Исследовательская работа "Регуляция влажности воздуха в доме"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Летошницкая средняя общеобразовательная школа

Жуковского района

Конкурс исследовательских работ

«Юные исследователи – будущее науки»

Исследовательская работа

«Регуляция влажности воздуха в доме».

Номинация: техническое творчество

Предметная область: физика

Выполнила

ученица 7 класса

Фролова Ангелина

Руководитель

учитель физики

Заикина

Елена Васильевна

2020-2021 уч. год

Содержание

Введение…………………………………………………………………3 Теоретическая часть…………………………………………………………….3

1.1.Понятие влажности воздуха……………………………………………...5

1.2.Измерение влажности воздуха……………………..…………………….6

1.3.Народные способы определения влажности воздуха……………........7

1.4.Нормы влажности воздуха в квартире, в доме………………………..8

Практическая часть…………………………………………………………….9

2.1.Измерение влажности воздуха в комнатах…………………………....9

2.2.Изготовление простейшего увлажнителя воздуха………………… .11

Практические советы…………………………………………………………12

3.1.Влияние влажности воздуха на здоровье человека…………………12

3.2. Как регулировать влажность воздуха…………………………………...13

Заключение……………………………………………………………15

Источники и литература, интернет -ресурсы……………………………….16

Приложение 1…………………………………………………………17

Приложение 2…………………………………………………………18

Приложение 3…………………………………………………………19

Приложение 4…………………………………………………………20

Приложение 5…………………………………………………………21

Приложение 6………………………………………………………….22

1. Введение

Для здоровья детей и взрослых в доме, в школе, где они проводят большое количество времени, важно сохранение оптимального микроклимата с определенными параметрами. Это не только температура, но и достаточное присутствие влаги в воздушном пространстве. Слишком сухая среда ведет к пересушиванию кожи и обезвоживанию слизистых тканей, а повышенное количество воды в атмосфере нарушает водный обмен в теле человека. Поэтому важно знать, какая влажность воздуха должна быть в квартире – такая информация поможет избежать развития некоторых серьезных заболеваний.

Цель проекта: научиться поддерживать в комнате влажность, оптимальную для здоровья человека.

Объект исследования: процентное содержание влаги в квартирах, жилых домах.

Предмет исследования: как поддерживать влажность воздуха в норме.

Задачи проекта:

• Изучить теоретический материал по данной теме и изготовить.

• Изучить способы определения влажности воздуха.

• Изучить способы повышения и понижения влажности воздуха.

• Изучить влияние влажности воздуха на здоровье человека.

• Изготовить простейшие увлажнители воздуха.

Гипотеза: Каждый человек может самостоятельно поддерживать в помещениях нормальную влажность воздуха для того, чтобы обезопасить себя от негативных воздействий на организм повышенной и пониженной влажности.

Выбор темы данной исследовательской работы основан на том, что я считаю тему важной и актуальной в наше время. В последние годы, достаточно много людей, страдает вегето-сосудистыми заболеваниями, простудными заболеваниями. Низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Высокая влажность также вызывает негативные явления в организме человека, например, нарушается теплообмен организма с окружающей средой, что приводит к перегреву тела, а следовательно влечет за собой нарушения сердечной деятельности. Отсюда вытекает проблема исследования: как защитить себя и близких от различных заболеваний.

Методы исследования:

Теоретические: изучение литературы по теме исследования, обобщение материалов.

Эмпирические: наблюдения за протеканием физических явлений при изменении влажности воздуха; изготовлении простейших увлажнителей воздуха.

Математические: определение влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы.

Обзор изученной научной литературы

1.Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. - М.: Российская АН.; Российский фонд культуры, 1996г., 928с.

2. Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин.- 12-е изд., стереотип.-М.: Дрофа, 2009.-191с.

Учебник по физике помог разобраться с теоретическим материалом по теме «Влажность воздуха. Способы измерения влажности воздуха».

Теоретическая часть

1.1 Понятие влажности воздуха

Величина, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы Земли, называется влажностью воздуха.[1] Степень влажности воздуха имеет большое влияние на многие процессы, протекающие на Земле.

