Исследование на тему «Мониторинг влажности школьных помещений»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №5 с углубленным

изучением химии и биологии.

Исследование  на тему:

«Мониторинг влажности школьных помещений»

                                                                                                 Выполнил:

                                                                                      Емельянов Валерий

                                                                                      Ученик 11 Т класса

                                                                                       Руководитель:

                                                                                       Куракова Надежда

                                                                                       Александровна,

                                                                                       учитель физики.

г. Старая Русса

Содержание:

• Введение
• Теоретическая часть
• Практическая часть
• Вывод
• Литература

1.Введение.

Влага является одним из обязательных компонентов всех живых организмов на земле, окружающей нас биосферы, а ткже большинство материалов, используемых человеком.  От влажности зависят физические, химические, механческие и технологические свойства значительной части неметаллических материалов. Почти во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, энеретки и строительстве применяются процессы сушки и увлажнения предназначенные для изменения влажности материалов.

Также для хорошего самочувствия человека совершенно небезразлично насколько водяной пар, содержащийся в воздухе, далек от насыщения. Если в воздухе содержиться мало водяных паров, то это создает чувство сухости во рту, одежда электризуется и липнет к телу. Если же пар, содержащийся в воздухе, наоборот, почти насыщен, то при малейшем понижении темпиратуры наступт конденсация пара, и все предметы покроются капельками влаги.

Наиболее благоприятной для человека является относительная влажность воздуха 40-60%.  Чтобы достичь этот показатель в помещениях проводят вентиляцию, ставят приборы, конденсирующие воздух.

2.Теоретическая часть.

2.1 Общие сведения.

Влажность воздуха, содержание в воздухе водяного пара, одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Влажность воздуха имеет большое значение прик некоторых технологических процессах, лечения ряда болезней, хранении и проведении искусства, книг и т.д.

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

Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от темпиратуры испаряющей поверхности и от относительной влажности воздуха. Насыщенный воздух не может вместить больше пара, если температура его не повысится. При повышении темпиратуры, 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, взвешеннфх в воздухе. В сильно загрязненном воздухе образуется густойтуман с примесью дымка – смог.

Облака.

Облака образуются при конденсации водяного пара при поднимающемся воздухе вследствии его охлаждения. Высота их образования зависит от температуры относительной влажности воздуха. При дотижении им высоты, на которой насыщение станет полным (100%) начинается конденсация и облакообразование. Если восходящий воздух встретит теплый слой (инверсия), подъем прекращается, воздух не достигает границы конденсации т обалака не образуются.

Облака находятся в постоянном движении, опскаясь ниже границы конденсации, они испоряются. Облака могут состоять из мелких капелек или кристаликов, чаще всего они смешанные.

Степень покрытия неба облаками – облачность измеряется в баллах. Полная облачность – 10 баллов. В среднем на Земле половина неба закрыта облаками. Над океаном она больше, чем над сушей, так как там больше влаги в воздухе.

Облачной покров содержит солечную радиацию, идущую к земной поверхности, отражает и рассеивает её. Одновременно облака задерживают тепловые излучения земной поверхности в атмосфере. Поэтому влияние облачности ни климат велико.

От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температура тела постоянной. В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико, роль его в атмосферных явлениях значительна. Каонденсация водяного пара приводит к образованию облако и последующему выпаданию осадков. При этом выделяется большое количество теплоты, и наоборот , испарение воды сопровождается поглощением теплоты.

2.2 Определение понятия влажность.

Влажность обычно характеризуются количеством воды в веществе, выраженным в процентах от первоначальной массы влажного вещества (массовая влажность) или её объема (объемная влажность)

Абсолютая влажность – количество воды, отнесенным к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины.

Относительная влажность характеризует содержание влаги относительно максимального количества влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия. Обычно относительную влажность измеряют в процентах от максимума.

2.3.Методы определения.

Титратор Карла Фишера

Установление степени влажности многих продуктов, материалов и т.п. имеет важное значение. Только при определенной влажности многие тела(зерно, цемент и др.) являются пригодными для той цели, которой они предназначены. Жизнидеятеоьность животных и растительных организмов возможна только при определенных границах влажности. Влажность может вносить существенную погрешность в вес предмета.

Измерение влажности определяется высушиванием влаги и титрованием влаги по Карлу Фишеру. Эти способы являются первичными. Помимо них разработано множество других, которые калибруются по результатам измерений влажности первичными споособами и по стандартным образцам влажности.

