работа представленна на научно-исследовательскую конференцию "Шаг в будущее".
В работе дано теоретическое обоснование темы, изложена методика исследования. Представлен теоретический и практический материал по измерению влажности воздуха. Рассмотрена значимость и влияние влажности воздуха на здоровье человека и доказано, что не следует пренебрегать такой составляющей, как влажность воздуха.
Вложение | Размер |
---|---|
referat_vlazhnost_vozdukha.doc | 791.5 КБ |
Городская научно-исследовательская конференция школьников
«Шаг в будущее»
Секция «Физика»
Влажность воздуха и её влияние
на здоровье человека.
Автор: Танатарова Марина Николаевна,
ученица 8 А класса
МБОУ СОШ №1
Руководитель: Агаева Валентина Алексеевна,
учитель физики 2 квалификационной категории
МБОУ СОШ№1
г. Когалым, 2012 г.
Содержание
Введение
I. Теоретическая часть
1. Физические расчеты и параметры влажности воздуха………………….4
1.1. Парциальное давление водяного пара…………………………4
1.2. Абсолютная влажность……………………………….…………5
1.3. Относительная влажность……………………………………....5
1.4. Точка росы……………………………………………………….5
1.5. Гигрометр………………………………………………………..6
1.6. Волосной гигрометр…………………………………………….6
1.7. Психрометр………………………………………………………7
2. Влияние влажности на комнатные растения……………………..……….7
2.1.Признаки, свидетельствующие о недостатке влажности
воздуха………………………………………………………….8
2.2. Как увеличить влажность воздуха……………………………8
2.3 Опрыскивание…………………………………………..……....9
3. Приборы и устройства, с помощью которых можно
увеличить влажность воздуха………….…………....9
4. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека………….10
II. Наблюдения и опыты……………………………………….…11
Заключение………………………………………………………….14
Введение
Какая нормальная температура должна быть в комнате? Почти любой из нас ответит на этот вопрос точно в цифрах, не слишком задумываясь. А влажность? Ведь это не менее важный показатель комфорта. Часто мы заботимся только о том, чтобы в комнате было достаточно тепло и светло, а о влажности не задумываемся. Беспокоить может только сырость, когда появляется плесень. А между тем, зимой и летом во время работы отопления или кондиционеров, воздух содержит слишком мало влаги для нормального самочувствия человека, комнатных растений, мебели, музыкальных инструментов.
Воздух – неотъемлемая часть в жизни каждого человека – это один из источников жизни. Человек не может жить без воздуха. А что такое воздух, из чего он состоит и как влияет на человека? Изучение и измерение влажности воздуха и ее влияние на жизнедеятельность человека – основная цель моей работы.
Задачи:
Актуальность: Влажность воздуха является одним из важнейших параметров атмосферы, который определяет насколько комфортно чувствует себя человек в данный момент времени и частоту заболеваний.
Методы исследования: наблюдение, эксперимент, изучение литературы.
Объект – школьные помещения (классы, библиотека, спортзал, столовая)
От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.
Влажность влияет не только непосредственно на самого человека, но на окружающий его мир. Хранение произведений искусства, книг требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры (прибор для измерения влажности). Для разных продуктов питания тоже существует определенная влажность, при которой они сохранятся свежими намного дольше. Поэтому первой задачей исследований было измерение влажности воздуха в разных помещениях нашей школы: в предметных кабинетах, в компьютерном классе, в столовой и в спортзале. Мы знаем, что большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты, и наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты. Для рассмотрения этого вопроса была поставлена задача изучения недельного прогноза погоды. Таким образом, каждый человек должен знать каким воздухом он дышит и соответствует ли его концентрация для хорошего самочувствия и здоровья.
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. Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять ее.
Влажность – мера содержания водяных паров в воздухе. Относительная влажность – отношение количества воды, содержащегося в воздухе при данной температуре, к максимальному количеству воды, которое может содержаться в воздухе при данной температуре в виде пара. Относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает,чтобы при данных условиях началась конденсация, т.е. превращение пара в жидкость.
Воздух с влажностью:
Идеальная влажность в жилом помещении 40-60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, происходит сильное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма, однако является нагрузкой на организм. [1]
Содержание водяного пара в воздухе – его влажность – характеризуется рядом величин.
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 , 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 называют выраженное в процентах отношение парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:
= p/р0*100%.
Воспользовавшись уравнением, можно для относительной влажности получить еще одну формулу: = /0*100%, где - абсолютная влажность, а 0 – 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. [2]
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. Это легко понять, если посмотреть на график зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры.
