Влажность воздуха и ее влияние на жизнедеятельность человека
Влажность воздуха является одним из основных параметров микроклимата помещения и поэтому, меня очень заинтересовала проблема определения влажности воздуха в помещении школы. Данная работа была выставлена на Международный интернет-конкурс "Звезды нового века". Результаты участия размещены по следующему адресу:
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 issledovanie_vlazhnost111.doc | 209 КБ |
| issledovanie_vlazhnost111.doc | 187 КБ |
Предварительный просмотр:
Городское Управление образованием
Администрации городского округа Саранск
МОУ «Ялгинская общеобразовательная школа»
Городская научно-практическая конференция
«Школьники города – науке 21века»
Влажность воздуха
и ее влияние на жизнедеятельность человека
Выполнил: Акимова Мария, ученица 9 класса.
Руководитель: Н.Д.Ахметова,
учитель физики
Саранск, 2010
План работы
1. Введение. 3
2. Литературный обзор. 5
2.1. Физические расчеты и параметры влажности воздуха 5
2.1.1. Физические величины, характеризующие влажность воздуха 5
2.1.2. Прибор для измерения влажности воздуха 7
3. Влажность воздуха и ее значение 8
4. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека 8
5. Экспериментальная часть 11
5.1 .Методика проведения эксперимента 12
5.2. Результаты эксперимента 12
6. Выводы 14
7. Список используемой литературы. 16
1. Введение
В воздухе всегда есть 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 влияет не только непосредственно на самого человека, но на окружающий его мир. Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять её. Влажность воздуха является одним из основных параметров микроклимата помещения и поэтому, меня очень заинтересовала проблема определения влажности воздуха в помещении школы.
Воздух – неотъемлимая часть в жизни каждого человека – это один из источников жизни. Человек не может жить без воздуха. А что такое воздух, из чего состоит и как влияет на человека? Атмосферный воздух представляет с собой смесь различных газов и водяного пара. Важное значение для человека наряду с температурой и давлением атмосферы имеет количество в ней водяных паров. Изучение и измерение влажности воздуха и влияние ее на жизнедеятельность человека – основная цель нашей работы.
Проблема нашего исследования видится в необходимости выявления влажности воздуха в разных помещениях нашей школы и ее влиянии на жизнедеятельность человека
Задачи работы:
1. Изучение литературы по данной проблеме.
2. Изучение устройства и принципа работы психрометра.
2. Измерение влажности воздуха в разных помещениях школы и сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами.
4. Изучение влияния влажности воздуха на самочувствие человека.
3. Разработать способы повышения и понижения влажности в помещениях.
Объект исследования: процентное содержание влаги в помещениях школы.
Предмет исследования: влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
Методы работы: изучение литературы, наблюдения, сравнение и анализ, эксперимент.
База исследования : МОУ «Ялгинская СОШ».
Гипотеза исследования: если поддерживать в помещениях нормальную влажность воздуха, то можно обезопасить себя от негативных воздействий на организм повышенной и пониженной влажности.
Практическая значимость нашего исследования заключается в сформулированных способах повышения и понижения влажности воздуха.
Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для самообразования учащихся.
Актуальность нашего исследования заключается в том, что в последние годы среди учащихся школ 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.
Влажность влияет не только непосредственно на самого человека , но и на окружающий его мир. Хранение произведений искусств и книг в библиотеках требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах и в библиотеках можно видеть психрометры (прибор для измерения влажности). Первой задачей наших исследований на практике, это измерить влажность воздуха в разных помещениях нашей школы: в предметных кабинетах, в компьютерном классе, в столовой, в рекреациях. А также исследовать помещения, где находятся оборудования и информационно-передающие устройства.
Таким образом, каждый из нас должен знать каким воздухом он дышит и соответствует ли его концентрация для хорошего самочувствия и здоровья.
2. Литературный обзор
2.1. Физические расчеты и параметры влажности воздуха
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.
2.1.1.Физические величины, характеризующие влажность воздуха
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 (или упругостью) водяного пара. Парциальное давление p водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.
За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара ρ, 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.
