В итоговом индивидуальном проекте по физике на тему "Влажность воздуха и ее влияние на здоровье человека" учащийся 9 класса изучил что такое "влажность воздуха" определил и упорядочил ее основные характеристики, рассмотрел каково ее главное значение, а также как можно измерить саму влажность.

Подробнее о работе:

В рамках научно-исследовательской работы по физике на тему «Влажность воздуха и ее влияние на здоровье человека» обучающийся 9 класса описал основные принципы работы приборов для определения (относительной) влажности воздуха и выяснил каково влияние влажности воздуха на здоровье человека.

В процессе работы над индивидуальным исследовательским проектом по физике о влажности воздуха и ее влиянии на здоровье человека учеником 9 класса отражены выводы о том, что относительная влажность воздуха возрастает в зависимости от высоты этажа здания, когда влажность воздуха ниже нормы это может привести к раздражению слизистых органов дыхания, кашлю и нарушению работы легких. Оптимальная влажность воздуха там, где много растений.

Оглавление

Введение

1. Понятие влажности воздуха и ее характеристики
2. Значение влажности воздуха
3. Приборы для определения (относительной) влажности воздуха
4. Влияние влажности воздуха на здоровье человека
5. Измерение влажности воздуха

Заключение
Список литературы
Приложения

Актуальность: заключается в том, что в последние годы среди учащихся школ высокий процент простудных заболеваний, особенно в зимний период времени, а низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Высокая влажность также вызывает ряд негативных явлений в организме человека, например, нарушается теплообмен организма с окружающей средой, что приводит к перегреву тела.

Объект исследования: Гигрометр.

Цель: Изучить как влажность воздуха влияет на здоровье человека. Узнать,что такое влажность воздуха,какие значения нормальные для человека.

Задачи:

1. Изучить понятие влажность воздуха и точка росы.
2. выяснить, каким образом влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека.
3. Узнать,какие приборы могут измерить влажность.
4. Измерить влажность воздуха в разных помещениях нашей школы: в кабинете физики, в компьютерном классе, в столовой.

Влажность воздуха — это величина, характеризующая содержание водяных паров в атмосфере Земли — одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Окружающей нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности водоемов и растительных покров всегда содержит в себе водяные пары. Чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. С другой стороны, чем выше температура воздуха, тем больше количество водяных паров потребуется для его насыщения.

Насыщенный пар - это пар в состояние динамического равновесия со своей жидкостью.

Рис. 1

Если же пар не насыщенный, то такого термодинамического равновесия нет. Происходит испарение в открытом сосуде.

Рис. 1.1

В зависимости от количества паров, находящихся при данной температуре в атмосфере, воздух бывает различной степени влажности. Бывает два вида влажности: абсолютная и относительная влажность.

Абсолютная влажность - это масса водяного пара, выраженного в граммах находящегося в 1м3 воздуха. Другими словами - это плотность водяного пара в воздухе.

Абсолютная влажность прямо пропорциональна массе водяных паров: чем их больше, тем больше и абсолютная влажность, и обратно пропорциональна объему воздуха. Так, при равной массе водяных паров абсолютная влажность воздуха будет больше в той емкости, у которой объем меньше, и наоборот.

Относительная влажность - это отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Есть вторая формула для нахождения относительной влажности:

p-парциальное давление водяного пара, (Па)

P0-давление насыщенного пара, (Па)

Парциальное давление — давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре.

Чем меньше относительная влажность, тем быстрее сохнут вещи, больше воды испаряет кожа человека и животных , поверхность растений. Человек чувствует себя наиболее комфортно при относительной влажности 40-60%. В музеях внимательно следят за относительной влажностью воздуха ,так как при её увеличение деформируется деревянные предметы, размножаются бактерии.

Из формулы для расчёта относительнной влажности следует, что к увеличению относительной влажности ведёт увеличение абсолютной влажности при постоянной температуре. Относительная влажность также будет расти, если при постоянной абсолютной влажности охлаждать воздух. При некоторой температуре она достигнет 100%- находящийся в воздухе водяной пар станет насыщенным. Именно это происходит ранним утром: вследствие охлаждения воздуха выпадет роса.

Точка росы - Температура, при которой водяной пар становиться насыщенным.

Точку росы легко определить, медленно охлаждая металлический стакан, например бросая в него кусочки льда, и замечая температуру , при которой стакан запотевает.