Пусть при температуре t1 парциальное давление водяного пара равно р1. Состояние пара изобразится при этом точкой А. Если охладить воздух до температуры tr при р1 = const, то пар станет насыщенным и его состояние изобразится точкой В.
Температура tr, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.
0
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.
Точку росы определяют с помощью прибора, называемого конденсационным гигрометром. Гигрометр представляет собой металлическую коробку, передняя стенка которой хорошо отполирована. Коробка окружена полированным кольцом, отделенным от нее 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. Это и есть точка росы, так как появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. [4]
Определение точки росы - наиболее точный способ измерения относительной влажности.
Действие гигрометра другого типа – волосного – основано на способности обезжиренного человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности. При помощи волосного гигрометра можно непосредственно измерять относительную влажность воздуха. Между двумя металлическими стойками (1) укреплен обезжиренный человеческий волос. Один конец волоса закреплен на верхнем штифте, которым можно с помощью гайки регулировать натяжение волоса. Другой конец волоса нагружен небольшой гирькой и перекинут через блок, на котором укреплена стрелка (2) с противовесом. При изменении влажности воздуха длина волоса изменяется и стрелка по шкале (3) указывает относительную влажность воздуха в процентах.
Волосной гигрометр применяют в тех случаях, когда в определении влажности воздуха не требуется большой точности. (Приложение 3, рис. 2)
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. [4]
Холодный воздух быстро насыщается парами воды, поэтому зимой воздух обычно достаточно влажный. Когда этот холодный воздух подогревается батареей центрального отопления, его способность насыщаться парами воды значительно возрастает, и по мере того, как комната нагревается, влажность воздуха уменьшается и воздух становится суше; иными словами, относительная влажность воздуха падает. В комнате с центральным отоплением в середине зимы воздух может быть таким же сухим, как в Сахаре. Очень немногие растения хорошо переносят такие условия. Многие декоративнолистные растения и большинство декоративноцветущих растений страдают, если им не повысить влажность воздуха вокруг листьев. Само собой разумеется, этих трудностей можно избежать, если обеспечить растениям влажную атмосферу, поселив их на кухне, в ванной или в террариуме, но в гостиной воздух для них все равно будет очень сухим. Для повышения влажности воздуха в комнате можно пользоваться увлажнителем, но чаще всего применяют один из описанных ниже способов, создающих влажный микроклимат вокруг растений, в то время как воздух в остальной части комнаты при этом остается по-прежнему сухим. |
Большинство растений привыкло к более влажному воздуху, чем тот, что окружает их в наших квартирах. От недостатка воды в воздухе они страдают гораздо чаще, чем от ее избытка. В сухом воздухе растения начинают испарять через устьица на листьях больше воды, и их водный баланс нарушается:Листья сморщиваются или скручиваются.
Кончики листьев становятся коричневыми и засыхают. Это часто можно наблюдать, например, у фикуса Бенджамина, нефролеписа, а также циперуса. Молодые листья развиваются не полностью. Бутоны не раскрываются или опадают. (Приложение 3, рис. 3)
Некоторые вредители особенно часто поражают растения, если воздух слишком сухой. К ним относятся, в первую очередь, паутинные клещики, трипсы и белокрылка. [6]
Опрыскивать комнатные цветы не только можно, но и полезно. Опрыскивание комнатных растений увеличивает влажность воздуха, спасает растение от перегрева, очищает растение от пыли и предотвращает появление паутинного клеща. К сожалению не все комнатные цветы можно опрыскивать, некоторые экземпляры бояться опрыскивания. К таким комнатным цветам относится бегония, глоксиния. Для повышения влажности таких комнатных цветов можно опрыскивать воздух около растения. Для опрыскивания цветов лучше всего использовать пульверизатор, он распылит воду на мелкие капельки по всей поверхности растения. Для опрыскивания применяйте только теплую отстоянную воду. Никогда не опрыскивайте цветок, если на него падают солнечные лучи. Капельки воды на солнце работают как лупа и вызывают точечные ожоги. В холодные периоды года желательно проводить опрыскивание комнатных растений в утренние часы, листья успеют подсохнуть до наступления темноты и понижения температуры.
