X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влажность воздуха и её влияние на здоровье человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Гаврилина П.В. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школы №2 р.п.Колышлей Пензенской области

Рыжкова Е.Н. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школы №2 р.п.Колышлей Пензенской области

Работа в формате PDF

1.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В сводках погоды, помимо давления и температуры, нам еще часто сообщают о влажности воздух. Многие люди порой даже переезжают из одного района в другой, жалуясь на очень сырой, либо, наоборот, очень сухой климат. Ритм современной жизни вынуждает людей большую часть времени проводить в помещении, будь то класс, офис, квартира. Создание комфортных условий в местах обитания — залог нашего здоровья. Пребывание людей длительное время в теплых или холодных закрытых помещениях при уменьшенной или увеличенной влажности приводит к уменьшению работоспособности и разным формам заболеваний. К сожалению, проблема поддержания необходимого уровня влажности в жилых и рабочих помещениях всерьез никогда не воспринималась. А между тем, зимой и летом во время работы центрального отопления или кондиционеров, воздух содержит слишком мало влаги, как для нормального самочувствия человека, так и для большинства комнатных растений, и даже для сохранности деревянной мебели. Известно, что человек на 80-90% состоит из воды, но не все догадываются, что уровень влажности в атмосфере играет значительную роль в жизни человека.

Проводя эксперимент и собирая данные, мы опирались на знания по физике, биологии, медицине. В работе рассматривается вопрос, что влажность воздуха является одним из важнейших параметров атмосферы, который, определяет на сколько комфортно чувствует себя человек в данный момент времени и частоту заболеваний. Так как в течение учебного года учащимся приходится больше времени проводить в школе, то не маловажную роль играет состояние влажности в учебных кабинетах. Исходя из этого, мы решили узнать, отвечает ли санитарным нормам условия наших кабинетов.

 Объект исследования: школьные помещения (классы, библиотека, спортзал, столовая).

Предмет исследования: влажность воздуха в исследуемых помещениях.

Гипотеза: если поддерживать в помещениях нормальную влажность воздуха, то можно обезопасить себя от негативных воздействий на организм повышенной и пониженной влажности.

Цель исследовательской работы: Узнать, что такое влажность воздуха, от каких параметров зависит, от каких параметров зависит, какими приборами её измеряют, чем опасна повышенная и пониженная влажность для человека. Определить влажность воздуха в   школе и определить её влияние на здоровье и жизнедеятельность учащихся.

Задачи:

Изучить литературу по теме.

Изучить работу и принцип действия психрометра.

Наблюдать за изменением влажности в помещениях школы.

Измерить влажность воздуха в помещениях нашей школы.

Сравнить результаты с оптимальными параметрами.

Сделать выводы о влиянии влажности на человека.

Предложить способы нормализации влажности.

Актуальность нашего исследования заключается в том, что в последние годы среди обучающихся школ высокий процент простудных заболеваний, а низкая влажность вызывает быстрое испарение и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, легких, что приводит к простудным и другим заболеваниям. Высокая влажность также вызывает некоторые негативные явления в организме человека, например, нарушается теплообмен организма с окружающей средой, что приводит к перегреву тела.

Определение и характеристики влажности воздуха.

В воздухе всегда есть водяной пар. Он образуется в результате испарения воды с поверхностей океанов, морей, озер, водохранилищ, рек и т.д. От количества водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, функционирование многих его органов, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусства. Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять ее.

Влажность – мера содержания водяных паров в воздухе. Относительная влажность – отношение количества воды, содержащегося в воздухе при данной температуре, к максимальному количеству воды, которое может содержаться в воздухе при данной температуре в виде пара. Относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях началась конденсация, т.е. превращение пара в жидкость.

Воздух с влажностью:

до 55% считается сухим,

от 56% - 70% умеренно сухим,

от 71% - 85% умеренно влажным,

свыше 85% сильно влажным.

Идеальная влажность в жилом помещении 40-60%. Когда окружающая среда имеет температуру более высокую, чем температура тела человека, происходит сильное потоотделение. Обильное выделение пота ведет к охлаждению организма, однако является нагрузкой на организм.

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 (или упругостью) водяного пара. Парциальное давление p водяного пара принимают за один из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.

Абсолютная влажность

За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара ρ, содержащегося в воздухе. Эту величину называют абсолютной влажностью и из-за ее малости выражают в граммах на кубический метр. Абсолютная влажность, таким образом, показывает, сколько водяного пара в граммах содержится в 1 кубическом метре воздуха.

