Определение влажности воздуха. Проект Определение влажности. Измерение влажности воздуха
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение МБОУ Лицей № 200 Новосибирской области Исследовательская работа «Измерение влажности воздуха» Автор: Агранович Анастасия, ученица 10Б класса Руководитель: Шипилин Сергей Иванович Учитель биологии Новосибирск – 2021 Содержание
1. Введение Актуальность. Воздух - неотъемлемая часть жизни всех людей , один из источников жизни . Атмосферный воздух представляет собой смесь газов и водяного пара. Важное значение имеет в нем количество водяных паров . Относительная влажность воздуха - важный экологический показатель среды . Поддержание необходимого уровня влажности является одним из важнейших условий создания комфортного микроклимата в доме. Слишком сухой воздух раздражает слизистые оболочки, и со временем может стать причиной серьезных заболеваний органов дыхания, вызвать аллергию. Очень высокая влажность негативно воздействует на предметы домашней обстановки, способствует появлению плесени, которая также крайне опасна для здоровья. Цель работы: Исследовать влажность воздуха в новом месте жительства Для достижения этой цели, мне нужно достигнуть решения данных задач: - Дать определение влажности воздуха - Описать различные приборы для измерения влажности - Выяснить , какое влияние оказывает влажность воздуха на организм человека - Определить оптимальные показатели влажности воздуха в различных условиях - Измерить влажность воздуха в различных помещениях нового места жительства и сделать выводы Объект исследования – помещения жилой квартиры. Предмет исследования – температурный режим и процентное содержание влаги в помещениях жилой квартиры. Методы: анализ, синтез, наблюдение, эксперимент, сравнение. Оборудование: термометр, стакан воды, ватный диск. Гипотеза: относительная влажность воздуха в помещениях жилой квартиры соответствует нормам, а значит благоприятно сказывается на жизнедеятельности человека. Практическая значимость. Результаты исследований могут использоваться в целях улучшения микроклимата любой жилой квартиры, так как в собственной квартире люди проводят большую часть своего времени. 1. Теоретические основы исследования влажности воздуха 1.1 Понятие влажности воздуха Воздух (атмосферный воздух) – это смесь газов, основными компонентами которого являются азот и кислород, которые в сумме составляют 98-99%. Воздух необходим для существования и жизнедеятельности всех живых организмов. А что же всё-таки представляет собой «влажность» воздуха? Влажность воздуха — это мера содержания влаги (водяного пара) в воздухе. Чем больше водяного пара в объеме воздуха, тем больше его влажность. При низкой влажности, мера водяного пара в воздухе снижена, и воздух становится сухим. Влажность воздуха на улице и в помещении меняется в зависимости от погодных условий, процессов жизнедеятельности людей, работы технического оборудования, системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Существуют два вида влажности воздуха: Абсолютная влажность воздуха — это весовое количество водяных паров, содержащихся в 1м3 воздуха. В состоянии насыщения (при максимально возможном содержании влаги) абсолютную влажность воздуха называют влагоёмкостью. Относительная влажность воздуха - величина, показывающая долю в процентном отношении, на сколько насыщен воздух водяным паром. Другими словами, относительная влажность – это отношение массы влаги, находящейся в воздухе в данный момент, к максимальной массе влаге, которая вообще может находиться в этом объеме воздуха при данной температуре. Когда говорят о влажности воздуха, например, в сводках метеопрогноза, всегда имеют в виду именно относительную влажность воздуха, выраженную в процентах. В данной работе будет исследоваться именно относительная влажность воздуха Если в воздухе содержится мало водяных паров, то это создаёт чувство сухости во рту, одежда «электризуется» и липнет к телу, цветы быстро засыхают, хлеб быстро черствеет, картины и деревянные предметы «рассыхаются». Наоборот, если пар, содержащийся в воздухе, очень близок к насыщению, то при малейшем понижении температуры произойдёт его конденсация, и все предметы покроются капельками влаги. Следовательно, есть потребность ввести новую физическую величину, характеризующую влажность воздуха. Она будет показывать, насколько пар, содержащийся в воздухе, близок к насыщению:  где φ – относительная влажность воздуха, %; ρ – плотность пара в данный момент, кг/м³; ρнас – плотность насыщенного пара, кг/м³. 1.2 Приборы для измерения влажности воздуха в помещении Прибор для измерения влажности воздуха называется гигрометр. Гигрометр — это прибор, который измеряет влажность воздуха в помещении. Если процент содержания влаги в воздухе слишком низкий, в организм могут попасть различные вирусы, которые могут значительно ослабить иммунитет. Благодаря гигрометру можно избежать дискомфорта и защитить слизистые и кожу от пересыхания. Принцип работы этого прибора основан на физических характеристиках материалов, из которых он состоит. Материалы в зависимости от уровня влаги в воздухе меняют свойства: вес, плотность, длину и другие. Гигрометр бывает нескольких видов: волосяной, пленочный, весовой, конденсационный, психрометрический, электронный. Волосяной метеорологический гигрометр используется для выявления