Научно - исследовательская работа "Влажность воздуха и ее изменение"

                         Влажность воздуха.  Изменение влажности воздуха

Оглавление

Введение

Воздух – главная составляющая часть в жизни каждого человека.  И от его состава зависит нормальное существование человеческого организма.

Влажность воздуха – один из основных параметров воздушной среды, влияющий на здоровье человека, обеспечение комфортных условий его быта и работы.

 Как-то раньше зимой, когда болела моя младшая сестра, я обратил внимание, что мама ставит на стол у ее кровати кружки с водой, развешивает мокрые полотенца и заинтересовался, для чего она это делает. Так я узнал о таком явлении, как влажность и о его значении для здоровья человека, особенно детей. Меня заинтересовал этот вопрос, и когда на уроках физики мы изучали тему «Влажность воздуха», я решил изучить его более подробно. Мне хотелось узнать, каково влияние влажности на организм человека, на условия его жизни и как можно  ее изменить.

Непосредственно был произведен поиск в Интернете для выбора и покупки устройства. К сожалению, цены на увлажнители воздуха достаточно велики, и не каждый в состоянии приобрести его.

        В связи с этим мы были озадачены следующим вопросом: можно ли собрать увлажнитель воздуха в домашних условиях, экономя при этом деньги? Таким образом, у нас возникла потребность в изучении этого вопроса.

Прежде всего, мы поставили перед собой цель: изучение влияния влажности воздуха на здоровье человека и создание увлажнителя воздуха в домашних условиях из подручных средств.

Для достижения поставленной цели были определены задачи:

1. Исследовать материал по данной теме.
2. Создать схему  самодельного устройства для увлажнения воздуха.
3. Проверить его работу с помощью психрометра.

Актуальность работы заключается в том, что устройство, изготовленное своими руками, затраты которого обходятся намного дешевле, чем заводской аналог, повышают интерес к предмету, повышают общий уровень знаний и улучшают качество жизни.

Методы исследования:

1. Теоретические.
2. Эмпирические.

Объект исследования: влажность воздуха.

Предмет исследования: Возможность изготовления увлажнителя воздуха из подручных средств.

Гипотеза, лежащая в основе данного исследования: увлажнитель можно изготовить в домашних условиях, его использование позволит  улучшить качество жизни.

Теоретическая и практическая значимость работы: материалы исследования и готовый прибор могут быть использованы для повышения общего уровня знаний, для привлечения интереса к физике на уроках и внеурочных занятиях, при проведении лабораторных работ, улучшения качества жизни.

Глава 1. Влажность воздуха и ее значение в жизни человека

1.  Абсолютная и относительная влажность воздуха

Абсолютной влажностью воздуха называется количество влаги, содержащееся в кубическом метре воздуха. Но так как  при различных условиях количество её колеблется, ввели ещё одно понятие - относительная влажность воздуха. Оно показывает, какая массовая доля влаги находится в воздухе, по отношению к максимальному показателю при данной температуре (измеряется в процентах). То есть, максимальное значение - это некая неизменная величина, а относительная влажность всего лишь показывает, насколько близко к этой величине расположен текущий показатель.

Относительная влажность воздуха может превышать показатель в 100%. Это указывает на тот факт, что в воздухе водяного пара находится больше нормы. В таком случае его называют пресыщенным. Самым ярким примером пресыщенного воздуха является туман.

1.2 Влияние влажности на здоровье человека.

Влажность воздуха оказывает большое влияние на состояние здоровья людей. Ведь человек чувствует себя комфортно лишь при нормальных её значениях. Если же наблюдаются отклонения от нормы - возникают проблемы с самочувствием человека.

Самым частым и практически безвредным эффектом является повышенная утомляемость. Наблюдается она как при низкой влажности, так и при высокой. Случаются и куда более серьёзные проблемы: ухудшается память, мыслительные процессы, нарушается восприятие реальности.  Чрезмерно сухой воздух способствует снижению внимания и вызывает быструю усталость. У человека повышается температура тела, появляется слабость и головная боль, учащается пульс. При наличии низкой температуры и высокой увлажнённости наступает переохлаждение.

Недостаточная влажность часто является причиной заболеваний. В первую очередь от сухого воздуха страдают кожные покровы, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. Низкая влажность становится причиной быстрого старения кожи, может спровоцировать снижение иммунитета, а значит, увеличение вероятности вирусных заболеваний — прежде всего респираторных. Раздражение носовой полости, обострившиеся заболевания дыхательных путей, астма и аллергия — все это возможные последствия продолжительного пребывания в помещении с пониженным содержанием влаги.