• От влажности зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. А испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной.
• Благоприятная влажность для человека -это относительная влажность 40-60%.Такую влажность поддерживает в производственных помещениях,на борту космического корабля.
• Большое значение имеет знание в метеорологии для предсказания погоды, т. к. конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты в атмосферу. И наоборот испарение сопровождается поглощением теплоты.
• В ткацком,кондитерском,печатном и других производствах для нормального течения процессов необходима определенная влажность.
• Хранение произведений искусства, книг, музыкальных инструментов требует поддержания влажности на необходимом уровне.

Пример 1. (задачи)
В каком климате, влажном тропическом или сухом пустынном, человеку легче перенес-ти высокую температуру? Ответ поясните.

Решение:
Терморегуляция позволяет человеку выдерживать разные температурные условия. При жаркой погоде выделяется пот, который испаряется и уносит с собой тепло тела. Испарение зависит от влажности воздуха, если влажность высокая, то испарение идет медленно. Соответственно, в сухом пустынном климате переносить жару легче.

Приборы ,которые используют для измерения влажности:
Конденсационный гигрометр, Волосяной гигрометр, Психрометр.

Конденсационный гигрометр - это прибор, который используется для определения абсолютной влажности воздуха по точке росы.

Рис. 1.2

1. Металлическая коробка
2. Передняя стенка
3. Отполированное кольцо
4. Теплоизолирующая прокладка
5. Резиновая груша
6. Термометр

Как он работает: Если мы нальем легко испаряющую жидкость ,например (эфир), то продувая воздух через коробочку с помощью груши, можно вызывать сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. На полированной поверхности появляются капельки росы. По термометру замечаем температуру, при которой они появляются.

Появление капелек росы указывает на то, что находящийся в воздухе вблизи коробки водяной пар при понижении температуры стал насыщенным. Температура, которую при этом показывает термометр, и есть точка росы. По таблице определяют плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, т.е. абсолютную влажность воздуха. (В приложении 1. таблица).

Первый конденсационный гигрометр был устроен герцогом Фердинандом II в Тоскане в 1665 году.
Волосяной гигрометр - предназначен для измерения относительной влажности воздуха в пределах от 30% до 100%.

Рис. 1.3

В основе его работы лежит свойство обезжиренного работы человеческого волоса изменять длину при изменение относительной влажности воздуха. При увеличении влажности воздуха волос удлиняется, а при уменьшении укорачивается. Изменение длины волоса приводит к повороту стрелки гигрометра. По шкале определяют относительную влажность воздуха.

В 1783 г. Орас Бенедикт де Соссюр изобрел гигрометр, используя человеческий волос для измерения влажности (волосяной гигрометр).

Психрометр - это специальное устройство, предназначенное для измерения температурных показателей воздуха и влажности.

Психрометр состоит из двух термометров- сухого и влажного. Резервуар влажного термометра обернет куском ткани, конец который опущен в воду. Сухой термометр показывает температуру окружающего воздуха, а влажный температуру влажной ткани. Показания термометров будет разными. Вода с ткани испаряется, влажный термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно происходит процесс испарения и тем меньше разность показания термометров.

Особенно часто применяется в метеорологических измерениях на метеостанциях.

Различают три вида психрометров:

• Стационарный (станционный),
• Аспирационный,
• Дистанционный.

Стационарный психрометр (психрометр Августа) Аспирационный психрометр. Аспирационный психрометр (психрометр Асмана) является более сложным прибором. Дистанционный психрометр ( промышленный психрометр, используем на больших расстояниях).

Для определения величины относительной влажности воздуха используют психрометрическую таблицу.

Составим алгоритм работы с психрометрическим гигрометром (психрометром):

1. Зафиксировать показания сухого и влажного термометров.
2. Найти разницу их значений.
3. Сопоставить пункты 1 и 2 с помощью психрометрической таблицы.

Давайте закрепим полученные знания на задаче.

Предположим, сухой термометр зафиксировал температуру, равную 22 °С, а влажный — температуру, равную 19 °С. Чему будет равна влажность воздуха?

Решение.
Рассчитаем разницу значений температур: 22 − 19 = 3.
Найдем в таблице столбец со значением температуры по сухому термометру и сопоставим ее с разницей показаний. Влажность воздуха будет равна 76%.

Ответ: влажность воздуха равна 76%.

Психометрическая Таблица находится в приложение 2. после списка литературы.

