Измерение относительной влажности воздуха
Омская Государственная Медицинская Академия
Кафедра физики, математики и медицинской информатики
Реферат:
«Измерение относительной влажности воздуха»
Выполнили: студенты 1 курса
Лечебного факультета
124 группы
Тараненко Ирина Николаевна
Голубев Игорь Евгеньевич
Руководитель:
Преподаватель Захаров А.В.
2013 год
Оглавление
1. Введение…………………………………………………………
2. Характеристика
влажности…………………………………………………..
3. Влажность
воздуха в разных уголках
3.1. Измерение
влажности в атмосфере Земли………
3.2. Суточные
и годовые колебания влажности…
3.3. Гидрологический цикл……………………………………………………6
4.Измерительный прибор (психрометр)……………………………………………9
5. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека……………...10
5.1 Заболевания, старение кожного покрова ……………………………..10
5.2. Аллергия…………………………………………………………
6. Разрушающие действие влажности………….…………………………………12
6.1. Влажность и климат……………………………………………………..12
6.2. Влажность и книги………………………………………………………12
6.3. Влажность и серверы……………………………………………………12
7. Рекомендации по улучшению условий воздушно-теплового режима……...14
7. 1. Как повысить влажность воздуха в квартире…………………….…14
7.2. Как снизить влажность воздуха в квартире………………………….14
8. Вывод………….……………………………………………………
1. Введение
Влага является одним из обязательных компонентов всех живых организмов на земле, окружающей нас биосферы, а также большинства материалов, используемых человеком. Содержание влаги в окружающей среде оказывает влияние на характер и интенсивность происходящих в живых объектах биохимических и физико-химических процессов. От влажности зависят физические, химические, механические и технологические свойства значительной части неметаллических материалов. Почти во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, энергетике и строительстве применяются процессы сушки и увлажнения, предназначенные для изменения влажности материалов.
Так как мы учимся в медицинской академии, поэтому в большей степени нас заинтересовало, как зависит от влажности воздуха здоровье людей, а так выявить возможные проблемы и пути их решения.
Цель нашего реферата узнать, как влияет влажность воздуха на человека.
Задачи, которые мы перед собой поставили:
- узнать характеристики влажности
- изучить устройство и правила пользования измерительным прибором (психрометр)
- узнать влияние влажности
- дать рекомендации по
2. Характеристики влажности
Важной характеристикой
Абсолютную влажность воздуха измеряют плотностью водяного пара, находящегося в воздухе, или его давлением Пa. Если температура низка, то данное количество водяного пара в воздухе может оказаться близким к насыщению, воздух будет сырым. При более высокой температуре то же количество водяного пара далеко от насыщения, воздух – сухой. Для суждения о степени влажности важно знать близок или далек водяной пар, находящийся в воздухе от состояния насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности – ведь она дает более ясное представление о степени влажности воздуха. Относительная влажность воздуха измеряется числом, показывающим, сколько процентов составляет абсолютная влажность от давления водяного пара PН, насыщающего воздух при имеющейся у него температуре.
Температура, при которой воздух в процессе своего охлаждения становится насыщенным водяными парами, называется точкой росы. При насыщении воздуха водяными парами вода в нем больше не испаряется. При повышенной влажности человек острее ощущает низкие температуры. Многие могли убедиться, что сильные морозы при низкой влажности воздуха переносятся легче, чем не столь сильные, но при высокой влажности. Дело в том, что пары воды, так же как и жидкая вода, обладают гораздо большей теплоемкостью, чем воздух. Поэтому во влажном воздухе тело отдает в окружающее пространство больше теплоты, чем в сухом. В жаркую погоду высокая влажность опять же вызывает дискомфорт. В этих условиях уменьшается испарение влаги с поверхности тела (человек потеет), а значит, тело хуже охлаждается и, следовательно, перегревается. В очень сухом воздухе тело теряет слишком много влаги и, если не удается ее восполнить, это сказывается на самочувствии человека.