Наиболее восприимчивы к уровню влажности маленькие дети. Если в среднем организм человека состоит на 60% из воды, то у ребенка этот показатель выше. Из этого следует, что маленькие дети физиологически более чувствительны к обезвоживанию и особенно страдают от пересушенного воздуха. Учитывая, что обмен веществ у ребенка значительно интенсивнее, чем у взрослого человека, а во избежание перегрева ребенок гораздо активнее охлаждается посредством дыхания, влажность в детской комнате должна поддерживаться на уровне выше среднего рекомендуемого.

 Для того, чтобы условия проживания были комфортными, процентное содержание влаги должно находится в пределах 30-60%. 

Итак, контролируя показатели влажности воздуха в своем доме, можно заметно улучшить самочувствие всех обитателей квартиры, предотвратить ряд серьезных заболеваний у детей. Таким образом, прибор для увлажнения воздуха необходимо иметь в каждом доме.

1.3 Влияние влажности  на мебель и предметы быта

От состава воздушных масс зависит не только наше хорошее самочувствие. Значение влажности в быту подлежит особому рассмотрению. Очень тонко реагируют на изменение содержания влаги деревянные изделия. Ухудшается состояние мебели, интерьерных конструкций и музыкальных инструментов. При высокой увлажнённости деревянные покрытия деформируются и изменяют свою форму.

Сухой воздух не менее опасен для бытовых предметов. Это становится особенно заметно при наступлении холодов и включении центрального отопления:

• мебельная поверхность трескается;
• паркет начинает расслаиваться;
• музыкальные инструменты труднее настраиваются.

Сухой воздух негативно сказывается на состоянии художественных произведений искусства. От поверхности картин отслаивается краска. Именно поэтому в помещении крупных музеев и выставочных залов устанавливаются специальные устройства, которые фиксируют изменение показателей состава воздушных масс.

Глава 2. Изменение влажности воздуха

1. Виды увлажнителей воздуха

Давайте разберемся теперь, с помощью каких устройств можно изменить влажность воздуха.

По принципу действия бытовые увлажнители воздуха делятся на три основных вида:

1)Ультразвуковые увлажнители - наиболее популярный тип увлажнителей. Эти приборы отличаются небольшими размерами, малым потреблением электричества  и высокой производительностью.

2)Испарительные - вентилятор прогоняет воздух через влажный фильтр, из-за чего воздух остывает (при испарении вода поглощает тепло) и увлажняется. Производительность таких увлажнителей сильно зависит от влажности воздуха — чем выше влажность, тем ниже скорость испарения.  

3)Паровые или «горячие» увлажнители - по принципу действия похожи на электрические чайники — для интенсивного испарения вода в них доводится до кипения. По сравнению с испарительными и ультразвуковыми увлажнителями они имеют большую потребляемую мощность.

Но использование этих приборов, кроме пользы, может принести и вред. Каждый из этих типов устройств имеет свои слабые стороны.

• Опасность паровых устройств состоит в том, что при работе происходит выброс перегретого пара, который может вызвать ожоги кожи. Устройство такого типа очень опасно для маленьких детей.
• Используя ультразвуковые устройства, нужно заливать дистиллированную или очищенную  воду, иначе растворенные в воде вещества будут попадать в легкие, при долгом использовании на мебели может появиться налет.
• Вред испарительных увлажнителей в том, что на испарительном элементе в может развиваться вредная для организма людей микрофлора, которая с потоком воздуха разносится и попадает в дыхательные пути, вызывая различные заболевания.

2.2 Создание увлажнителя воздуха из подручных материалов

Изучая подробно роль влажности и приборы для ее изменения,  я подумал, а нельзя ли самому изготовить такой прибор из подручных материалов. Наиболее подходящей для меня оказалась конструкция ультразвукового увлажнителя.

Принцип его работы таков: вода заливается  в емкость и  подается на ультразвуковую мембрану. При подаче на неё переменного тока, мембрана  начинает вибрировать с ультразвуковой частотой. При достижении определенной мощности, частота колебаний  увеличивается так, что начинает разбивать поверхность воды на мельчайшие частички. Дальше потоками воздуха невидимый (а иногда и видимый) глазу туман  под действием вентилятора вылетает из прибора в помещение. Благодаря этому влажность сильно увеличивается даже в больших квартирах.

