Исследовательская работа по физике "Влажность воздуха и наше здоровье"
проект по физике (10 класс) по теме

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НОВОПЯТНИЦКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

НАПРАВЛЕНИЕ: ФИЗИКА






Влажность воздуха и наше здоровье
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

                  Выполнена  учащейся 10  класса

                                                                                           МБОУ «Новопятницкая средняя

                               Общеобразовательная школа»,

                               Красноярского края

                                           Олокиной Каролиной

                                          Научный руководитель:

                                          учитель физики и информатики

                                                                                          МБОУ «Новопятницкая средняя

                               Общеобразовательная школа»,

                               Красноярского края

                               Тырина Надежда Владимировна

с. Новопятницкое, 2014

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………..…………….........3
Глава 1.Теоретические аспекты понятия влажности воздуха…...…………………………..................5

1. Определение и характеристики влажности воздуха…………………………………………….….5
2. Приборы для измерения относительной влажности воздуха………………………………….…..6

Глава 2.Влияние влажности воздуха на наше здоровье…………………………………………...........7
Глава 3. Экспериментальная часть……………………………………………………………………….8

Заключение……………………………………………………………………………………..………….9
Литература………………………………………………………………………………………….……...9
Приложение………………………………………………………………..………………......................11

Введение

Влажность воздуха - одна из существеннейших характеристик климата. Также вода является неотъемлемой частью окружающей нас среды.

Относительная влажность процентное содержание молекул воды в воздушном пространстве. Влажность влияет на здоровье человека, в особенности в жилых помещениях.

Хочется заметить, что в наших домах мы не уделяем внимание влажности. Главными параметрами являются температура (что было тепло и не жарко) и чистота. А влияние влажности на здоровье человека значительна. Ведь известно, что влажный насыщенный воздух очень полезен, поэтому мы стремимся по возможности отдыхать где-нибудь на берегу реки, озера, около воды. Вдыхая такой воздух, человек насыщается и чувствует себя хорошо.

При изменении нормальных параметров влажности это приводит к снижению иммунитета, утомляемости, к общему ухудшению здоровья. Находясь дома, где климат изменен, нарушается естественный баланс влажности, созданный природой. Это особенно ощущается зимой, когда перепад влажности существенный. Зимой относительная влажность воздуха очень низкая, попадая в наше помещение, воздух начинает «сушиться» системами отопления, обогревателями. Воздух имеет свойство поглощать влагу, поэтому при нагреве помещения и «сухости воздуха» влага начинает испаряться с нашего тела. Это можно заметить при постоянной жажде питья, сухости во рту. Решением может стать испарение воды, поставив воду около батареи, но такой способ является малоэффективным и долгим, поэтому сейчас существует множество увлажнителей воздуха, также совмещенные с очисткой и ионизации. Влажность влияет не только непосредственно на самого человека, но на окружающий его мир. Хранение произведений искусство и книги требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры (прибор для измерения влажности). Продукты питания, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Многие технологические процессы возможны только при строгом контроле содержания паров воды в воздухе производственного помещения. Хотя количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико, роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков, что приводит к выравниванию климатических условий в достаточно удаленных друг от друга районах Земли. Известно, что большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды. В сухом воздухе, имеющем малую относительную влажность, испарение (и связанное с ним охлаждение) происходит быстро. В воздухе с большой относительной влажностью испарение замедляется и охлаждение незначительно.

Целью исследования является:

• изучение влажности воздуха и ее влияния на жизнедеятельность человека;
• измерение относительной влажности воздуха в домах, построенных из разных материалов.

Объект исследования – дома расположенные в с. Новопятницкое, д. Ольгино, предмет исследования – относительная влажность воздуха.

Мы выдвигаем гипотезу о том, что относительная влажность воздуха в домах, построенных из дерева более приближена к норме.

Задачи:

1. Изучить понятие влажность воздуха.

2.Систематизировать, проработать, проанализировать и обобщить найденный материал.

3.Измерить влажность воздуха  в различных домах.

4.Сделать вывод на основе проведенного исследования.

Проблема: Сегодня известно свыше 3 видов строительных материалов для строительства дома. В доме, построенном из каких материалов будет комфортно и безопасно для нашего здоровья?