Абсолютно сухого воздуха практически не бывает. В нем всегда присутствует влага хотя бы в следовых количествах. Оказывается, что ничтожные количества воды иногда могут сильно влиять на химические свойства многих веществ. В 1913 г. английским химиком Бейкером было установлено, что жидкости, осушенные в течение девяти лет в запаянных ампулах, кипят при гораздо более высоких температурах, чем указано в справочниках. Например, бензол начинает кипеть при температуре на 26° выше обычной, а этиловый спирт – на 60, бром – на 59, а ртуть – без малого на 100°. Температура замерзания этих жидкостей повысилась. Влияние следов воды на эти физические характеристики до сих пор не нашли удовлетворительного объяснения. В хорошо высушенном кислороде уголь, сера, фосфор горят при температуре, на много превышающей температуру их горения в неосушенном воздухе. Считают, что влага играет каталитическую роль в этих химических реакциях. Из пересыщенного водяными парами воздуха образуется туман. Он состоит из мельчайших капелек воды размером от 0,0001 до 0,1 мм. Капельки воды легче конденсируются на твердых частичках, находящихся в воздухе в виде пыли.
На данном принципе основаны процессы образования искусственного дождя. Для этого в тучи вводят затравки, на которых происходит конденсация воды или кристаллизация льда. Крупные градины получаются в том случае, если кристаллизация происходит на малом количестве центров. Если в тучу будет введено много затравок, то получатся мелкие кристаллы льда (они не могут вырасти, так как вся вода будет закристаллизована), которые при падении на землю часто успевают расплавиться и превратиться в дождь. Для широкого применения эти соли довольно дороги. Однако град может привести к гораздо большим экономическим потерям. Кроме дождя и града атмосферные осадки также выпадают в виде снега.
3. Влажность воздуха в разных уголках Земного шара
3.1 Изменения влажности в атмосфере Земли
Влажность воздуха земной атмосферы колеблется в широких пределах. Так, у земной поверхности содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2% по объёму в высоких широтах до 2,5% в тропиках. Соответственно упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 Мб (иногда лишь сотые доли Мб) и летом ниже 5 Мб; в тропиках же она возрастает до 30 Мб, а иногда и больше. В субтропических пустынях е понижена до 5-10 Мб (1 Мб = 102-н/м2). Относительная влажность r очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85% и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт - здесь за счёт низкой температуры воздуха. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы (Индия - 75-80%). Низкие значения r наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50% и ниже). С высотой относительная влажность и ускорение свободного падения быстро убывают. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу (нижние слои 10-15 км) приходится 99% водяного пара атмосферы. В среднем над каждым м2 земной поверхности в воздухе содержится около 28,5 кг водяного пара.
3.2 Суточные и годовые колебания влажности
Суточный ход упругости пара над морем и в приморских областях параллелен суточному ходу температуры воздуха: влагосодержание растет днём с возрастанием испарения. Таков же суточный ход и в центральных районах материков в холодное время года. Более сложный суточный ход с двумя максимумами - утром и вечером - наблюдается в глубине материков летом. Суточный ход относительной влажности обратен суточному ходу температуры: днём с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом упругости насыщения Е относительная влажность убывает. Годовой ход упругости пара параллелен годовому ходу температуры воздуха; относительная влажность меняется в годовом ходе обратно температуре.
3.3 Гидрологический цикл
При испарении воды ее молекулы образуют водяной газ, называемый водяным паром. В атмосфере содержится также вода в жидком состоянии в виде облачных капелек и дождевых капель. Ледяные кристаллы, снежинки и градины - это атмосферная вода в замерзшем состоянии. В отличие от большинства других присутствующих в атмосфере газов содержание водяного пара может очень сильно меняться. Оно зависит от температуры воздуха и состояния испаряющей поверхности (вода, почва влажная или сухая, лед). В очень холодном и поэтому сухом воздухе водяной пар может находиться в лишь малом, с трудом измеряемом количестве; в жарком воздухе его содержание может достигать 4 процентов объема воздуха и тогда такой воздух становится влажным.
Когда водяной пар поступает
в воздух, он, как и все другие
газы, создает определенное давление,
называемое парциальным. Оно
Содержание в воздухе водяного пара часто выражается в единицах относительной влажности, значение которой сообщаются в ежедневных сводках погоды. Она представляет собой отношение количества пара, фактически содержащегося в воздухе, к количеству насыщенного пара при данной температуре и выражается в %. Величину эту легко пояснить с помощью примеров из жизни. Когда воздух насыщен, его относительная влажность составляет 100%; можно сказать, что насыщенный воздух заполнен водяным паром, а если она 10%, то пара в воздухе находится 10% от максимально возможного. Поэтому, если относительная влажность мала, скажем 10%, то мокрое белье на улице высохнет быстро, особенно в жаркий день.