Для количественной оценки на практике различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

А бсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося в единице объема.[2]

= [ ] = 1кг/м³

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 бы производил водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называется парциальным давлением водяного пара.

Но по парциальному давлению водяного пара еще нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению.

Поэтому в науке и технике степень влажности воздуха обычно оценивается относительной влажностью: отношение парциального давления (p) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р₀) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в %.[2]

Относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.

Вывод: Абсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося в единице объема. Относительной влажностью воздуха называется отношение парциального давления (p) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р₀) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в %.

1.2 Измерение влажности воздуха [2]

Существуют несколько приборов для измерения влажности воздуха.

Н аиболее простым прибором для измерения влажности воздуха является волосяной гигрометр. В качестве детали, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос (1). Он закреплен в верхней части прибора (2), обернут вокруг ролика (3) и натянут при помощи специально подобранного груза (4). К ролику прикреплена стрелка (5). При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Передвигаясь по шкале, она и указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах.

С помощью конденсационного гигрометра определяют точку росы – температуру, до которой нужно охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.

Еще один прибор для измерения температуры влажности воздуха - 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, можно определить относительную влажность воздуха. Психрометрами обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Вывод: относительная влажность воздуха определяется с помощью приборов: волосяной гигрометр, конденсационный гигрометр, психрометр.

1. Народные способы определения влажности воздуха. [3]

а) Как узнать влажность с помощью стакана.

Неплохой определитель влажности – обычный стеклянный стакан или другой сосуд. Это, конечно, не самый точный способ для определения данной характеристики, но подойдет за неимением других вариантов. Чтобы произвести замер, нужно набрать в емкость холодной воды и поместить ее на полку холодильника до остывания (до 4-5 градусов). После этого поставьте стакан в комнате подальше от батареи и любого нагревательного оборудования. Следя за происходящими изменениями, можно судить о проценте содержания водяных паров: можно уверенно сказать, что в квартире средняя влажность, если в течение 10 минут на стеклянной поверхности вода не потекла и, в то же время, не высохла; если же за это время на стенках сосуда сформировался конденсат в виде больших капель, и они начали стекать, это говорить о высоком уровне влаги; слишком сухим будет считаться воздух, если стекло сначала запотело, а затем полностью высохло.
б) Метод с шишкой ели

Еще один способ – использование природного сырья, к примеру, шишки ели. Наблюдая за ее состоянием можно судить об уровне влажности: слишком сухой воздух заставит шишку открыть чешуйки; при избытке влаги чешуйки начнут закрываться.
в) Наблюдайте за цветами и предметами

Определить влажность воздуха в квартире – это можно сделать, наблюдая за комнатными растениями – фикусом, асплениумом или пизонией, у которых большие широкие листья. При недостатке в воздухе водяных паров, краешки листочков могут подсыхать.

Другие показатели низкой влажности: растрескивание земли в цветочных горшках; быстрое высыхание постиранного белья; наэлектризованность различных вещей в доме; присутствие выраженного запаха пыли.

В случае избыточной влаги, корни цветов могут загнивать, а в поддонах вода имеет признаки плесени. Одежда и белье при этом издают затхлый запах, могут быть влажными, на обоях появляются плесневые пятна.

Вывод: влажность воздуха в доме можно определить не только с помощью физических приборов, но и с помощью наблюдения за окружающими предметами.

1.4. Нормы влажности воздуха в квартире, в доме. [6]

Средняя рекомендуемая норма влажности – 40-60%, но эти показатели могут меняться из-за времени года:

В холодное время верхняя граница нормы является максимальной, и лучше, если это значение не превышается. Норма зимой допускает содержание влаги на уровне 35-45%. Летом оптимальные показатели – 35-70%, более низкие значения уже будут означать слишком сухой воздух. Несмотря на некоторые расхождения, в течение всего года надо поддерживать среднюю влажность порядка –50-60%, и это касается, в первую очередь, отопительного сезона.