3. Приборы и устройства при помощи, которых можно увеличить влажность воздуха
Паровой увлажнитель работает по принципу «горячего» испарения, вода при помощи двух электродов нагревается, достигая максимальной температуры, и преобразуется в пар.специальные элементы нагревают воду и переводят ее в состояние пара, который в дальнейшем распространяется по помещению, увлажняя воздух
В ультразвуковых увлажнителях с ионизатором, вода попадает на специальную пластину, которая с помощью ультразвукового излучения разбивает ее на мелкие частицы и распыляет их по комнате, тем самым увлажняя воздух. Сухой воздух всасывается вентилятором из помещения, проходит через «облако», состоящее из микроскопических частичек воды и воздуха, и подается в помещение в виде холодного и влажного тумана.
Увлажнители с очисткой воздуха - Климатический комплекс — отличная находка для тех, кто хочет одновременно увлажнить воздух в помещении и очистить его от вредных примесей.
Принцип его работы аналогичен увлажнителям других типов: вентилятор прогоняет воздух через испаритель, в результате чего она испаряется и насыщает воздух водяными парами — происходит естественное увлажнение.
Традиционные (классические) увлажнители воздуха работают по принципу «холодного» испарения. Вода заливается в бачок прибора, откуда она попадает на специальные испарительные элементы. Встроенный вентилятор засасывает сухой воздух из помещения и прогоняет его через испаритель. Таким образом, происходит естественное увлажнение воздуха.
(Приложение 3, рис. 4)
4. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
Влажность воздуха, существенно влияя на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для жизнедеятельности человека.
Влажность воздуха играет большую роль в жизни растений и живых организмов. Чем выше влажность, тем скорость испарения меньше. Если влажность воздуха равна 100%, то испарения нет. [5]
II. Наблюдения и опыты
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, столовой, библиотеке и т. д.
Относительная влажность воздуха была измерена с помощью психрометра. Прибор устанавливался в исследуемых кабинетах на 30 минут и, по истечении времени снимались показания.
Место определения влажности | tсух, оС | tвл,оС | Δt,оС | φ, % |
Каб. 213 | 24 23 23 | 15 16 15 | 9 7 8 | 37 42 35 |
Столовая | 23 21 23 | 17 16 17 | 6 5 6 | 50 55 50 |
Библиотека | 24 23 23 | 16 14 13 | 8 9 10 | 37 28 21 |
Место определения влажности | tсух, оС | tвл,оС | Δt,оС | φ, % |
До увлажнения | 24 | 15 | 9 | 37 |
После увлажнения | 24 | 16 | 8 | 43 |
До увлажнения | 23 | 14 | 9 | 28 |
После увлажнения | 23 | 16 | 7 | 42 |
До увлажнения | 23 | 15 | 8 | 35 |
После увлажнения | 23 | 16 | 7 | 42 |
Болезни органов дыхания | 1 кл | 2 | 3 | 4 | 5 кл | 6 кл | 7 кл | 8 кл | 9 кл | 10 кл | 11 кл | Всего чел. |
За 2011 г | 37 | 38 | 51 | 37 | 37 | 34 | 49 | 36 | 44 | 20 | 12 | 395 |
ОРЗ | 31 | 31 | 42 | 32 | 19 | 23 | 26 | 33 | 41 | 11 | 6 | 295 |
ангина | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 8 | |||||
ОРВИ | 22 человека |
ОРЗ | 14 человек |
Бронхит | 1 человек |
Фарингит | 3 человека |
Трахеит | 4 человека |
Тонзилит | 0 |
Здоровы | 76 человек |
Всего | 98человек |
По результатам работы были сделаны основные выводы.
Для улучшения состояния влажности в кабинетах мы рекомендуем:
Заключение
Поработав над этой темой, я пришла 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 20-25С 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.
Родиной многих наших комнатных растений являются влажные тропические леса, поэтому многим растениям приходится очень трудно в сухом воздухе наших домов и квартир с отоплением. От недостатка воды в воздухе они страдают гораздо чаще, чем от ее избытка. Существует несколько способов повышения влажности воздуха в комнате, которые тоже рассмотрены в моей работе.
В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определенная влажность.
Хранение произведений искусства и книги также требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне.
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, я выяснила, отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов. Измерения и показания занесены в таблицу.
В результате чего было выявлено следующее: относительная влажность воздуха возрастает с высотой этажа; в большинстве кабинетов влажность воздуха ниже нормы, а это может приводить к раздражению слизистых органов дыхания и, следовательно, к кашлю и нарушению работы легких. Следствием сухого воздуха является подверженность организма простудным инфекциям.
Вероятность заболеть после контакта с инфекцией значительно возрастает, если влажность воздуха меньше оптимальной. 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. Тема актуальна, так как нет ничего важнее на свете, чем здоровье людей.