Знание парциального давления водяного пара или 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 ϕ называют выраженное в процентах отношение парциального давления ρ водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:
Воспользовавшись уравнением, можно для относительной влажности получить еще одну формулу: ,где ρ - абсолютная влажность, а ρ0– плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.
Итак, для вычисления относительной влажности надо знать парциальное давление или плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и давление или 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.
При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его относительная влажность повышается, так как чем ниже температура, тем ближе парциальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара. В конце концов, пар становится насыщенным.
Температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.
Давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной точке росы, и есть парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере.
При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.
Точка росы также характеризует влажность воздуха, так как она позволяет определить парциальное давление водяного пара и абсолютную влажность с помощью таблиц, в которых представлена зависимость давления и плотности насыщенного водяного пара от температуры.
2.1. 2. Прибор для измерения влажности воздуха
Психрометр
Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и тем меньше разность показаний термометра. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур термометров с помощью специальных таблиц, называемых психрометрическими (приложение), можно определить относительную влажность воздуха. Психрометрами обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.
3.Влажность воздуха и ее значение
Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к тому количеству, которое может содержаться при данной температуре, - относительная влажность (%). Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.
Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнется конденсация – точка росы (Т°). 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 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, 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 загрязненном воздухе образуется густой туман с примесью дыма – смог.
От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.
Люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 45 до 55% при температуре 18 - 24°С. При низкой влажности может возникнуть сухость слизистых оболочек и дыхательных путей и, как следствие этого, развивается кашель и хрипота. В некоторых помещениях мы чувствуем себя не очень хорошо, хотя и не можем понять причины этого. Результаты опроса и наших наблюдений показали, что учащиеся нашей школы в среднем от 5 до 10 часов в сутки проводит в закрытых помещениях школы. Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, 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 предметных кабинетах и в компьютерном классе, столовой и т. д.
4. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
Влажность воздуха, существенно влияя на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для жизнедеятельности человека.
Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи уменьшается и поэтому затрудняется терморегуляция человеческого организма. В сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию слизистых оболочек дыхательных путей.
В воздухе с большой относительной влажностью испарение замедляется и охлаждение незначительно. Жара труднее переносится при высокой влажности воздуха. В этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги. Поэтому возможен перегрев тела, нарушающий жизнедеятельность организма. Для оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25°С наиболее благоприятна относительная влажность порядка 50%.
Таким образом, можно сделать следующий вывод:
- При низкой температуре и высокой влажности воздуха повышается теплоотдача и человек подвергается большему охлаждению
- При высокой температуре и высокой влажности воздуха теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена.
- Наиболее благоприятной для человека в средних климатических условиях является относительная влажность воздуха 40-60%.
- Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха и др.
Также следует отметить:
Температура для учебных помещений не должна быть ниже 16 – 18 ◦С для спортивного зала – 16◦С; для рекреаций, коридоров, лестничных пролетов, столовых – 14◦С. Относительная влажность воздуха в комнатах и школьных помещениях должна составлять 40 – 60.
Для хорошего самочувствия и здоровья необходимо, чтобы относительная влажность была в пределах от 40 до 60%. Оптимальная влажность составляет 45%.Однако в школах в зимние месяцы она часто не превышает 10 или 20%. Как показывают результады замеров относительной влажности в разных помещениях школы, с началом отопительного сезона влажность воздуха в помещениях значительно снижается. Такие условия вызывают быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Для ее поддержания в это время в комнате площадью 15 – 18 кв. м. должно испариться в сутки не менее 1 литра воды. Высокая влажность также при любой температуре плохо влияет на здоровье человека. Она может возникнуть из – за больших комнатных растений или нерегулярного проветривания. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%.
5. Экспериментальная часть
Для измерения влажности воздуха используют разные измерительные приборы. В нашем случае мы пользовались психрометрическим гигрометром – психрометром. Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться. В психрометре есть два термометра. Один – обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха, колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.
5.1 .Методика проведения эксперимента
Психрометр устанавливался на 30 мин в исследуемых кабинетах и , по истечении времени снимались показания. Вычисляется разность показаний между влажным и сухим термометром. Зная разность показаний сухого и влажного термометров и температуру окружающей среды с помощью психрометрических таблиц измеряем относительную влажность воздуха.
