Проект по физике "Влажность воздуха и ее влияние на жизнь человека"

«Радченская СОШ»

Проект по физике

«Влажность воздуха и ее значение в жизни человека»

Выполнили:

учащиеся 8 класса

Руководитель:

Кравцова Е.А.

учитель физики

2022 год

Погружение в проект.

1. Ознакомление с теоретическим материалом.

2. Изучение приборов для измерения влажности воздуха.

3. «Природные» индикаторы влажности воздуха.

4. Измерение влажности воздуха в разных помещениях школы и сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами.

5. Изучение влияния влажности воздуха на самочувствие человека.

6. Разработать способы повышения и понижения влажности в помещениях.

7. Отчет о проделанной работе: выступление перед одноклассниками.

Содержание.

1. Введение. Проблема.

2. Влажность воздуха и ее характеристики.

3. Значение влажности воздуха.

4. Приборы для измерения относительной влажности воздуха.

5. «Природные» индикаторы влажности воздуха.

6. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека.

7. Экспериментальная работа.

8. Выводы.

9. Источники.

Введение.

Воздух – неотъемлемая часть в жизни каждого человека – это один из источников жизни. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Важное значение для человека наряду с температурой и давлением атмосферы имеет количество в ней водяных паров. Относительная влажность воздуха - важный экологический показатель среды. От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. 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. Хранение произведений искусство и книги требуют поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Продукты питания, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Большое значение имеет знание влажности в метеорологии для предсказания погоды.

Проблема.

Изучая влажность воздуха, мы решили выяснить, как влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека. Чтобы решить возникшую проблему провели изучение теоретического материала, и исследования по измерению влажности воздуха в разных помещениях школы, ответили на вопрос соответствует ли данная влажность нормам?

Цель проекта: Познакомиться с характеристиками влажного воздуха и способами их определения, определить роль влажности в жизни человека.

Задачи: изучить понятие влажность воздуха; выяснить, каким образом влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека; измерить влажность воздуха в разных помещениях нашей школы: в кабинете физики, в компьютерном классе, в столовой.

По характеру доминирующей деятельности это исследовательский проект.

Влажность воздуха и ее характеристики.

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.

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность показывает, сколько водяного пара в граммах содержится в 1 кубическом метре воздуха.

Относительная влажность

Величина, показывающая, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению называют относительной влажностью.

Относительной влажностью воздуха  называют выраженное в процентах отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:  = p/р₀*100% или  = /₀*100%, где  - абсолютная влажность, а ₀ – плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Точка росы

Температура , до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы. При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.

Значение влажности воздуха.

Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры испаряющей поверхности и от относительной влажности воздуха. При повышении температуры, он удаляется от насыщения, при понижении, наоборот, в нем может начаться конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде, соприкасаясь с холодной поверхностью, оставляет на ней капельки росы. При отрицательной температуре выпадает иней. В воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман. Он состоит из мелких капелек или кристалликов, взвешенных в воздухе. В сильно загрязненном воздухе образуется густой туман с примесью дыма – смог.

От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.

Люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 40 до 60%. При низкой влажности может возникнуть сухость слизистых оболочек и дыхательных путей и, как следствие этого, развивается кашель и хрипота. В некоторых помещениях мы чувствуем себя не очень хорошо, хотя и не можем понять причины этого. Результаты опроса и наших наблюдений показали, что учащиеся нашей школы в среднем от 5 до 7 часов в сутки проводит в помещениях школы. Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах.

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.

Гигрометр волосяной предназначен для измерения относительной влажности воздуха в пределах. Гигрометр волосяной состоит из металлической рамы, вдоль которой натянут обезжиренный человеческий волос. Свободный нижний конец волоса соединен со стрелкой, которая перемещается по шкале. На раме укреплена шкала с делениями, по которой в процентах отсчитывают относительную влажность воздуха. Принцип действия волосяного гигрометра основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину с изменением влажности воздуха. При уменьшении или увеличении влажности воздуха длина волоса меняется.

Психрометр

Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и термометр показывает температуру воздуха. Резервуар другого термометра окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлажается. 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.