относительной влажности окружающей среды. Диапазон измерения составляет от 30 до 80%. Он широко используется для постоянного контроля одной из составляющих микроклимата помещения. Применяется преимущественно для постановки разнообразных опытов, в ходе которых проходит замер влажности. Особенности конструкции:  Гигрометр волосяной в своей конструкции имеет несколько частей: металлическая рама. Является основой всей конструкции; человеческий волос. Он обязательно должен быть обезжирен; шкив. Через него перекидывается конец волоса (свободный) с маленьким грузом; стрелка; шкала с делениями, каждое из которых соответствует одному проценту влажности. Также в конструкции устройства присутствует специальный регулировочный винт, который может влиять на расположение стрелки. Он используется только при проверке гигрометра или при его регулировке. Принцип действия Принцип действия волосяного гигрометра основывается за естественном изменении длины обезжиренного человеческого воздуха в зависимости от влажности окружающей среды. При изменении микроклимата помещения длина волоса уменьшается или увеличивается. Вследствие этого происходит ослабление/увеличение натяжения волоса, которое влияет на шкив. Он поворачивается в соответствии с изменением влажности и воздействует на стрелку, конец которой свободно перемещается по специальной шкале с нанесенными на ней делениями. Так можно увидеть точные показатели влажности окружающей среды. Пленочный гигрометр Чувствительным элементом здесь служит пленка, которая также при изменении уровня влажности стягивается или растягивается. Это приводит в движение противовес, который меняет угол наклона стрелки по шкале. Рабочий диапазон также составляет от 30 до 80%. Особенности конструкции  Принцип действия Принцип работы этих влагомеров схож с тем, что используются в волосных приборах. Только в этом случае чувствительным элементом выступает специальная пленка, также соединенная со стрелкой циферблата. Любые перепады влажности воздуха приводят к изменению размера пленки. Стрелка аналогично смещается вправо или влево. Весовой и конденсационный гигрометры отличаются высокой точностью измерения уровня влажности в помещении, так как оба являются устройством для измерения абсолютной влажности воздуха. Такая аппаратура применяется только в лабораториях, но не для измерения влажности домашнего воздуха.  Для определения абсолютной влажности воздуха применяют весовой гигрометр. Он состоит из изогнутых в форме буквы U трубок, соединенных друг с другом и заполненных веществом с хорошей гигроскопичностью, то есть активно впитывающим влагу из воздуха. Через описанную систему трубок продувают фиксированное количество воздуха. Содержавшаяся в нём влага оседает на содержимом трубок, и их масса меняется. Разница между массой системы трубок до и после выполнения измерений позволяет рассчитать, сколько влаги присутствует в данном объеме.  Конденсационный гигрометр позволяет получить более точные данные, чем описанные выше механические приборы. Конструкция такого устройства включает в себя охлаждаемую поверхность, на которой конденсируется влага. Встроенный термометр фиксирует температуру, при которой произошла конденсация, а узкий пучок света, направленный на упомянутую поверхность, позволяет точно зафиксировать момент образования конденсата. На основании этих данных электроника рассчитывает относительную влажность и выводит ее на дисплей. Такой принцип действия позволяет свести погрешность к минимуму, выполняя измерения в пределах от 0 до 100%Психрометрический гигрометр  Психрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра. Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей. Психрометры бывают нескольких видов: стационарный. Включает два градусника (сухой и влажный). Работает по принципу, описанному выше. Процент влажности воздуха рассчитывается по таблице. аспирационный. От стационарного отличается лишь наличием специального вентилятора, который служит для обдува термометров поступающим потоком воздуха, тем самым ускоряя процесс измерения влажности воздуха. дистанционный. Этот психрометр бывает двух видов: манометрическим и электрическим. Вместо ртутных или спиртовых градусников имеет кремниевые датчики. Однако, как и в первых двух случаях, один из датчиков остается сухим, второй — влажным. Электронный гигрометр (цифровой)  Также известны как домашние цифровые метеостанции. Принцип работы цифровых гигрометров строится на постоянном измерении состояния воздуха в помещении. Прибор функционирует от электросети или бытовой батарейки. Внутри гигрометра находится датчик, который фиксирует изменения концентрации влаги в комнатном воздухе. Все расчеты отображаются на дисплее прибора, информация обновляется в режиме реального времени. 1.3 Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека Влажность воздуха, существенно влияя на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для жизнедеятельности человека. Люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 45 до 55% при температуре 18 - 24°С. 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. 