При вивченні на уроці фізики теми відносна вологість повітря я зацікавилася питанням. як впливає відносна вологість повітря на здоров'я учнів. На уроці ми виміряли відносну вологість повітря в кабінеті фізики і дали оцінку результату. У своїй роботі я продовжила вимірювання відносної вологості повітря в усіх кабінетах гімназії. Були виявлені кабінети з оптимальною вологістю і підвищеною вологістю. Метою моєї роботи стало виявлення причин підвищеної вологості повітря в кабінетах гімназії і складання рекомендацій для усунення цього недоліку. Результати мого дослідження були взяті до уваги класними керівниками та завідувачами кабінетів.
У рідини або твердому тілі при будь-якій температурі існує деяка кількість молекул (атомів), кінетична енергія яких перевищує модуль потенційної енергії їх зв'язку з іншими частинками речовини. Іспареніе- це процес, при якому з поверхні рідини або твердого тіла вилітаю частки (молекули, атоми), кінетична енергія яких перевищує потенційну енергію їх зв'язки з іншими частинками речовини.
При випаровуванні з поверхні рідини або твердого тіла вилітають найбільш швидкі частинки, що володіють максимальною кінетичної енергією. В результаті відбувається зменшення середньої кінетичної енергії залишилися частинок. Тому процес випаровування супроводжується охолодженням рідини або твердого тіла, якщо тільки при цьому немає підведення тепла з навколишнього середовища.
Насичений і Ненасичений пар:
Процес випаровування рідини або твердого тіла в закритій посудині або приміщенні при незмінній температурі супроводжується поступовим збільшенням концентрації молекул випаровується речовини в газоподібному стані. Через деякий час після початку процесу випаровування концентрація речовини в газоподібному стані досягає такого значення, при якому число молекул, які повертаються в одиницю часу, стає дорівнює кількості молекул, які покидають поверхню рідина за той же час. Встановлюється динамічна рівновага між процесами випаровування та конденсації речовини.
Речовина в газоподібному стані, що знаходиться в динамічній рівновазі з рідиною або твердим тілом, називається насиченою парою. Пар, тиск якого нижчий за тиск насиченої пари даній температурі, називається ненасиченим (або перегрітою).
При зменшенні обсягу, займаного насиченою парою, концентрація його молекул збільшується і пар стає пересиченим. Рівновага між процесами випаровування та конденсації пари порушується, швидкість конденсації перевищує швидкість випаровування, в результаті чого частина речовини з газоподібного стану перетворюється в рідкий і пар знову стає насиченими. Пара з насиченого може стати пересиченим не тільки при підвищенні концентрації молекул, але і при зниженні температури.
Інтенсивність процесу випаровування збільшується зі зростанням температури рідини (або випаровується твердого тіла). Тому встановлення динамічної рівноваги між процесами випаровування та конденсації при підвищенні температури відбувається при більш високих концентраціях молекул газу.
Тиск ідеального газу при постійній концентрації молекул зростає прямо пропорційно абсолютній температурі. Так як в насиченому парі при зростанні температури концентрація молекул збільшується, а їх середня кінетична енергія також зростає, то тиск насиченої пари з підвищенням температури зростає швидше, ніж тиск ідеального газу з постійною концентрацією молекул.
Кипіння. Залежність температури кипіння від тиску:
Випаровування може відбуватися не тільки з поверхні рідини, а й в бульбашки повітря, який зазвичай розчинений у рідині. Обсяг цих бульбашок, заповнених насиченою парою, невеликий, але з ростом температури різко зростає. Ці бульбашки спливають на поверхню рідини і лопаються, викидаючи пар в атмосферу, якщо тиск насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску або перевищує його. Процес випаровування, що йде по всьому об'єму рідини, називається кипінням. Отже, тиск насиченої водяної пари одно нормальному атмосферному тиску при цій температурі. При нормальному тиску кипіння води відбувається при 100 ° C. При температурі, наприклад, 80 ° тиск насиченої пари приблизно в два рази менше нормального атмосферного тиску. Тому вода при цій температурі повинна закипіти, якщо тиск над нею зменшити до половини нормального атмосферного тиску. Проробимо досвід для перевірки цього пророкування. Наллємо в невеликий скляний стакан воду, нагріту до 80 ° C. Вода при нормальному тиску не кипить. Поставимо склянку під скляний ковпак на тарілку вакуумного насоса і будемо відкачувати повітря з-під ковпака. Незабаром вода закипить (рис. 2), хоча температура її залишається колишньою.