Использованная литература:
"Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях"
Интернет ресурсы:
Приложение 1.
Санитарно-эпидемиологические правила СанПиН 2.4.2.1178-02
"Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях"
2.5. Требования к воздушно-тепловому режиму
2.5.2. При проектировании в здании общеобразовательного учреждения воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией, следует предусматривать автоматическое управление системами для поддержания в помещении в рабочее время расчетных уровней температуры и относительной влажности воздуха в пределах 40 - 60%.
Во внеучебное время в помещении поддерживается температура не ниже 15°C.
Температура воздуха, поддерживаемая в системе воздушного отопления, в рабочее время не должна превышать 40°C.
В учебных помещений # рециркуляция воздуха в системах воздушного отопления не допускается.
Отдельные системы вытяжной вентиляции следует предусматривать для следующих помещений (групп помещений): классных комнат и учебных кабинетов (при отсутствии воздушного отопления), лабораторий, актовых залов, бассейнов, тиров, столовой, медпункта, киноаппаратной, санитарных узлов, помещений для обработки и хранения уборочного инвентаря.
Воздухообмен в столовых рассчитывается на поглощение теплоизбытков, выделяемых технологическим оборудованием кухни.
2.5.4. Площадь фрамуг и форточек в учебных помещениях должна быть не менее 1/50 площади пола. Фрамуги и форточки должны функционировать в любое время года.
2.5.5. Учебные помещения проветриваются во время перемен, а рекреационные - во время уроков.
До начала занятий и после их окончания необходимо осуществлять сквозное проветривание учебных помещений. Длительность сквозного проветривания определяется погодными условиями согласно таблице 2.
В теплые дни целесообразно проводить занятия при открытых фрамугах и форточках.
Таблица 2
Длительность сквозного проветривания учебных помещений в зависимости от температуры наружного воздуха
Наружная температура, °C | Длительность проветривания помещения, мин. | |
в малые перемены | в большие перемены и между сменами | |
От +10 до +6 | 4-10 | 25-35 |
От +5 до 0 | 3-7 | 20-30 |
От 0 до -5 | 2-5 | 15-25 |
От -5 до -10 | 1-3 | 10-15 |
Ниже -10 | 1-1,5 | 5-10 |
2.5.6. Температура воздуха в зависимости от климатических условий должна составлять:
- в классных помещениях, учебных кабинетах, лабораториях - 18 - 20°C при их обычном остеклении и 19 - 21°C - при ленточном остеклении;
- в учебных мастерских - 15 - 17°C;
- в актовом зале, лекционной аудитории, классе пения и музыки, клубной комнате - 18 - 20°C;
- в кабинетах информатики - оптимальная 19 - 21°C, допустимая 18 - 22°C;
- в спортзале и комнатах для проведения секционных занятий - 15 - 17°C;
- в раздевалке спортивного зала - 19 - 23°C;
- в кабинетах врачей - 21 - 23°C;
- в рекреациях - 16 - 18°C;
- в библиотеке - 17 - 21°C,
- в вестибюле и гардеробе - 16 - 19°C.
2.5.7. Уроки физкультуры следует проводить в хорошо аэрируемых залах. Для этого необходимо во время занятий в зале открывать одно-два окна с подветренной стороны при температуре наружного воздуха выше + 5°C и слабом ветре. При более низкой температуре и большей скорости движения воздуха занятия в зале проводятся при открытых фрамугах, а сквозное проветривание - во время перемен при отсутствии обучающихся.
При достижении в помещении температуры воздуха в 15 - 14°C проветривание зала следует прекращать.
2.5.8. В помещениях общеобразовательных учреждений относительная влажность воздуха соблюдаться в пределах 40 - 60%.
2.5.9. В туалетных, помещениях кухни, душевых и мастерских оборудуется вытяжная вентиляция.
Вытяжные вентиляционные решетки следует ежемесячно очищать от пыли.
2.5.10. В мастерских для трудового обучения, где работа на станках и механизмах связана с выделением большого количества тепла и пыли, оборудуется механическая вытяжная вентиляция. Кратность воздухообмена составляет не менее 20 куб.м в час на 1 ребенка. Станки и механизмы должны отвечать требованиям санитарных норм и иметь соответствующие защитные приспособления.
Приложение 3
Рис. 2 Рис. 3
Рис. 4
Плавает ли канцелярская скрепка?
Тупое - острое
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, в которой Пух и Пятачок отправились на охоту и чуть-чуть не поймали Буку
Стеклянный Человечек
Лиса-охотница