Нормы влажности в зависимости от разных факторов

Для разных помещений предусмотрены конкретные нормы содержания воды в воздушных массах, и их стоит рассмотреть более подробно: Дети, особенно маленькие, наиболее чувствительны к изменениям климата, их организм быстро замерзает и перегревается из-за несформированной терморегуляции, поэтому оптимальная для ребенка влажность 55-60%. Любые отклонения от этих показателей в детской комнате могут приводить к заболеваниям малышей. В гостиной можно поддерживать 40-50% – это показатель подходит для людей, животных, оптимален для растений, деревянной мебели и бытовых приборов. В спальне рекомендуемая норма – от 40 до 55%, причем, желательно, как можно чаще проветривать помещение, и даже оставлять форточку открытой на ночь летом и зимой. В домашнем кабинете, где обычно находятся книги, компьютерная техника, бумажные документы и картины, в воздухе может быть меньше влаги – 30-40%. Это позволит повысить работоспособность человека, сохранит техническое оборудование и книжные издания. Актуальный вопрос – сколько процентов пара должно содержаться в воздухе таких помещений, как кухня и ванна. Рекомендуется постоянно следить за тем, чтобы влажность не превышала 50%. Для решения проблем, как правило, устанавливают вспомогательную систему вентиляции пространства, также поможет частое проветривание этих комнат.

Вывод: средняя рекомендуемая норма влажности – 40-60% .

Практическая часть.

2.1.Измерение влажности воздуха в комнатах

Я решила выяснить какая влажность воздуха в комнатах моего дома и в классе. Я измеряла влажность воздуха в течении 10 дней. У нас дома две комнаты одинаковой площади. В одной из комнат я поставила увлажнитель воздуха. Сравнила влажность воздуха в этих комнатах.

Опыт №1 [2]

Цель: Определите самостоятельно относительную влажность воздуха в кабинете, пользуясь термометром. (Приложение 5)

Для этого мне понадобилось:

Оборудование: Термометр лабораторный, кювета с водой, кусочек бинта.

Для этого я проделала следующее:

1. Измерила температуру воздуха в комнате, классе и записала в таблицу.

2. Смочила кусочек бинта и обернула им резервуар термометра. Следила за понижением температуры. Как только оно прекратилось, записала показания.

3. Нашла разность температур сухого и влажного термометра и, пользуясь психометрической таблицей, определила относительную влажность воздуха в комнатах, кабинете.

Помните, что термометр – стеклянный, с ним нужно обращаться осторожно и бережно. После выполнения задания обязательно положите термометр в футляр. Для более точного определения температуры расположите термометр так, чтобы столбик термометра оказался на уровне глаз.

В комнате относительную влажность, я измерила с помощью психрометра.

Опыт №2. [2]

Цель: Определите самостоятельно относительную влажность воздуха в комнате, пользуясь психрометром. (Приложение 6)

Для этого мне понадобилось:

Оборудование: Психрометр, психрометрическая таблица (Приложение 1).

1. Сняла показания сухого и влажного термометра.

2. Нашла разность температур сухого и влажного термометров.

3. С помощью психрометрической таблицы определила относительную влажность в комнате.

Сравнила результаты своих измерений с нормами.

Вывод: в моем доме во всех комнатах влажность соответствует норме, чуть ниже нормы влажность на кухне (36 %). В классе влажность воздуха выше нормы (65 %).

Опыт №3.

Цель: измерить относительную влажность воздуха с помощью психрометра в комнате без увлажнителя воздуха и с ним.(Приложение 3,4)

Оборудование: психрометр, увлажнитель воздуха.

1. Измеряла влажность воздуха в комнате №1 в течении 10 дней (без увлажнителя воздуха) (Приложение 3)

2. Измеряла влажность воздуха в комнате №2 в течении 10 дней (с увлажнителем воздуха) (Приложение 4)

Вывод: в комнате №2 относительная влажность воздуха выше, чем в комнате без увлажнителя.

2.2.Изготовление простейшего увлажнителя воздуха.