Отже, теорія і досвід показують, що температура кипіння залежить від зовнішнього тиску. При зниженні зовнішнього тиску температура кипіння рідини знижується, при підвищенні тиску температура кипіння підвищується.
При температурах вище критичної властивості пара досить добре описуються рівнянням Ван-дер-Ваальса. Ізотерма пара при цих температурах мало відрізняється від гіперболи. У міру зниження температури ізотерма пара стає все більш схожою на кубічну параболу- графік ізотерми ван дер Ваальсових газу. Графік ізотерми при критичній температурі позначений на малюнку 3 символом Ткр; його форма істотно відрізняється від гіперболи.
Штрихова крива розділяє при фази. Зліва вгорі область відповідає рідкій фазі, праворуч від кривої і внизу- область ненасиченого пари (газу). під штриховий кривої лежить область насиченої пари над рідиною (двофазна середа).
Якщо ізотермічні стискати ненасичений пар при температур нижче критичної, то концентрація молекул зростає і відповідно тиск буде зростати аж до тиску насиченої пари. При подальшому зменшенні обсягу на дні посудини утворюється рідина і встановиться динамічна равновесі5к між насиченими парою і рідиною. Тиск насиченої пари залишається незмінним, а зі зменшенням обсягу вся велика частина пара переходить в рідину.
Горизонтальний ділянку на изотерме пара не пов'язаний з особливими властивостями насиченої пари, а обумовлений процесом перетворення частини пари в рідину. Рівняння Клапейрона-Менделєєва (17. 5) або (17. 6) тут з достатнім ступенем точності виконується, але треба пам'ятати, що маса пара не залишається при стисненні постійною.
Процес зменшення обсягу при подальшому стисненні припиняється, коли весь газ в посудині перетворюється в рідину. Різке зростання тиску при подальшому зменшенні обсягу пояснюється малої сжимаемостью рідини.
Відносна вологість повітря:
В атмосферному повітрі інтенсивність випаровування води залежить від того, наскільки близько тиск парів води до тиску насичених парів при даній температурі. Ставлення тиску парів води ρ0 при даній температурі, виражене у відсотках, називається відносною вологістю повітря:
З невеликою похибкою можна у формулі (21. 1) замість відносини тисків підставити відношення щільності. Відносна вологість 100% означає встановлення динамічної рівноваги між процесами випаровування та конденсації води.
Так як тиск насиченої пари тим нижче, чим нижче температура, то при охолодженні повітря знаходиться в ньому водяна пара при деякій температурі стає насиченим. Температура, при якій знаходиться в повітрі водяна пара стає насиченим, називається точкою роси.
Точку роси можна визначити за допомогою гігрометра. Він являє собою металевий посуд, в який наливається легко випаровується рідина, наприклад ефір. При випаровуванні ефіру відбувається охолодження стінок гігрометра, і при досягненні точки роси на полірованій поверхні з'являються краплі роси. Температуру гігрометра вимірюють термометром. Для прискорення процесу випаровування ефіру через нього за допомогою груші продувається повітря (рис. 4).
Дія гігрометра іншого типу, волосного, засноване на властивості знежиреного людського волосся подовжуватися при підвищенні вологості. У цьому приладі натягнутий волосся з'єднання зі стрілкою приладу, що показує за шкалою відносну вологість повітря.
Визначення відносної вологості:
За точці роси можна знайти тиск водяної пари в повітрі. Воно дорівнює тиску насиченої пари при температурі, яка дорівнює точці роси. Відшукавши потім у відповідній таблиці значення тиску насиченої водяної пари при температурі повітря, можна розрахувати відносну вологість повітря за формулою (21. 1).
Відносну вологість повітря можна визначити за допомогою приладу, званого психрометром.
Сухий термометр вимірює температуру повітря, а другий температуру тканини, змоченою водою. З поверхні вологої тканини відбувається випаровування води, в результаті температура вологої тканини знижується. Швидкість випаровування води залежить від температури і відносної вологості повітря. Чим менше парів в повітрі, тим інтенсивніше йде процес випаровування і тим нижче температура вологого термометра. За допомогою спеціальної таблиці, званої психрометричні, по різниці показань сухого і вологого термометрів (психрометричні різниці) визначають відносну вологість повітря.