5.2. Результаты эксперимента
Определение влажности воздуха в разных помещениях школы до начала отопительного сезона
(15.09.10)
Место определения влажности (температура на улице - , относительная влажность - | В начале рабочего дня | В конце рабочего дня | ||||||
tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | |
Столовая | 16 | 15 | 1 | 90 | 20 | 19 | 1 | 90 |
Каб.2.5 (каб. физики) | 18 | 15 | 3 | 64 | 20 | 18 | 3 | 80 |
Каб.2.4(каб. географии) | 18 | 14 | 4 | 60 | 19 | 16 | 3 | 70 |
Каб.2.7. (каб.химии) | 21 | 18 | 3 | 70 | 22 | 20 | 2 | 80 |
Каб.3.5.(каб. биологии) | 18 | 15 | 3 | 64 | 20 | 18 | 2 | 80 |
Каб. 3.4(каб.ИКТ) | 20 | 17 | 3 | 70 | 21 | 18 | 3 | 72 |
Библиотека | 21 | 18 | 3 | 70 | 21 | 18 | 3 | 72 |
Каб.2.6 | 21 | 17 | 4 | 61 | 22 | 19 | 3 | 70 |
Рекреация (2эт.) | 20 | 15 | 5 | 50 | 21 | 17 | 4 | 60 |
Рекреация (3эт.) | 21 | 17 | 4 | 61 | 22 | 18 | 4 | 61 |
Спортзал | 14 | 12 | 2 | 80 | 16 | 15 | 1 | 90 |
Определение влажности воздуха в разных помещениях школы в период отопительного сезона
(15.10.10)
Место определения влажности (температура на улице - , относительная влажность - | В начале рабочего дня | В конце рабочего дня | ||||||
tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | |
Столовая | 21 | 18 | 3 | 73 | 22 | 20 | 2 | 80 |
Каб.2.5 (каб. физики) | 22 | 15 | 7 | 38 | 23 | 17 | 5 | 47 |
Каб.2.4(каб. географии) | 22 | 15 | 7 | 38 | 24 | 17 | 7 | 40 |
Каб.2.7. (каб.химии) | 22 | 15 | 7 | 38 | 24 | 17 | 7 | 40 |
Каб.3.5.(каб. биологии) | 24 | 18 | 7 | 49 | 25 | 20 | 5 | 58 |
Каб. 3.4(каб.ИКТ) | 22 | 16 | 6 | 50 | 23 | 18 | 5 | 56 |
Библиотека | 21 | 16 | 5 | 53 | 22 | 17 | 5 | 54 |
Каб.2.6 | 22 | 17 | 5 | 51 | 23 | 19 | 4 | 61 |
Рекреация (2эт.) | 22 | 15 | 7 | 38 | 22 | 15 | 7 | 38 |
Рекреация (3эт.) | 21 | 14 | 7 | 38 | 21 | 14 | 7 | 38 |
Спортзал | 23 | 16 | 7 | 40 | 24 | 17 | 7 | 40 |
6. Выводы.
Рассмотрев поставленные нами вопросы, мы пришли к выводу, что невидимый нами воздух (содержание в нем водяного пара) которым мы дышим и к которому мы привыкли, может влиять не только на самого человека, но и на все, что его окружает. В этой научно-исследовательской работе был изучен вопрос о влиянии влажности воздуха на жизнедеятельность человека.
Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. Жара труднее переносится при высокой влажности воздуха. В этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги. Поэтому возможен перегрев тела, нарушающий жизнедеятельность организма. В сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Для оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25°С наиболее благоприятна относительная влажность порядка 50%. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%.
Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха и др.
Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Исходя из этого, мы выяснили , отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов. Измерения проводились в предметных кабинетах, в компьютерном классе , в столовой и в спортивном зале. Измерения и показания занесены в таблицы.
Сняли показания психрометра в кабинете физики. Здесь особонеобходимо поддерживать влажность, так как могут возникнуть погрешности и помехи оборудований.
В результате чего было выявлено следующее: относительная влажность воздуха возрастает с высотой этажа; в некоторых помещениях влажность воздуха ниже нормы, а это может приводить к раздражению слизистых органов дыхания и, следовательно, к кашлю и нарушению работы легких. Было отмечено, что оптимальная влажность воздуха в кабинетах с большим количеством растений.
Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для самообразования учащихся.
Данное исследование необходимо продолжить выполняя замеры в зимний и весенний периоды.
По результатам работы были сделаны основные выводы:
1. Не во всех кабинетах влажность воздуха соответствует нормам.
2. К концу смены влажность воздуха в кабинетах повышается.
3. Влажность воздуха в столовой значительно повышена.
4. В кабинетах с большим количеством зеленых насаждений влажность воздуха максимально приближена к норме.
5. С началом отопительного сезона относительная влажность значительно понижается до недопустимых значений.
6. Состояние микроклимата школьных помещений оказывает влияние на самочувствие и здоровье учащихся: а) низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям; б) высокая влажность также трудно переносится при высокой температуре, в этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги и возможен перегрев тела.
Для улучшения состояния влажности в кабинетах мы рекомендуем:
1. Опрыскивание. С помощью этого простого и действенного метода можно увеличить влажность воздуха.
2. Увеличить в кабинетах количество зеленых насаждений. Листья зеленых растений испаряют воду и способствуют повышению влажности воздуха, а это улучшает самочувствие людей.
3. Устанавливать резервуары с водой между ребер радиатора
4. Применять электрические увлажнители воздуха. Он разбрызгивает маленькие капельки воды, которые сразу рассеиваются в воздухе, не оседая на растения, мебель, ковры, растения.
6. Список используемой литературы.
1. Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т.\Под ред. Г.С.Ландсберга. Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М.: Наука. 1985.
2. Курс общей физики,ч.2. Г.А.Зисман, О.М.Тодес, М. «Наука», 1965г.
3. Л.С.Жданов, Г.Л.Жданов.Физика для средних специальных учебных заведений. М. «Наука», 1984.
4. Физика: Учеб. Пособие для 10кл.шк. и классов с углубл. Изучением физики \Под ред. А.А.Пинского. – М.: Просвещение, 1983.
5. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. Для 10кл. общеобразоват. Учреждений. М.: Прсвещение, 2002.
Предварительный просмотр:
Городское Управление образованием
Администрации городского округа Саранск
МОУ «Ялгинская общеобразовательная школа»
Городская научно-практическая конференция
«Школьники города – науке 21века»
Влажность воздуха
и ее влияние на жизнедеятельность человека
Выполнил: Акимова Мария, ученица 9 класса.
Руководитель: Н.Д.Ахметова,
учитель физики
Саранск, 2010
План работы
1. Введение. 3
2. Литературный обзор. 5
2.1. Физические расчеты и параметры влажности воздуха 5
2.1.1. Физические величины, характеризующие влажность воздуха 5
2.1.2. Прибор для измерения влажности воздуха 7
3. Влажность воздуха и ее значение 8
4. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека 8
5. Экспериментальная часть 11
5.1 .Методика проведения эксперимента 12
5.2. Результаты эксперимента 12
6. Выводы 14
7. Список используемой литературы. 16
1. Введение
В воздухе всегда есть 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 влияет не только непосредственно на самого человека, но на окружающий его мир. Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять её. Влажность воздуха является одним из основных параметров микроклимата помещения и поэтому, меня очень заинтересовала проблема определения влажности воздуха в помещении школы.
Воздух – неотъемлимая часть в жизни каждого человека – это один из источников жизни. Человек не может жить без воздуха. А что такое воздух, из чего состоит и как влияет на человека? Атмосферный воздух представляет с собой смесь различных газов и водяного пара. Важное значение для человека наряду с температурой и давлением атмосферы имеет количество в ней водяных паров. Изучение и измерение влажности воздуха и влияние ее на жизнедеятельность человека – основная цель нашей работы.
Проблема нашего исследования видится в необходимости выявления влажности воздуха в разных помещениях нашей школы и ее влиянии на жизнедеятельность человека
Задачи работы:
1. Изучение литературы по данной проблеме.
2. Изучение устройства и принципа работы психрометра.
2. Измерение влажности воздуха в разных помещениях школы и сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами.
4. Изучение влияния влажности воздуха на самочувствие человека.