Я выбрал эту модель из-за  того, что мне понятно, как его собрать, где взять комплектующие. Так же мне понравилось, что ультразвуковой  увлажнитель  практически не издает шума и его относительная безопасность.

Для изготовления прибора  понадобились следующие элементы, которые каждый может приобрести в свободном доступе.

1) Пластиковый пищевой контейнер (купил в Фикспрайсе);

5)Разъемы с гнездами, провода, саморезы (купил в магазине «Юный техник»), клеевой пистолет (в Фикспрайсе).

Схема увлажнителя

Из сети 220 В ток через понижающий модуль идет на разветвитель, откуда попадает на вентилятор и ультразвуковой испаритель.  

Внешний вид увлажнителя

Ход работы

В  результате получился простой  комнатный увлажнитель воздуха, который практически ничем не уступает дешевым заводским увлажнителям.

Мы пользуемся этим увлажнителем дома в течение всего отопительного сезона, так как центральное отопление очень сильно сушит воздух в квартире. Теперь маме не приходится развешивать мокрые полотенца. Так же мы попробовали добавлять в воду немного эфирных масел, чтобы обеззараживать воздух в условиях пандемии. Можно использовать масло чайного дерева, сосны, герани, лемонграсса  и другие.  (О том, как эфирные масла влияют на здоровье, можно сделать другую исследовательскую работу.) Конечно же, я стараюсь использовать очищенную воду и добавлять всего 1-2 капли, чтобы не испортилась мембрана.

Для того, чтобы доказать эффективность работы нашего прибора, мы  произвели измерения влажности воздуха с помощью психрометра в кабинетах 24 и 15 до использования увлажнителя и после.

Мы видим, что в результате использования увлажнителя, собранного из простых материалов,  условия в кабинетах стали более комфортными. (Изначально низкую влажность в кабинете 24 можно объяснить тем, что там совсем нет цветов, ведь при поливе вода все - таки испаряется и содержание влаги в воздухе немного увеличивается).

Заключение

В ходе своей работы я решил  поставленные задачи. Результатом данного исследования является конечный продукт – ультразвуковой увлажнитель воздуха, собранный в домашних условиях. Устройство проверено и работает уже длительное время. После сборки  увлажнителя были учтены все затраты на его конструирование.

 Изучив теорию, я узнал много нового, расширил знания по физике  и применил их на практике.

Результат данной работы в очередной раз доказывает истину о том, что теорию нужно доказывать опытным путём, путём эксперимента. Использовать данное устройство можно при  проведении лабораторных работ по физике, для улучшения качества жизни, профилактики заболеваний. Теоретический материал можно использовать в беседах с детьми и их родителями.

        Гипотеза, лежащая в основе данного исследования, что  увлажнитель можно изготовить в домашних условиях, его использование позволит  улучшить качество жизни, была подтверждена.

Законченная работа пробудила у меня стремление достичь большего. У меня есть готовый проект «Радиоуправляемое плавучее средство». Также я работаю над другими задумками.

Как гласит пословица «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», то есть, чтобы хоть чуть-чуть познать необъятный мир знаний, нужно научиться взаимодействовать с ним не только посредством бумаги и карандаша, но и с помощью паяльника и проводов, деталей и микросхем.

.

Список используемой литературы

1)Гигиеническое значение влажности воздуха // http://xn--80ahc0abogjs.com/gigiena-sanepidkontrol_733/gigienicheskoe-znachenie-vlajnosti-56941.html (Дата обращения: 1.02.2021 г.)

2)Заболевания дыхательных путей и их профилактика // https://derinat.ru/usefull/zdorove-detey/sovety/zabolevaniya-dyxatelnyx-putej-i-ix-profilaktika/ (Дата обращения: 2.02.2021 г.)

3)Медицинская энциклопедия. Влажность воздуха. // http://www.medical-enc.ru/3/vlazhnost.shtml (Дата обращения: 31.01.2021 г.)

4)Нормы влажности в помещениях // https://tion.ru/blog/vlazhnost-vozduxa-norma/ (Дата обращения: 03.02.2021 г.)

5)Типы увлажнителей воздуха // http://www.rfclimat.ru/htm/humidifiers_household.htm (Дата обращения: 16.10.20 г.)

6)Экология и здоровье человека // http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/ekologiya-i-zdorove-cheloveka.html (Дата обращения: 19.01.21г.)