Уміння вимірювати відносну вологість повітря і регулювати її буває необхідно в побуті і на виробництві. У сухому повітрі відбувається дуже швидке випаровування вологи з поверхні тіла людини, висихають слизові оболонки дихальних шляхів. При відносній вологості 100% припиняється випаровування води з поверхні тіла і тим самим ускладнюється можливість терморегуляції людського організму. Тому для людини шкідливий як занадто сухий, так і занадто вологе повітря. Найбільш сприятливою для людини є відносна вологість от40до 60%.
Певну вологість повітря необхідно підтримувати небагатьох виробництвах (ткацькому, кондитерському, і ін.) Для забезпечення нормальних умов виробничого процесу, а також в бібліотеках, музеях, сховищах творів мистецтва для забезпечення кращого збереження книг і різних творів мистецтва.
Вивчивши тему відносна вологість, я вирішила виміряти відносну вологість в кожному приміщенні нашої гімназії і досліджувати, як вологість впливає на здоров'я учнів, а отже і на навчання.
Я отримала наступні результати клас кабінет Т сухого Т вологого Відносна вологість повітря
6А 101-великий 25ºС 20ºС 63%
101-маленький 20ºС 16ºС 66%
11В 102 23ºС 18ºС 61%
6Г 103 25ºС 21ºС 70%
7Б 104 26ºС 21ºС 64%
5Г 107 22ºС 19ºС 76%
108 21ºС 17ºС 67%
6Б 113 15ºС 14ºС 90%
11Б 114 22ºС 18ºС 68%
10Д 309 25ºС 20ºС 63%
5Д 310 25ºС 21ºС 70%
9Д 311 24ºС 20ºС 69%
8В 312 25ºС 20ºС 63%
313 26ºС 21ºС 64%
7А 314 25ºС 21ºС 70%
6В 315 26ºС 21ºС 64%
10А 319 23ºС 18ºС 61%
Я проаналізувала цю таблицю. і роблю висновки:
У кабінетах. 101,102,202,203,206,210,217,218,221,302,303,308,309,312,319 відносна вологість повітря оптимальна для здоров'я 61% -64%. Занепокоєння викликають кабінети 113,314,310,304,211,209,208,207,205,115,107,103. Відносна вологість повітря в цих кабінетах 90%, 70% -77%.
Така вологість вважається підвищеної і небезпечною для здоров'я. Я з'ясувала причину такої підвищеної вологості. У кабінеті 113, де найвища вологість. поставлені пластикові вікна, які сприяють підвищенню вологості. Я звернула увагу на цей факт класного керівника 6Б класу, дала рекомендацію про регулярне провітрювання кабінету. У кабінеті 207 вологість виявилася 77%, я звернула увагу на те, що в кабінеті займається багато дітей - 30. Це теж є причиною підвищеної вологості. Я рекомендую керівникам освіти знизити кількість учнів в класі до 20. У кабінеті 211 вологість була теж підвищена. Я звернула увагу на те. що кабінет маленький, в ньому дуже холодно. Я з'ясувала у завгоспа, що причиною холоду є той факт, що кабінет знаходиться під аркою. У кабінеті 115 відносна вологість була теж підвищена. Я звернула увагу, що в кабінеті багато зелених рослин, в цей момент їх рясно полили, і це послужило причиною високої вологості повітря.
Зі своїми дослідженнями я познайомила медика нашої гімназії Фадєєву Вероніку Олексіївну. Вона надала мені такі відомості. Виявляється, в класах з підвищеною вологістю спостерігалася висока захворюваність простудними хворобами. Разом з медиком ми розробили пам'ятку, як знизити відносну вологість повітря в кабінеті.
Пам'ятка вчителю по підтримці оптимальної вологості повітря.
1. Враховувати кількість дітей в класах (рекомендація для чиновників освіти).
2. Враховувати розміри кабінети при розведенні зелених рослин.
3. Поливати зелені рослини під час відсутності учнів.
4. Регулярно провітрювати кабінети. Це сприяє підтримці оптимальної вологості повітря.