3. Разработать способы повышения и понижения влажности в помещениях.
Объект исследования: процентное содержание влаги в помещениях школы.
Предмет исследования: влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
Методы работы: изучение литературы, наблюдения, сравнение и анализ, эксперимент.
База исследования : МОУ «Ялгинская СОШ».
Гипотеза исследования: если поддерживать в помещениях нормальную влажность воздуха, то можно обезопасить себя от негативных воздействий на организм повышенной и пониженной влажности.
Практическая значимость нашего исследования заключается в сформулированных способах повышения и понижения влажности воздуха.
Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для самообразования учащихся.
Актуальность нашего исследования заключается в том, что в последние годы среди учащихся школ 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.
Влажность влияет не только непосредственно на самого человека , но и на окружающий его мир. Хранение произведений искусств и книг в библиотеках требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах и в библиотеках можно видеть психрометры (прибор для измерения влажности). Первой задачей наших исследований на практике, это измерить влажность воздуха в разных помещениях нашей школы: в предметных кабинетах, в компьютерном классе, в столовой, в рекреациях. А также исследовать помещения, где находятся оборудования и информационно-передающие устройства.
Таким образом, каждый из нас должен знать каким воздухом он дышит и соответствует ли его концентрация для хорошего самочувствия и здоровья.
2. Литературный обзор
2.1. Физические расчеты и параметры влажности воздуха
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.
2.1.1.Физические величины, характеризующие влажность воздуха
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 (или упругостью) водяного пара. Парциальное давление p водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.
За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара ρ, 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.
Знание парциального давления водяного пара или 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 ϕ называют выраженное в процентах отношение парциального давления ρ водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:
Воспользовавшись уравнением, можно для относительной влажности получить еще одну формулу: ,где ρ - абсолютная влажность, а ρ0– плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.
Итак, для вычисления относительной влажности надо знать парциальное давление или плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и давление или 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.
При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его относительная влажность повышается, так как чем ниже температура, тем ближе парциальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара. В конце концов, пар становится насыщенным.
Температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.
Давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной точке росы, и есть парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере.
При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.
Точка росы также характеризует влажность воздуха, так как она позволяет определить парциальное давление водяного пара и абсолютную влажность с помощью таблиц, в которых представлена зависимость давления и плотности насыщенного водяного пара от температуры.
2.1. 2. Прибор для измерения влажности воздуха
Психрометр
Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение и тем меньше разность показаний термометра. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур термометров с помощью специальных таблиц, называемых психрометрическими (приложение), можно определить относительную влажность воздуха. Психрометрами обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.
3.Влажность воздуха и ее значение
Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к тому количеству, которое может содержаться при данной температуре, - относительная влажность (%). Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.
Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнется конденсация – точка росы (Т°). 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 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, 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 загрязненном воздухе образуется густой туман с примесью дыма – смог.
От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.
Люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 45 до 55% при температуре 18 - 24°С. При низкой влажности может возникнуть сухость слизистых оболочек и дыхательных путей и, как следствие этого, развивается кашель и хрипота. В некоторых помещениях мы чувствуем себя не очень хорошо, хотя и не можем понять причины этого. Результаты опроса и наших наблюдений показали, что учащиеся нашей школы в среднем от 5 до 10 часов в сутки проводит в закрытых помещениях школы. Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, 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 предметных кабинетах и в компьютерном классе, столовой и т. д.
4. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
Влажность воздуха, существенно влияя на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для жизнедеятельности человека.
Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи уменьшается и поэтому затрудняется терморегуляция человеческого организма. В сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию слизистых оболочек дыхательных путей.
В воздухе с большой относительной влажностью испарение замедляется и охлаждение незначительно. Жара труднее переносится при высокой влажности воздуха. В этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги. Поэтому возможен перегрев тела, нарушающий жизнедеятельность организма. Для оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25°С наиболее благоприятна относительная влажность порядка 50%.
Таким образом, можно сделать следующий вывод:
- При низкой температуре и высокой влажности воздуха повышается теплоотдача и человек подвергается большему охлаждению
- При высокой температуре и высокой влажности воздуха теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена.
