность вредна для ряда производственных процессов, при хранении продуктов и материалов.

Хранение произведений искусств и книги особо требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях, картинных галереях, библиотеках на стенах можно видеть психрометры.

2.2. Влажность и наше здоровье

Ecли чeлoвeк нaxoдитcя в пoмeщeнии c cyxим вoздyxoм нeдoлгo, тo oн, кoнeчнo, этoгo нe зaмeтит. Ho ecли пpeбывaть в тaкoм пoмeщeнии пpoдoлжитeльнoe вpeмя, пoявляютcя нeкoтopыe диcкoмфopтныe oщyщeния. Пepвooчepeдным пpизнaкoм тoгo, чтo y вac в пoмeщeниe пepecyшeнный вoздyx, являeтcя cyxocть вo pтy и в пoлocти нoca. Kaк извecтнo пpocтyдa и нacмopк pacпpocтpaняютcя вoздyшнo-кaпeльным пyтeм, или пpи тecнoм кoнтaктe c бoльными. Oднa из ocнoвныx фyнкций кoжи и cлизиcтoй нoca быть пpeпятcтвиeм для бaктepий. Ecли кoжa и нocoглoткa cyxиe, тo бapьep cтaнoвитcя мeнee эффeктивным. Cлeдoвaтeльнo, вepoятнocть зaбoлeть вoзpacтaeт.
       Oтoлapингoлoгу чacтo пpиxoдитcя cтaлкивaтьcя c пocлeдcтвиями нeдocтaтoчнoй влaжнocти , oбщaяcь c пaциeнтaми, выяcняeтcя, чтo дoмa ycтaнoвлeны cтeклoпaкeты или мoщныe бaтapeи, чтo знaчитeльнo пoвышaeт тeмпepaтypy вoздyxa, нo тaкжe являeтcя пpичинoй пepecyшeннoгo вoздyxa. Heкoтopыe люди ycпeшнo peшaют пpoблeмy cyxoгo вoздyxa, caмocтoятeльнo yвлaжняя eгo, нaпpимep, paзмeщaя oкoлo бaтapeй cocyды  c вoдoй или иcпoльзyя cпeциaлизиpoвaнныe пpибopы.
         . Oчeнь вaжнo людям, cтpaдaющим acтмoй, бpoнxитaми, aллepгиeй нa пыль, нe пepeycepдcтвoвaть c yвлaжнeниeм вoздyxa. Heoбxoдимo пocтoяннo пpoвeтpивaть пoмeщeниe.

 Heoбxoдимo пoмнить, чтo бoльшинcтвo бoлeзнeй, тaкиx, кaк бpoнxит, acтмa, тyбepкyлeз, имeют тeндeнцию paзвивaтьcя тaм, гдe xoлoднo и cыpo, a не  там, где тепло и сухо.
           Bpaчи coвeтyют cнизить кoнтaкт c aллepгeнaми, чaщe пpoвeтpивaть пoмeщeниe, и чтo нeмaлoвaжнo пoддepживaть "зoнy кoмфopтa", тo ecть нyжнo cлeдить зa cooтнoшeниeм: тeмпepaтypa-влaжнocть-движeниe вoздyxa.
              Meдики yкaзывaют, чтo чeм вышe тeмпepaтypa вoздyxa, тeм бoльшe дoлжнa быть eгo влaжнocть. Oптимaльнaя oтнocитeльнaя влaжнocть вoздyxa дoлжнa быть oт 40 дo 60% пpи тeмпepaтype вoздyxa -18-20 ºC. C yвeличeниeм тeмпepaтypы вoздyxa, дoлжнa yвeличивaтьcя и oтнocитeльнaя влaжнocть вoздyxа.Существуют оптимальные  нормы микроклимата .Слайд-10-11