Хорошо известно, что температура +30°С легче переносится человеком в сухом климате, чем во влажном. Когда относительная влажность мала, пот с поверхности тела быстро испаряется, и это приносит ощущение прохлады. Водяной пар попадает в атмосферу в результате испарения воды океанов и озер, с поверхности земли, в результате транспирации (испарения воды растениями). С поверхности океанов ежегодно испаряется 5,05·108 Мт, а с поверхности материков 0,72·108 Мт воды. Водяной пар переносится атмосферными движениями, конденсируется и возвращается на поверхность земли в виде дождя и снега. Большая часть вернувшейся воды вновь испаряется; остальная впитывается в землю, попадает в ручьи и реки и течет к озерам и океанам, а затем испаряется с их поверхности. Этот ход событий называется гидрологическим циклом. Общее количество воды, участвующее в гидрологическом цикле составляет 12-14 тыс. км3, что можно выразить слоем воды толщиной 25 мм, равномерно покрывающим весь земной шар. Осадки и испарение для земли в целом составляют по 1130 мм в год. Осадки над сушей (800 мм) больше испарения (485 мм) и их разность равна годовому стоку рек в океан (315 мм). Над океаном, напротив испаряется воды больше (1400 мм), чем выпадает осадков (1270 мм), и эта разность представляет собой сток водяного пара с океана на сушу. В многолетнем выводе количество воды участвующей во влагообороте, остается постоянным. Таким образом, осадков за год выпадает на Земле в 40 раз больше, чем содержится водяного пара в атмосфере.
В году наблюдается в среднем
для Земли 45 гидрологических циклов,
а водяной пар в атмосфере
обновляется через каждые 8-10 суток.
Это время жизни водяного пара
значительно короче времени
Несмотря на относительно короткое время жизни, водяной пар переносятся на огромные расстояния от места испарения до места выпадения в виде осадков. Скорость переноса водяного пара воздушными течениями по широте (зональный перенос) составляет в среднем 220 км/сут. При этом среднее число смен водяного пара за один оборот вокруг Земли равно 13,5. За год в виде различных осадков из атмосферы выпадает 577 000 км3 воды. На испарение такого количества воды затрачивается много тепла. Для всей земной поверхности это составляет 1024 Дж/год, т.е. 25% солнечной энергии, поступающей на Землю. При конденсации водяного пара в атмосфере это тепло возвращается в атмосферу, как говорят, в форме скрытого тепла конденсации. В атмосферных процессах водяной пар и продукты его конденсации во многом определяют погодные условия, не только вследствие развития облачности и выпадения осадков, но и участвуя в энергетических процессах.
4. Измерительный прибор (психрометр)
Психрометр (от греч. psychros — холодный и metreo — измеряю) — прибор для измерения влажности и температуры воздуха.
Принцип действия психрометра основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха. Психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометров с градуированной шкалой (до +50° и —25°) с интервалом делений 0,2°. Резервуар правого термометра обернут батистом и перед началом измерений смачивается чистой дистиллированной, дождевой или снеговой водой. Интенсивность испарения воды с поверхности резервуара смоченного термометра будет зависеть от влажности исследуемого воздуха и его подвижности. Чем суше воздух, тем интенсивнее будет испаряться вода, а так как испарение воды связано с охлаждением тела, с которого она испаряется, то смоченный термометр будет показывать более низкую температуру, чем сухой, и эта разница показаний будет тем больше, чем суше воздух. Сухой термометр будет показывать температуру окружающего воздуха. По показаниям сухого и смоченного термометров определяют влажность воздуха, пользуясь психрометрическими таблицами, а температуру воздуха — по показанию сухого термометра. Диапазон измерения относительной влажности от — 10° до +40°.
5. Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека
5.1 Заболевания, старение кожного покрова
Влажность - один из важнейших параметров воздуха, непосредственно влияющих на здоровье человека. Оптимальный уровень влажности, при которой человек чувствует себя наиболее комфортно 40-60%.
Между тем, летом в сухую погоду она редко превышает 40%, а зимой падает до 25-30%. Ведь холодный воздух содержит мало влаги, поэтому, когда зимой мы проветриваем комнату, воздух в ней становится суше. Недостаток влажности приводит к сухости и раннему старению кожи, раздражению слизистой оболочки, что открывает путь для инфекций и повышает вероятность различных респираторных заболеваний. Здесь и кроется причина появления морщин. Косметические кампании вовсю рекламируют увлажняющие супер кремы и чудо-гели. Оно и понятно — бороться со следствием гораздо выгодней, чем с причиной. А между тем, у женщин, живущих в климате с нормальным содержанием влаги, кожа остается гладкой и упругой даже в пожилом возрасте, чего нельзя сказать о гражданках, проживающих в сухом климате.