- Наиболее благоприятной для человека в средних климатических условиях является относительная влажность воздуха 40-60%.
- Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха и др.
Также следует отметить:
Температура для учебных помещений не должна быть ниже 16 – 18 ◦С для спортивного зала – 16◦С; для рекреаций, коридоров, лестничных пролетов, столовых – 14◦С. Относительная влажность воздуха в комнатах и школьных помещениях должна составлять 40 – 60.
Для хорошего самочувствия и здоровья необходимо, чтобы относительная влажность была в пределах от 40 до 60%. Оптимальная влажность составляет 45%.Однако в школах в зимние месяцы она часто не превышает 10 или 20%. Как показывают результады замеров относительной влажности в разных помещениях школы, с началом отопительного сезона влажность воздуха в помещениях значительно снижается. Такие условия вызывают быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Для ее поддержания в это время в комнате площадью 15 – 18 кв. м. должно испариться в сутки не менее 1 литра воды. Высокая влажность также при любой температуре плохо влияет на здоровье человека. Она может возникнуть из – за больших комнатных растений или нерегулярного проветривания. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%.
5. Экспериментальная часть
Для измерения влажности воздуха используют разные измерительные приборы. В нашем случае мы пользовались психрометрическим гигрометром – психрометром. Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться. В психрометре есть два термометра. Один – обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха, колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.
5.1 .Методика проведения эксперимента
Психрометр устанавливался на 30 мин в исследуемых кабинетах и , по истечении времени снимались показания. Вычисляется разность показаний между влажным и сухим термометром. Зная разность показаний сухого и влажного термометров и температуру окружающей среды с помощью психрометрических таблиц измеряем относительную влажность воздуха.
5.2. Результаты эксперимента
Определение влажности воздуха в разных помещениях школы до начала отопительного сезона
(15.09.10)
Место определения влажности (температура на улице - , относительная влажность - | В начале рабочего дня | В конце рабочего дня | ||||||
tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | |
Столовая | 16 | 15 | 1 | 90 | 20 | 19 | 1 | 90 |
Каб.2.5 (каб. физики) | 18 | 15 | 3 | 64 | 20 | 18 | 3 | 80 |
Каб.2.4(каб. географии) | 18 | 14 | 4 | 60 | 19 | 16 | 3 | 70 |
Каб.2.7. (каб.химии) | 21 | 18 | 3 | 70 | 22 | 20 | 2 | 80 |
Каб.3.5.(каб. биологии) | 18 | 15 | 3 | 64 | 20 | 18 | 2 | 80 |
Каб. 3.4(каб.ИКТ) | 20 | 17 | 3 | 70 | 21 | 18 | 3 | 72 |
Библиотека | 21 | 18 | 3 | 70 | 21 | 18 | 3 | 72 |
Каб.2.6 | 21 | 17 | 4 | 61 | 22 | 19 | 3 | 70 |
Рекреация (2эт.) | 20 | 15 | 5 | 50 | 21 | 17 | 4 | 60 |
Рекреация (3эт.) | 21 | 17 | 4 | 61 | 22 | 18 | 4 | 61 |
Спортзал | 14 | 12 | 2 | 80 | 16 | 15 | 1 | 90 |
Определение влажности воздуха в разных помещениях школы в период отопительного сезона
(15.10.10)
Место определения влажности (температура на улице - , относительная влажность - | В начале рабочего дня | В конце рабочего дня | ||||||
tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | tсух,0С | tвл,0С | Δt,0С | φ,% | |
Столовая | 21 | 18 | 3 | 73 | 22 | 20 | 2 | 80 |
Каб.2.5 (каб. физики) | 22 | 15 | 7 | 38 | 23 | 17 | 5 | 47 |
Каб.2.4(каб. географии) | 22 | 15 | 7 | 38 | 24 | 17 | 7 | 40 |
Каб.2.7. (каб.химии) | 22 | 15 | 7 | 38 | 24 | 17 | 7 | 40 |
Каб.3.5.(каб. биологии) | 24 | 18 | 7 | 49 | 25 | 20 | 5 | 58 |
Каб. 3.4(каб.ИКТ) | 22 | 16 | 6 | 50 | 23 | 18 | 5 | 56 |
Библиотека | 21 | 16 | 5 | 53 | 22 | 17 | 5 | 54 |
Каб.2.6 | 22 | 17 | 5 | 51 | 23 | 19 | 4 | 61 |
Рекреация (2эт.) | 22 | 15 | 7 | 38 | 22 | 15 | 7 | 38 |
Рекреация (3эт.) | 21 | 14 | 7 | 38 | 21 | 14 | 7 | 38 |
Спортзал | 23 | 16 | 7 | 40 | 24 | 17 | 7 | 40 |
6. Выводы.