Я решила изготовить увлажнитель воздуха. [4]

Самый легкий и простой вариант изготовления увлажнителя воздуха своими руками. Для этого мне понадобились: пластиковое ведро, блок питания 12В, вентилятор. (Приложение 2)

Технологическая карта

1. Возьмите пластмассовое ведро. Нагрейте с помощью горелки металлический стержень и прожгите отверстия.

2. В крышке ведра вырежьте отверстия по размеру вентилятора.

3. Закрепите вентилятор с помощью болтов.

4. Соедините вентилятор с блоком питания 12В.

5. Придайте увлажнителю эстетический вид.

6. Увлажнитель готов к использованию.

7. Наливаем воду в увлажнитель, и устанавливаем вблизи батареи.

Вывод: такая конструкция очень тихая. Вентилятор крутится, тем самым увлажняет воздух. Иногда воду нужно подливать. Этот вариант увлажнения воздуха в помещении действенный, а главное — экономичный.

Практические советы.

3.1.Влияние влажности воздуха на здоровье человека [5]

Рассмотрим по отдельности влияние высокой и слишком низкой влажности на организм и здоровье человека.

Повышенная влажность.

Насыщенное влагой тепло – идеальные условия для развития бактерий и всевозможных грибков, что может привести к возникновению и усилению аллергических реакций. Большая концентрация влаги не позволяет телу человека поддерживать нормальную температуру – не работает должным образом механизм терморегуляции. Чтобы охладить себя, человеческое тело использует потоотделение. Пот, испаряясь с поверхности кожи, выводит лишнее тепло. Но если испарятся некуда? Тогда организм начинает работать с повышенной силой, а это приводит к обратному результату – перегреву. Возможны вялость, рвота, потеря сознания, сильная вязкость крови и, как следствие, проблемы с сердцем. Даже возможно кислородное голодание мозга. Люди, страдающие от атеросклероза, гипертонии, всевозможных заболеваний сердечно-сосудистой системы, должны быть особенно осторожны в жару при высокой влажности. Существует возможность резкого обострения заболеваний и неконтролируемых приступов. Большая влажность в сочетании с низкой температурой опасна слишком сильным переохлаждением и обморожениями. Это может произойти и около 0°C, а не только при минусе.

Пониженная влажность.

При избыточной сухости воздуха организм начинает усиленно испарять влагу, что может стать причиной пересыхания слизистых оболочек рта, носа и глаз. Астматикам слишком сухой воздух также чрезвычайно вреден, они начинают хуже себя чувствовать, возможны обострения болезни. Достаточно долгое пребывание в сухом воздухе грозит снижением иммунитета и частыми респираторными заболеваниями. Это случается из-за того, что пересушенная слизистая препятствует нормальному дыханию, вследствие чего организм не получает достаточного количество кислорода.

К сожалению, мы не можем влиять на влажность воздуха на улице. Но в своем доме, офисе или квартире вполне возможно создать комфортный микроклимат.

Вывод: влажность, как повышенная, так и пониженная, может привести к множеству негативных последствий: плохое самочувствие, быстрая утомляемость, различные заболевания, вплоть до туберкулеза и ревматизма.

3.2. Как регулировать влажность воздуха[6]

На сегодняшний день для поддержания влажности воздуха на приемлемом уровне, самый простой способ – это использование кондиционеров с функциями автоматического контроля, увлажнения и осушения воздуха. Но кроме таких дорогостоящих устройств существуют и другие общедоступные методы регулирования влажности воздуха.

Повышенная влажность.

Для снижения влажности в помещении вам поможет простое проветривание.

Также лишнюю влагу убирают комнатные растения, бытовые обогреватели, фены.

Вентиляция в исправном состоянии является хорошим помощником при снижении влажности воздуха.

Использование осушителей воздуха, выпускаемых промышленностью, помогают уменьшить влажность. В их устройство входит специальное средство, уменьшающее коэффициент влажности в квартире. В основе этого химического средства – абсорбент и поглотитель влаги, и лишняя влага после конденсирования попадает в ёмкости для сбора влаги.

Дополнительный обогрев квартиры осенью и зимой никогда не будет лишним и поможет избавиться от излишней влажности.