Особенно важен режим влажности для маленьких и грудных детей, ведь в первые месяцы и годы жизни у них очень нежная и чувствительная кожа, слизистая оболочка рта и носа. Поэтому влажность в комнате, где спит новорожденный, должна быть не ниже 50%. Сухой воздух в целом более пыльный, ведь в нем повисает мельчайшая пыль, которая в обычном состоянии «связана» c влажностью.
Наше тело на 90%
состоит из воды. Поэтому поддержание
оптимальной для человека
5.2 Аллергия
Сухой воздух является одной из главных причин возникновения аллергии. В нем активно распространяются аллергены (возбудители аллергических реакций). Кроме того, он приводит к ослаблению иммунной системы человека. Что такое аллергия? Аллергия - повышенная чувствительность к различным веществам, проявляющаяся в виде необычных реакций при контакте с ними. Проявления аллергии бывают самые разные. Могут возникать мучительные и многократные приступы чиханья с обильными водянистыми выделениями из носа, носовая заложенность, зуд век и слезотечение, резь в глазах, зуд слизистых оболочек носоглотки, распространенный кожный зуд. Иногда аллергическая реакция развивается стремительно и может закончиться анафилактическим шоком. По статистике, аллергией страдает каждый пятый житель нашей планеты. В России этому заболеванию подвержены от 5% до 30% населения (в зависимости от региона). Аллергены бывают нескольких видов:
- бытовые: домашняя и библиотечная пыль, клещ домашней пыли;
- эпидермальные: шерсть
и слущенный эпидермис (
- пыльцевые: пыльца деревьев, кустарников, трав;
- пищевые: продукты питания.
6. Разрушающие действие влажности
6.1 Влажность и климат
Погода не только является темой многих праздных разговоров, но она также часто определяет наше поведение. В зависимости от погоды мы решаем, поехать ли на пикник, пойти ли на каток, покататься ли на лодке, пойти ли поплавать или пройтись на лыжах. По климату можно судить, какую одежду носят люди, что они едят и в каких жилищах живут. В зависимости от погоды каникулы могут быть очень приемлемыми или неудачными. Погода действует на здоровье, самочувствие и благополучие всего населения.
Климат Земли меняется не только из-за глобального потепления, но и увеличения влажности воздуха. К такому выводу пришли американские и британские ученые, Менее чем за последние 30 лет уровень влажности воздуха рядом с поверхностью земли вырос на 2,2%, отмечают они. Значительно увеличился этот показатель и над поверхностью Мирового океана. Жара при высоком уровне влажности оказывает еще большее негативное воздействие на людей, - подчеркивают специалисты. Это выражается, прежде всего, в том, что при более высокой влажности существенно ухудшается теплообмен человеческого организма. Ученые установили также, что повышение уровня влажности, так же как и парниковые газы, является результатом жизнедеятельности людей. Причем, согласно утверждениям исследователей, если международное сообщество не предпримет никаких действий, то экологическая ситуация на нашей планете будет только ухудшаться. Так, при общем потеплении климата на 1 градус по Цельсию влажность будет возрастать на 6%. Используя температурные прогнозы Международной комиссии по изменению климата, ученые установили, что к 2100 году влажность на планете вырастет на 24%.[7]
6.2 Влажность и книги
Старейшая библиотека в Симферополе может «умереть». Местные власти отказываются выделять средства не только на закупку новых книг и периодических изданий, но и на ремонт одной из старейших библиотек Крыма, существующей уже 101 год. Вместе с библиотекой гибнут и редкие книги.
Здание библиотеки построено в конце XIX века. Сейчас оно в аварийном состоянии. Ремонт здесь не делали больше 30 лет. Стены отсырели. Штукатурка обваливается. Высокая влажность уничтожает книги, например – издание сочинений Жуковского 1902 г. В этом году библиотеке выделили лишь 5 тыс. грн. на приобретение книг. На остальное – денег нет.
Ежегодно в библиотеку приходят более 3 тыс. читателей, но власти продолжают не замечать проблем вековой библиотеки. Ее работники не без горечи говорят – Симферополь может потерять не только уникальные фонды, но и историческое здание.