Рассмотрев поставленные нами вопросы, мы пришли к выводу, что невидимый нами воздух (содержание в нем водяного пара) которым мы дышим и к которому мы привыкли, может влиять не только на самого человека, но и на все, что его окружает. В этой научно-исследовательской работе был изучен вопрос о влиянии влажности воздуха на жизнедеятельность человека.
Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. Жара труднее переносится при высокой влажности воздуха. В этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги. Поэтому возможен перегрев тела, нарушающий жизнедеятельность организма. В сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию слизистых оболочек дыхательных путей. Для оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25°С наиболее благоприятна относительная влажность порядка 50%. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%.
Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха и др.
Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Исходя из этого, мы выяснили , отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов. Измерения проводились в предметных кабинетах, в компьютерном классе , в столовой и в спортивном зале. Измерения и показания занесены в таблицы.
Сняли показания психрометра в кабинете физики. Здесь особонеобходимо поддерживать влажность, так как могут возникнуть погрешности и помехи оборудований.
В результате чего было выявлено следующее: относительная влажность воздуха возрастает с высотой этажа; в некоторых помещениях влажность воздуха ниже нормы, а это может приводить к раздражению слизистых органов дыхания и, следовательно, к кашлю и нарушению работы легких. Было отмечено, что оптимальная влажность воздуха в кабинетах с большим количеством растений.
Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для самообразования учащихся.
Данное исследование необходимо продолжить выполняя замеры в зимний и весенний периоды.
По результатам работы были сделаны основные выводы:
1. Не во всех кабинетах влажность воздуха соответствует нормам.
2. К концу смены влажность воздуха в кабинетах повышается.
3. Влажность воздуха в столовой значительно повышена.
4. В кабинетах с большим количеством зеленых насаждений влажность воздуха максимально приближена к норме.
5. С началом отопительного сезона относительная влажность значительно понижается до недопустимых значений.
6. Состояние микроклимата школьных помещений оказывает влияние на самочувствие и здоровье учащихся: а) низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям; б) высокая влажность также трудно переносится при высокой температуре, в этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги и возможен перегрев тела.
Для улучшения состояния влажности в кабинетах мы рекомендуем:
1. Опрыскивание. С помощью этого простого и действенного метода можно увеличить влажность воздуха.
2. Увеличить в кабинетах количество зеленых насаждений. Листья зеленых растений испаряют воду и способствуют повышению влажности воздуха, а это улучшает самочувствие людей.
3. Устанавливать резервуары с водой между ребер радиатора
4. Применять электрические увлажнители воздуха. Он разбрызгивает маленькие капельки воды, которые сразу рассеиваются в воздухе, не оседая на растения, мебель, ковры, растения.
Данная работа была выставлена на международный интернет-конкурс «Звезды нового века».
Сайт итогов конкурса:
http://znv.ru/results.php?kid=1423&knum=3
6. Список используемой литературы.
1. Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т.\Под ред. Г.С.Ландсберга. Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М.: Наука. 1985.
2. Курс общей физики,ч.2. Г.А.Зисман, О.М.Тодес, М. «Наука», 1965г.
3. Л.С.Жданов, Г.Л.Жданов.Физика для средних специальных учебных заведений. М. «Наука», 1984.
4. Физика: Учеб. Пособие для 10кл.шк. и классов с углубл. Изучением физики \Под ред. А.А.Пинского. – М.: Просвещение, 1983.
5. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. Для 10кл. общеобразоват. Учреждений. М.: Прсвещение, 2002.
Три коробки с орехами
Пейзаж
Два Мороза
Неньютоновская жидкость
Нарисуем попугая цветными карандашами