«Природные» индикаторы влажности воздуха.

Блестящий синоптик – лягушка. Любой, кто захочет, может обзавестись таким «живым» барометром. Сначала нужно сделать маленькую деревянную лесенку. И опустить её в стеклянную банку с водой. Затем поймать лягушку (травяную, остромордую или озёрную) и посадить её в банку. Через некоторое время, когда животное придёт в себя, можно начинать наблюдения. Если лягушка поднимается по лесенке, ждите плохой погоды, спускается – погода будет переменной, барахтается на поверхности воды – тепло, солнечно, сухо. Предсказания всегда точны. Дело в том, что у лягушки кожа очень легко испаряет влагу. В сухой атмосфере кожа быстро обезвоживается, поэтому лягушка перед сухой погодой сидит в воде. В сырую погоду, когда собирается дождь, она вылезает на поверхность – обезвоживание теперь ей не грозит.

Чудесными синоптиками являются многие птицы. Постоянно находясь в атмосфере, непосредственно испытывая на себе воздействие всех происходящих в воздушном океане изменений, птицы в течение веков приобрели высокую чувствительность к изменению атмосферного давления, к уменьшению освещённости (тонкие, прозрачные облака, ослабляющие солнечный свет, - предвестники ненастья), к скоплению в атмосфере электричества перед грозой. Птицы реагируют на все метеорологические изменения заранее. Это находит отражение в их пении, криках, поведении и ежегодных сроках прилёта.

О приближении дождя заблаговременно сигнализируют человеку муравьи и пчёлы. Первые старательно закрывают входы в муравейник, вторые сидят в ульях и гудят. Мухи и осы перед ненастьем стремятся залететь в помещение, даже в кабины автомобилей. Хорошо предчувствуют грозу бабочки-крапивницы. Если в ясную погоду они ищут укрытия в защищённых от ветра местах, в пучках сухих веток, дуплах деревьев, то это значит, что через несколько часов можно ожидать грозу. Но если поздно вечером сильно трещат кузнечики, наутро наступит хороший день. Вьющиеся в воздухе столбом комары и мошки обычно тоже предвещают хорошую, ясную погоду. Некоторые насекомые позволяют нам предугадывать погоду и на более длительный срок. Чем выше к осени муравьиные кучи, тем суровее будет зима. На холодную зиму пчёлы залепляют леток, оставляя в нём еле заметное отверстие, а к тёплой зиме он остаётся открытым.

К изменениям влажности воздуха и её температуры, чувствительны также и растения. Так, благодаря наблюдательности человека установлено: если берёза раньше ольхи листья выкинет, будет лето ведренное, а если ольха первая распустится, холод и дожди замучают. Если на лугах, на лесных полянах и среди кустов в первой половине апреля распускаются золотисто-жёлтые цветки первоцветов (примулы), баранчиков, то нужно ждать первых тёплых дней. Белые шапки медоносных цветков рябины – точный предвестник изменения погоды к надёжному теплу. На установление тёплой погоды также указывает весеннее сокодвижение у берёзы, клёна и других деревьев. Появление на поверхности воды в прудах, озёрах и реках широких зелёных листьев белой кувшинки знаменует конец заморозков. Обильное выделение капель жидкости на широких пластинках листьев конского каштана обычно предвещает наступление длительного дождливого периода.

Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека.

Влажность воздуха имеет большое значение для жизнедеятельности человека.

Люди обычно чувствуют себя лучше во влажном воздухе. Оптимальной для нас является относительная влажность воздуха от 40 до 60% 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 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%.

• 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.

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.

Температура для учебных помещений не должна быть ниже 16 – 18 ◦С для спортивного зала – 16◦С; для рекреаций, коридоров, лестничных пролетов, столовых – 14◦С. Относительная влажность воздуха в комнатах и школьных 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.

Способы 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%.

В ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определенная влажность.

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.

Оптимальные и допустимые параметры температуры и относительной влажности воздуха в помещениях:

Экспериментальная работа.