Интересно, если влажность воздуха в помещении повышена, то какие последствия для здоровья этот  факт повлечет? В каких домах влажность воздуха наиболее приближена к норме? Вот некоторые вопросы, которые мы поставили перед собой и на которые попытались ответить.    

Методы исследования: анализ литературы, опыт, наблюдение.

Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОНЯТИЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА.

1.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА.

Влажность воздуха - содержание в воздухе водяного пара.

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.

Парциальное давление водяного пара.

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.

Абсолютная влажность

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.

Абсолютная влажность и парциальное давление водяного пара связаны уравнением Менделеева-Клапейрона p = ρ/M*RT

Относительная влажность.

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 водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:ϕ = p/р0*100%.

Воспользовавшись уравнением, можно для относительной влажности получить еще одну формулу: ϕ = ρ/ρ0*100%, 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.

Точка росы

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.

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.

1.2 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Гигрометр

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.

Определение точки росы - наиболее точный способ измерения относительной влажности.

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.

Глава 2. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА НА НАШЕ ЗДОРОВЬЕ.

Люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 45 до 55% при температуре 18 - 24°С. Знаете, что общего между пустыней Сахара и обычной квартирой с центральным отоплением? Влажность воздуха! Всего 20-25 %! У человека появляется першение в горле, сухость кожи, насморк и общая усталость. Но дело не только в комфорте. Пересушенный воздух – это еще и прямая угроза здоровью:
организму остро не хватает кислорода, а отсюда – утомляемость, невозможность сосредоточиться, повышенная нагрузка на сердце. Быстрее стареет кожа. На пересушенных слизистых носа и горла легко поселяются микробы, а значит, вы чаще простужаетесь. Зависит от воздуха не только наше с вами здоровье, но и психологический настрой. В некоторых помещениях мы чувствуем себя не очень хорошо, хотя и не можем понять причины этого. При этом человек в среднем больше 20 часов в сутки проводит в закрытых помещениях.

Относительная влажность воздуха в помещениях должна составлять 40 – 60%.

О недостаточной влажности в помещении может свидетельствовать внешний вид комнатных растений. 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.

Некоторые вредители особенно часто поражают растения, если воздух слишком сухой. К ним относятся, в первую очередь, паутинные клещики, трипсы и белокрылка.

Существует несколько способов повышения влажности воздуха в комнате.

Одним из способов повышения влажности воздуха в комнате является опрыскивание. С помощью этого простого и действенного метода можно увеличить влажность воздуха в непосредственной близости от растения. Лучше всего опрыскивать растение утром, чтобы за день листья обсохли. Для повышения влажности применяются увлажнители: ультразвуковой увлажнитель воздуха, холодный увлажнитель вентилятор (прогоняет воздух через влажный фильтр), паровые увлажнители по принципу действия похожи на электрические чайники. Растения прекрасно могут и сами помочь себе, если их сгруппировать так, чтобы растения, испаряющие много влаги, оказались рядом с теми, которые предпочитают высокую влажность воздуха.

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%.

Хранение произведений искусства и книги требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.

На любом продукте питания указывают допустимое для хранения значение относительной влажности.

Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Деревянный дом
2. Кирпичный дом
3. Панельный дом

Таблица для определения влажности воздуха приведена в приложении 1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследования установлено, что относительная влажность воздуха – важный экологический показатель среды. От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для терморегуляции организма. При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдается быстрая утомляемость человека, ухудшение восприятия и памяти. Влажность влияет не только непосредственно на самого человека, но на окружающий его мир. Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды.

В ходе опытной исследования мы выяснили, что в  деревянном доме относительная влажность воздуха, даже в зимний период при интенсивном отапливании помещений, более сильней приближена к норма.  Также нами выяснено, что относительная влажность воздуха связана с погодными условиями. В итоге наша гипотеза была подтверждена.

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Физика и экология. 7-11 классы. Материалы для проведения урочной и внеурочной работы по экологическому воспитанию / Сост. Г.А.Фадеева, В.А.Попова. – Волгоград: Учитель, 2005. – 74 с.
2. 
   Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебн. Для общеобразоват. Учеб. Заведений. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2003.
3. 
   Физика 10 класс : учеб. Для общеобразоват. Учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я.Мякишев и др. – 18-е изд. – М.: Просвещение, 2009.
4. 
   http://ru.wikipedia.org

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица для определения относительной влажности воздуха по аспирационному психрометру (%)