В 1828 году немецкий физик и изобретатель, профессор и директор гимназии в Кельне Эрне Фердинанд Август создал психрометр для определения влажности воздуха.

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.

Про охлаждающие кувшины:

Если вам не случалось видеть таких кувшинов, то, вероятно, вы слыхали или читали о них. Эти сосуды из необожженной глины обладают той любопытной особенностью, что налитая в них вода становится прохладнее, чем окружающие предметы. Кувшины в большом распространении у южных народов (между прочим, и у нас в Крыму) и носят различные названия: в Испании – «алькарацца», в Египте – «гоула» и т. д. Секрет охлаждающего действия этих кувшинов прост: жидкость просачивается через глиняные стенки наружу и там медленно испаряется, отнимая при этом теплоту («скрытую теплоту испарения») от сосуда и заключенной в нем жидкости. Но неверно, что жидкость в таких сосудах очень охлаждается, как приходится читать в описаниях путешествий по южным странам.

Охлаждение не может быть велико. Зависит оно от многих условий. Чем знойнее воздух, тем скорее и обильнее испаряется жидкость, увлажняющая сосуд снаружи, и, следовательно, тем более охлаждается вода внутри кувшина. Зависит охлаждение и от влажности окружающего воздуха: если в нем много влаги, испарение происходит медленно, и вода охлаждается незначительно; в сухом воздухе, напротив, происходит энергичное испарение, вызывающее более заметное охлаждение. Ветер также ускоряет испарение и тем способствует охлаждению; это все хорошо знают по тому ощущению холода, которое приходится испытывать в мокром платье в теплый, но ветреный день.

Понижение температуры в охлаждающих кувшинах не превышает 5°. В знойный южный день, когда термометр показывает подчас 33°, вода в охлаждающем кувшине имеет температуру теплой ванны 28°. Охлаждение, как видим, практически бесполезное. Зато кувшины хорошо сохраняют холодную воду; для этой цели их преимущественно и употребляют. Мы можем попытаться вычислить степень охлаждения воды в «алькараццах». Пусть у нас имеется кувшин, вмещающий 5 л воды; допустим, что 1/10 л испарилась. Для испарения 1 л воды (1 кг) требуется при температуре знойного (33°) дня около 580 калорий. У нас испарилась 1/10 кг, следовательно, понадобилось 58 калорий.

Если бы вся эта теплота заимствовалась только от воды, которая находится в кувшине, температура последней понизилась бы на 58/5, т. е. градусов на 12. Но бо́льшая часть тепла, потребного для испарения, отнимается от стенок самого кувшина и от окружающего его воздуха; с другой стороны, рядом с охлаждением воды в кувшине происходит и нагревание ее теплым воздухом, прилегающим к кувшину. Поэтому охлаждение едва до́стигает половины полученной цифры. Трудно сказать, где кувшин охлаждается больше, – на солнце или в тени. На солнце ускоряется испарение, но вместе с тем усиливается и приток тепла. Лучше всего, вероятно, держать охлаждающие кувшины в тени на слабом ветре.

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, я решил узнать, отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов. Измерения проводились в предметных кабинетах и в компьютерном классе, библиотеке, столовой.

В ходе данной работы, я узнал ,что такое влажность воздуха его понятие ,также какое значение имеет влажность в жизни человека и в быту. Обобщил информацию о приборах для измерения влажности воздуха . Замерил влажность в кабинете физики, информатике и столовой.

В результате чего было выявлено следующее: относительная влажность воздуха возрастает с высотой этажа; в некоторых помещениях влажность воздуха ниже нормы, а это может приводить к раздражению слизистых органов дыхания и, следовательно, к кашлю и нарушению работы легких. Было отмечено, что оптимальная влажность воздуха в кабинетах с большим количеством растений.

Вывод:

1. К концу смены влажность воздуха в кабинетах повышается.
2. Влажность воздуха в столовой значительно повышена.
3. В кабинетах с большим количеством зеленых насаждений влажность воздуха максимально приближена к норме.

1. Элементарный учебник физики: Учебное пособие. В 3-х т.\Под ред. Г.С.Ландсберга. Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. М.: Наука. 1985.
2. Перышкин А. В. Физика 8.-М.: Дрофа, 2010
3. Перышкин А. В. Физика 8.-М.: Дрофа, 2023
4. Перельман Я. И. Занимательная физика 2 Издательство “Наука” 1986г
5. Фадеева А, А,, Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8.-М.: Просвещение