6.3 Влажность воздуха и серверы
На данный момент именно влажность является самым недооцененным по важности параметром жизнеобеспечения серверной. Несколько простых фактов: - При влажности ниже 30% поток воздуха, проходящего сквозь сервер, вызывает накопление статического электричества на микросхемах и платах внутри сервера. Иногда накапливается достаточно большое напряжение для возникновения пробоев, например, между ножками соседних микросхем. Это приводит к сбоям, которые традиционно списываются на ту или иную софтверную компанию. Если мы берем воздух с температурой -7.5 градусов Цельсия и относительной влажностью 100% и нагреваем этот воздух до +25 градусов без добавления влаги, то относительная влажность этого воздуха станет... 10%!
Какие можно сделать выводы? 1. В серверной необходимо как минимум постоянно контролировать влажность. Если влажность ниже 35% (т.к. большинство датчиков влажности имеют погрешность +/-5% rH), обязательно использование в серверной заземляющих браслетов. А в идеале нужно поддерживать влажность в серверной на уровне 40-55%. 2. Ни в коем случае нельзя делать в серверной какую-либо приточную вентиляцию. Вытяжная вентиляция должна обеспечивать минимально допустимый для серверных уровень воздухообмена.
7. Рекомендации по улучшению условий воздушно-теплового режима
7. 1. Как повысить влажность воздуха в квартире
- Простейший способ привести влажность воздуха в доме в норму — использование бытового увлажнителя воздуха.
- Увеличьте количество комнатных растений. Во-первых, они сами по себе положительно влияют на влажность воздуха в квартире (хоть и незначительно), во вторых они станут своеобразным гигрометром: если листики морщатся и засыхают – это признак недостатка влаги в вашей квартире.
- Если вы – не любитель комнатных цветов – заведите аквариум. Только не забывайте регулярно подливать испаряющуюся воду.
- Все знают, что проветривать помещение нужно не только летом, но и зимой. Нет ничего лучше свежего воздуха. Однако при этом, как ни странно, влажность воздуха в квартире понижается, поскольку холодный воздух имеет низкую влажность. Поэтому проветривая квартиру зимой, не пренебрегайте советами по увлажнению воздуха в квартире.
Не забывайте, что работающие бытовые приборы (телевизор, компьютер, утюг и т.д.) осушают воздух в помещении. Чтобы привести влажность воздуха в норму, старайтесь эти комнаты проветривать чаще или ставить в них увлажнитель.
7.2. Как снизить влажность воздуха в квартире
- После приготовления пищи, стирки, принятия ванны или душа накапливается пар. Поэтому эти помещения нужно сразу проветривать.
- Сушить белье в доме – нежелательно. Лучше делайте это на открытом воздухе или в свободной комнате, закрыв в нее дверь и приоткрыв окно.
- Чтобы привести влажность воздуха в квартире в норму, летом не зашторивайте окна в сырых комнатах, пусть солнышко их высушивает.
- По аналогии с увлажнителем воздуха существуют специальные поглотители влаги, которые содержат абсорбирующее вещество, впитывающее излишнюю влагу из воздуха, как губка.
И еще один важный момент: работающий в летнее время кондиционер не только понижает температуру воздуха в комнате, но и сушит воздух. Несмотря на то, что в помещении с кондиционером легко дышится, это не значит, что влажность – в пределах нормы. Поэтому в кондиционируемом помещении желательно использовать увлажнитель воздуха.
8. Вывод
В нашем реферате мы попыталась рассмотреть, какие изменения влажности происходят в атмосфере Земли, ее характеристики, ее влияние на жизнедеятельность человека, на формирование климата на планете.
Необходимо знать, что влажность воздуха, существенно влияет на теплообмен организма с окружающей средой, имеет большое значение для жизнедеятельности человека. 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 ведет к перегреванию организма, особенно при выполнении физической работы. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических условиях является относительная влажность от 40 до 60%
Измерение влажности воздуха также важно для медицины, потому что из-за сухого воздуха развиваются аллергии, проблемы с дыхательной системой, и более того у людей появляется сонливость и рассеянность, повышается утомляемость, ухудшается общее самочувствие, снижается работоспособность и иммунитет.
- Измерение относительной влажности воздуха
- Измерение.Погрешности измерений
- Измерение подручными средствами
- Измерение пороков круглых лесоматериалов
- Измерение постоянной планка
- Измерение признаков для исследования систем управления
- Измерение продукции скважины
- Измерение микротвердости с помощью прибора ПМТ-3
- Измерение мощности двигателя
- Измерение мощности и энергии
- Измерение мощности и энергии
- Измерение мощнсти в цепях 3-х фазного тока
- Измерение напряжения электронными аналоговыми вольтметрами
- Измерение неэлектрических величин