Пониженная влажность.

Самый простой способ, как увлажнить воздух в комнате, заключается в регулярной влажной уборке помещения. Но данный эффект будет длиться только час-два и не может считаться радикальным.

Второй способ того, как повысить влажность воздуха в помещении, заключается в развешивании влажных простынь, полотенец. При этом стоит обратить внимание, что влажность в комнате будет достаточно низкой, если повешенные перед сном мокрые простыни к утру оказываются полностью сухими, как готовый к бою порох. Представьте, что такой же процесс происходит с вашей кожей, слизистой и глазами.

Следующие способы, как увлажить воздух в комнате, относится к аквариумам, фонтанчикам, комнатным растениям и резервуарам с водой на батареях: они тоже несколько спасают положение. Кроме того, повысить влажность можно и с помощью пористых керамических сосудов, наполненных водой и находящихся между секциями радиаторов или любых емкостей с водой, установленных под радиаторами. Хорошим способом, как увлажнить воздух в комнате, является и проветривание жилья в сырую погоду.

Также, к счастью, современная промышленность уже давно изготовляет устройства, позволяющие эффективно увлажнять воздух в помещениях. Все бытовые увлажнители делятся на три основных типа: паровые, ультразвуковые и традиционные.

Вывод: простейшие увлажнители воздуха можно изготовить своими руками, которые будут приемлемы по цене и качеству.

Заключение

Я, долгое время работала над проектом «Регуляция влажности воздуха в доме». В результате этого проекта была выполнена следующая работа:

• изучена необходимая литература по определению влажности воздуха;

• изготовлен психрометр;

• измерена влажность воздуха в комнатах, в классе, в течение 10 дней;

• изготовлены простейшие увлажнители воздуха.

В ходе выполнения работы, я пришла к следующим выводам:

1. абсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося в единице объема. Относительной влажностью воздуха называется отношение парциального давления (p) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р₀) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в %;

2. относительная влажность воздуха определяется с помощью приборов: волосяной гигрометр, конденсационный гигрометр, психрометр;

3. влажность воздуха в доме можно определить не только с помощью физических приборов, но и с помощью наблюдения за окружающими предметами;

4. средняя рекомендуемая норма влажности – 40-60%;

5. в моем доме во всех комнатах влажность соответствует норме, чуть ниже нормы влажность на кухне (35 %). В классе влажность воздуха выше нормы (66 %), в комнате №2 относительная влажность воздуха выше, чем в комнате без увлажнителя;

6. влажность, как повышенная, так и пониженная, может привести к множеству негативных последствий: плохое самочувствие, быстрая утомляемость, различные заболевания, вплоть до туберкулеза и ревматизма;

7. увлажнитель воздуха можно сделать своими руками.

На основании результатов данного исследования доказано влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека..

Для улучшения состояния здоровья человека я рекомендую:

• контролировать уровень влажности в квартире;

• использовать возможные средства для поддержания оптимальной влажности воздуха для человека.

Источники и литература, интернет-ресурсы

1. Физика. 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин.- 12-е изд., стереотип.-М.: Дрофа, 2009.-191с.

2. https://v-detalyah.ru/kakaya-vlazhnost-dolzhna-byit-v-kvartire-i-kak-ee-opredelit

3. https://domovodstvo.pro/uyutnyj-dom/uvlazhnitel-vozduha-svoimi-rukami/

4. https://sovet-ingenera.com/vent/raschety/vliyanie-vlazhnosti-vozduha-na-zdorove-cheloveka-kakuyu-opasnost-tait-izlishne-vysokaya-ili-nizkaya-vlazhnost.html

5. https://stroychik.ru/normy/vlazhnost-vozduha-v-kvartire=

Приложение 1

Приложение 2

Изготовление увлажнителя.

Приложение 3

Комната №1 без увлажнителя воздуха.

Приложение 4

Комната с увлажнителем воздуха.

Приложение 5

Влажность воздуха в классе

Приложение 6

Влажность воздуха в разных комнатах дома.