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: что каждый человек хочет выглядеть привлекательно, долгое время оставаться молодым и красивым. Наши волосы, в сухом воздухе, испаряя влагу, становятся тоньше и растрескиваются, секутся на концах и легко обламываются при расчесывании. Прическа в этом случае выглядит ужасно. Обогревательные приборы, работающие в зимний период, сушат воздух и вызывают испарения влаги с кожи. Сухой воздух, подобно губке, ищет и впитывает влагу везде, где бы она ни встретилась. Наша кожа не исключение. Чтобы полностью избежать сухости кожи зимой, достаточно не подвергать ее воздействию сухого воздуха, возникающего при работе обогревательных приборов. Для этого относительная влажность в помещении должна быть не менее 50%. Зимой она обычно составляет не более 20%.Для поддержания нужного уровня влажности можно вывешивать мокрые полотенца или ставить на батарею ванночку с горячей водой. Наш организм на две трети состоит из воды, поэтому относительная влажность воздуха влияет на здоровье и самочувствие. Чем меньше влажность, тем быстрее испарение при дыхании, что способствует охлаждению тела. Следствием сухого воздуха является подверженность организма простудным инфекциям. Простуда и насморк распространяются воздушно-капельным путем или через телесный контакт с больным. Главная функция кожи – быть барьером для бактерий. Если кожа и слизистые оболочки носоглотки сухие (а они теряют влагу под воздействием сухого воздуха), то барьер становится менее эффективным. Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом, обостряет кожную аллергию. Кроме того, он приводит к тому, что пыль летает по всей комнате, и ее частицы попадают в органы дыхания, что может привести к легочным заболеваниям. Для того чтобы связать мелкие частицы пыли, нужно либо ежедневно выполнять влажную уборку, либо установить в комнате увлажнитель воздуха. Увлажнитель помогает связать мелкие частицы пыли и препятствует распространению вредных бактерий. 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: ульразвуковой 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 не регулярного проветривания. При более высокой температуре предпочтительна влажность около 20%. 2. Практическое определение влажности в разных помещениях жилой квартиры 2.1 Методика проведения измерений Я решила узнать, отвечает ли санитарным нормам условия нашей квартиры. Измерения проводились во всех комнатах. Для измерения влажности воздуха используют разные измерительные приборы. Я пользовалась психрометрическим гигрометром. Гигрометр устанавливался по 30 мин в исследуемых комнатах и , по истечении времени снимались показания. Замеры проводились в течении недели, ежедневно, затем данные усреднялись. Результаты измерений показаны в таблице. 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. Оборудование: психрометр, психрометрическая таблица. А) Измерение влажности воздуха с помощью психрометра . Показания сухого термометра tc = 15oC, а показания влажного tв = 10oC, разность показаний ∆t=5oС. По психрометрической таблице при 15o С и ∆t = 5oС относительная влажность φ = 52%. Психрометрическая таблица  2.2 Результаты проведения измерений  Опыт 1
Опыт 2. Определение относительной влажности воздуха после влажной уборки квартиры.
Наиболее благоприятной для человека в средних климатических условиях является относительная влажность воздуха 40-60%. Вывод: Относительная влажность воздуха в комнатах квартиры отвечает санитарным нормам. После влажной уборки влажность во всех комнатах повысилась. Заключение В конце работы могу сделать следующие выводы : 1) Влажность воздуха - мера содержания влаги (водяного пара) в воздухе. 2) Существующие приборы для измерения влажности: Гигрометр электронный , психрометрический , весовой, конденсационный , пленочный , волосяной. 3) Чем меньше влажность, тем быстрее испарение при дыхании, что способствует охлаждению тела. Следствием сухого воздуха является подверженность организма простудным инфекциям. Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом, обостряет кожную аллергию. Кроме того, он приводит к тому, что пыль летает по всей комнате, и ее частицы попадают в органы дыхания, что может привести к легочным заболеваниям. 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 4) Оптимальная влажность в жилом доме в холодное время года составляет 30–45%, максимально допустимая — 60%. Летом наиболее комфортные условия обеспечивает относительная влажность от 30 до 60%, а вот показатель выше 65% считается недопустимым. Эти параметры установлены для жилых (спальня, гостиная) и проходных комнат (коридор). 5) Невидимый нами воздух, которым мы дышим и к которому мы привыкли, может влиять не только на самого человека, но и на все, что его окружает. В этой исследовательской работе был изучен вопрос о влиянии влажности воздуха на жизнедеятельность человека. Исходя из этого, было выяснено, отвечает ли санитарным нормам условия жизни в нашей квартире. Измерения проводились во всех комнатах. Измерения и показания отражены в таблице. В результате было выявлено, что влажность воздуха на кухне составляет – 54%, в коридоре - 40% , в комнате -56%, что отвечает санитарным нормам Список литературы: 1.Научно-методический журнал. Физика в школе. -М.Школьная пресса.2007 2. Физика 10 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. Пурышева Н.С, Важеевская Н.Е., Исаев Д.А., ООО «Дрофа». 2007 3. https://tion.ru/blog/pribory-dlya-izmereniya-vlazhnosti-vozduha/ 3. https://principraboty.ru/princip-raboty-gigrometra/ 4. https://principraboty.ru/princip-raboty-gigrometra/ 5. http://ru.wikipedia.org |