Так как в течение учебного года мы много времени проводим в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Исходя из этого, мы решили узнать, отвечает ли санитарным нормам условия нашего кабинета физики, информатики, спортивном зале, библиотеке и столовой.

Замеры проводились в течение недели, ежедневно, затем данные усреднялись. Для измерения относительной влажности использовался психрометр.

Определение относительной влажности воздуха с помощью лабораторного термометра.

1 способ.

1. Определили температуру воздуха с помощью термометра.

2. Резервуар термометра обмотали кусочком ткани, конец которой опустили в стакан с водой (комнатной температуры).

3. Как только прекратится понижение температуры, нашли разность показаний термометров (сухого и влажного).

4. Пользуясь психрометрической таблицей по значениям сухого термометра и разности показаний сухого и влажного термометра нашли относительную влажность воздуха.

2 способ.

Используя психрометр определили влажность воздуха.

Определение влажности воздуха в разных помещениях школы в период отопительного сезона

Способы повышения влажности:

• Проветривать кабинеты после каждого занятия;

• Для увеличения влажности и улучшения состава воздуха кабинетов увеличить число зеленых насаждений;

• В зимнее время увлажнять воздух в жилых помещениях (открытые сосуды с водой, пористые увлажнители)

Таким образом, можно сделать следующий вывод: при низкой температуре и высокой влажности воздуха повышается теплоотдача и человек подвергается большему охлаждению.

Высокая влажность также при любой температуре плохо влияет на здоровье человека. Особенно вредно сочетание высокой влажности и высокой температуры воздуха, так как при этом значительно ухудшается тепловое состояние человека, снижается эффективность испарения пота и тем самым затрудняется теплоотдача.

Выводы.

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.

Также нами выяснено, что относительная влажность воздуха связана с погодными условиями. При повышении влажности погода портится, идет дождь, вероятность заморозков малая.

Рассмотрев поставленные нами вопросы, мы пришли к выводу, что невидимый нами воздух (содержание в нем водяного пара) которым мы дышим и к которому мы привыкли, может влиять не только на самого человека, но и на все, что его окружает. В этой работе был изучен вопрос о влиянии влажности воздуха на жизнедеятельность человека.

Люди весьма восприимчивы к влажности. От нее зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи. Жара труднее переносится при высокой влажности воздуха. В этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги. Поэтому возможен перегрев тела, нарушающий жизнедеятельность организма. В сухом воздухе, напротив, происходит быстрое испарение влаги с поверхности кожи, что приводит к высыханию слизистых оболочек дыхательных путей.

Так как в течение учебного года ученикам приходится больше времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Исходя из этого, мы выяснили, отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов.

Данное исследование необходимо продолжить выполняя замеры в период отключения отопления в весенний период.

По результатам работы были сделаны основные выводы:

1. Не во всех кабинетах влажность воздуха соответствует нормам.

2. К концу смены влажность воздуха в кабинетах повышается.

4. В кабинетах с большим количеством зеленых насаждений влажность воздуха максимально приближена к норме.

5. Во время отопительного сезона относительная влажность значительно понижается.

6. Состояние микроклимата школьных помещений оказывает влияние на самочувствие и здоровье учащихся: а) низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям; б) высокая влажность также трудно переносится при высокой температуре, в этих условиях затруднен отвод тепла за счет испарения влаги и возможен перегрев тела.

Рекомендации для улучшения состояния влажности в кабинетах.

1. Опрыскивание. С помощью этого простого и действенного метода можно увеличить влажность воздуха.

2. Увеличить в кабинетах количество зеленых насаждений. Листья зеленых растений испаряют воду и способствуют повышению влажности воздуха, а это улучшает самочувствие людей.

3. Устанавливать резервуары с водой между ребер радиаторов.

Источники:

1. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 2005.

2. Чуянов В.А. Энциклопедический словарь юного физика. – М.: Педагогика-Пресс, 2010.

3. 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.

4. Материал из сети Интернет. https://yandex.ru/search/?text=растения%20увлажняющие%20воздух%20фото&lr=12

https://yandex.ru/search/?text=произведения%20искусств%20и%20влажность%20воздуха%20%20фото&lr=12