Влажность воздуха – величена, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы Земли.

2.4.ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Для измерения влажности воздуха используются  такие приборы, как гигрометр и психрометр.

2.4.1.ГИГРОМЕТР

Гигрометр — измерительный прибор для определения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: весовой, волосной, плёночный, конденсационный и прочих.

2.4.1.1.Весовой гигрометр

Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

2.4.1.2.Электролитический гигрометр

В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.

Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха.

2.4.1.3.Конденсационный гигрометр

Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на Пельтье эффекте, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микротермометром.

На данном рисунке изображен конденсационный гигрометр. С помощью гигрометра измеряют точку росы – температуру, до которой необходимо охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.

     Замечают температуру окружающего воздуха и, записав ее, начинают продувать воздух через эфир, надавливая на грушу. В то же время внимательно следят за полированной поверхностью дна камеры, сравнивая ее с поверхностью кольца.
    В момент появления росы (налета) записывают показание термометра, прекращают продувание и замечают температуру исчезновения налета. Средняя из двух отмеченных температур и дает «точку росы». Получив значение «точки росы», ищут в таблице цифру, соответствующую найденной температуре. Эта цифра дает количество (в граммах) водяных паров, содержащихся в 1м3 воздуха в момент наблюдения, т.е. абсолютную влажность воздуха

Всё большее распространение находят электролитические гигрометры с подогревом, действие которых основано на принципе измерения точки росы над насыщенным соляным раствором (обычно хлористым литием), которая для данной соли находится в известной зависимости от влажности. Чувствительный элемент состоит из термометра сопротивления, на корпус которого надет чулок из стекловолокна, пропитанный раствором хлористого лития, и двух электродов из платиновой проволоки, намотанных поверх чулка, на которые подаётся переменное напряжение.

2.4.1.4Волосной и пленочный гигрометры

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке.

Действие волосяного гигрометра (от греческого слова hygros — влажный) основано на том, что обезжиренный человеческий волос в условиях высокой влажности удлиняется, а при низкой влажности сокращается.

2.4.2.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

На данный момент появились более современные, электрические приборы для измерения влажности, они более просты в использовании, чем привычные гигрометры и психрометры и могут в себе сочетать функции обоих этих измерительных аппаратов.

3.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1.Описание опыта

1. Рассчитаем объем школьных помещений, выбранных для мониторинга:

2. Измерим температуру воздуха при помощи сухого и влажного термометров , .

3. Найдем разницу температур:

4. По психрометрической таблице найдем относительную влажность .

5. Используя таблицу «Зависимость давления  насыщенного водяного      пара от температуры t» найду  для данной температуры каждого класса

6. Использую формулу относительной влажности  = найду давление Р – водяного пара при данной температуре t2  каждого класса:

Найдем массу водяного пара в помещениях, используя уравнение Клапейрона-Менделеева:

RT

      7. Выражу массу из данного уравнения:

 8.Температуру t2 переведу из градусов Цельсия в Кельвины по формуле:

T=t+273K

       9. Рассчитаю массу m водяного пара по формуле:

        Произведя все необходимые измерения, самые было определено, что сухие этажи – второй и третий. Но из-за протечки в некоторых классах третьего этажа, влажность в этих помещениях значительно выше. Следовательно, так как мы живем на северо-западе страны и у нас достаточно высокая влажность воздуха, то наиболее благоприятны для длительного нахождения в помещении – классы второго и третьего этажа без протечек. Излишняя же влажность воздуха может вызвать различные заболевания дыхательных путей, в т.ч. и туберкулез.

4 Вывод

В своем реферате я рассмотрел влияние влажности на здоровье и быт человека, рассмотрел как изменяется влажность в течение дня. Изучил приборы с помощью которых можно измерить влажность в помещении. Провел мониторинг влажности помещений на различных этажах школы и выяснил какие из них наиболее комфортные.

Мне очень понравилось работать над выбранной темой реферата. Я узнал много нового и интересного о влажности воздуха и считаю, что влажность – это одна из самых важных характеристик окружающей среды.

5 Список литературы

1. Брилев Д.В. Физика. ООО «ТД «Издательство Мир книги» 2006г.

2. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. Издательство «Просвещение» 1974г.

3. Куприн М.Я. Физика в сельском хозяйстве. Издательство «Просвещение» 1985г.

4. Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. Издательство «Просвещение» 1996г.

5. Перельман Я.И. Занимательная физика. Издательство «Наука» 1986г.