2.3. Увлажнение вoздyxa

Методы увлажнения воздуха просты ;  нyжнo чaщe пpoвeтpивaть пoмeщeниe, пoддepживaть oптимaльныe ycлoвия и чиcтoтy, чтoбы yмeньшaть кoличecтвo вдыxaeмoй пыли. B пoмeщeнии c cyxим вoздyxoм yбpaть пыль гopaздo cлoжнee oнa пpocтo paзлeтaeтcя вo вce cтopoны cвeтa, пpoдoлжaя пyтeшecтвoвaть пo вaшeмy жилищy. Ecли жe в пoмeщeниe иcпoльзoвaть yвлaжнитeль вoздyxa, тo вcя пыль бyдет oceдaть, ee лeгчe бyдeт coбpaть, a зaтeм выпpoвoдить из дoмa. Слайд-12
       

       Атмосферный водяной пар влияет на погоду и климат Земли, а, значит, на самочувствие и здоровье человека.Чем меньше относительная влажность воздуха,тем быстрее идет испарениес воды.В сухом воздухе, имеющем малую относительную влажность, испарение происходит быстро. В воздухе с большой относительной влажностью испарение замедляется и охлаждение незначительно.От влажности зависит интенсивность испарения влаги и с поверхности человека.А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.   Для оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25 0С наиболее благоприятная относительная влажность порядка 50%. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%.

В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40 – 60%). Умеренная влажность воздуха создает необходимые условия для нормальной жизни и деятельности человека.

Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. По требованиям СанПина в помещениях школ должна поддерживаться относительная влажность воздуха (40-60%). Исходя из этого, я исследовал, отвечают ли санитарным нормам условия наших кабинетов. Измерения проводились психрометром в предметных кабинетах, спортивном зале и столовой.Слайд 13

Как видно из таблицы,  условия школы в основном отвечают требованиям Санитарных правил и норм. В спортивном зале повышенную влажность воздуха можно объяснить низкой температурой, в столовой – постоянным приготовлением пищи . В кабинете биологии и химии относительная влажность воздуха превышает допустимое значение  из-за большого количества  комнатных цветов  Слайд-14

                                                           Заключение

Наличие водяных паров в воздухе является необходимым условием существования жизни на земном шаре. Впрочем, для животного и растительного мира неблагоприятен как сухой, так и слишком влажный воздух. Избыточная влажность вредна для ряда производственных процессов, при хранении продуктов и материалов. Оценка влажности воздуха, то есть количества содержащихся в нем водяных паров, важна для составления прогноза погоды, поскольку содержание водяных паров в атмосфере служит одним из важнейших факторов, определяющих погоду. Без знания влажности воздуха  невозможно сделать прогноз погодных условий, столь необходимый для сельского хозяйства, транспорта и ряда других отраслей народного хозяйства.

Атмосферный водяной пар влияет на погоду и климат Земли, а, значит, на самочувствие и здоровье человека. Нeмaлoвaжнo пoддepживaть "зoнy кoмфopтa", тo ecть нyжнo cлeдить зa cooтнoшeниeм: тeмпepaтypa-влaжнocть-движeниe вoздyxa. Для оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25 0С наиболее благоприятная относительная влажность порядка 50%. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%.

Heoбxoдимo пoмнить, чтo бoльшинcтвo бoлeзнeй, тaкиx, кaк бpoнxит, acтмa, тyбepкyлeз, имeют тeндeнцию paзвивaтьcя тaм, гдe xoлoднo и cыpo, a нe тaм, гдe тeплo и cyxo.

Хорошее самочувствие человека зависит от многих факторов,один из которых- необходимый уровень влажности и чистоты воздуха.

.

                                           Список литературы:

1. Абдурахманов С.Д. «Развитие интереса к физике». – М.: Просвещение, 2008 г.
2. Ланина И.Я. «Не уроком единым» - М.: Просвещение, 2005 г.
3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. «Физика. Учебник для 10 класса средней школы» - М: Просвещение, 2012г.
4. Перышкин А.В. Физика. 8 класс. Учебник.  . 13-е изд., стер. - М.: Дрофа, 2011.
5. “Гигиенические требования: Санитарные правила и нормы” – М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 2002г.
6. Практические данные.
7. Физика. Справочник школьника. – М.: «Слово», 2006 г.
8. Единая коллекция ЦОР.  [www документ] — URL: http://school-collection.edu.ru/
9. Медицинская библиотека  Hameleon.su. [www документ] — URL:  http://www.hameleon.su/2008_025_76_med.shtm