Относительная влажность

Знание парциального давления водяного пара или абсолютной влажности ничего не говорит о том, насколько водяной пар в данных условиях далек от насыщения. А именно от этого зависит интенсивность испарения воды и, следовательно, потеря влаги живыми организмами. От этого же зависит быстрота высыхания тканей, почвы, увядание растений и многое другое. Вот почему вводят величину, показывающую, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению, — относительную влажность.

Относительной влажностью воздуха φ называют выраженное в процентах отношение парциального давления р водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре

Воспользовавшись уравнением, можно для относительной влажности получить еще одну формулу:   

,

 где   ρ — абсолютная влажность, а ρ_нас – плотность насыщенного водяного пара при данной температуре.

Итак, для вычисления относительной влажности надо знать парциальное давление или плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и давление или плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре.

Давление и плотность насыщенного водяного пара при разных температурах можно найти, воспользовавшись специальными таблицами, которые имеются в справочниках или задачниках по физике.

Точка росы

При охлаждении влажного воздуха при постоянном давлении его относительная влажность повышается, так как чем ниже температура, тем ближе парциальное давление пара в воздухе к давлению насыщенного пара. В конце концов, пар становится насыщенным. Это легко понять, если посмотреть на график зависимости давления насыщенного водяного пара от температуры.

Пусть при температуре t₁ парциальное давление водяного пара равно р₁. Состояние пара изобразится при этом точкой А. Если охладить воздух до температуры t_r при р₁ = const, то пар станет насыщенным и его состояние изобразится точкой В.

Температура t_r, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении), называется точкой росы.

   Давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной точке росы, и есть парциальное давление водяного пара, содержащегося в атмосфере.

При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса.

Точка росы также характеризует влажность воздуха, так как она позволяет определить парциальное давление водяного пара и абсолютную влажность с помощью таблиц, в которых представлена зависимость давления и плотности насыщенного водяного пара от температуры.

Приборы для измерения относительной влажности воздуха.

Психрометр

П сихрометр¹ 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 (приложение), можно определить относительную влажность воздуха. Психрометрами обычно пользуются в тех случаях, когда требуется достаточно точное и быстрое определение влажности воздуха.

Гигрометр

Т очку росы определяют с помощью прибора, называемого конденсационным гигрометром. Гигрометр² представляет собой металлическую коробку 1, передняя стенка 2 которой хорошо отполирована. Коробка окружена полированным кольцом 3, отделенным от нее теплоизолирующей прокладкой 4. Коробка соединена с резиновой грушей 5. 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 2. Это и есть точка росы, так как появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным.

Влияние влажности воздуха на жизнедеятельность человека.

Влажность воздуха, существенно влияя 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

Сухой воздух приводит к ослаблению иммунной системы в целом. Холодный сухой воздух препятствует попаданию кислорода в систему кровообращения.

Симптомы недостаточного потребления кислорода — истощение, плохая концентрация внимания, усталость.

Действие «сухого воздуха» на глаза: Натирание слизистых оболочек глаз контактными линзами.  Синдром сухого глаза.  Инфицирование глаз.  Работая в «сухую», наши глаза излишне напрягаются, быстрее утомляются.

Зимой кожа становится сухой. Обогревательные приборы, работающие в зимний период, вызывают испарения влаги с кожи. При этом естественный защитный слой кожи становится тоньше, а сама кожа — суше. Все это способствуют более быстрому старению кожи.

Сухой воздух является одной из главных причин возникновения аллергии. В нем активно распространяются аллергены (возбудители аллергических реакций).

При высокой температуре и высокой влажности воздуха теплоотдача резко сокращается, что ведёт к перегреванию организма, особенно при выполнении физической работы. Высокая температура легче переносится, когда влажность воздуха понижена. Так, при работе в горячих цехах оптимальное влияние на теплообмен и самочувствие оказывает относительная влажность воздуха 20%.

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.

Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха вредна, т.к. ведет к усиленной потере влаги организмом, что приводит к его обезвоживанию. Особенно низкая влажность наблюдается в зимнее время, когда работает отопление: она составляет всего 10-20%.                              

При низкой влажности воздуха происходит быстрое испарение влаги с поверхности слизистых оболочек носа, гортани, легких, что приводит к кашлю, хрипоте, увеличивает риск подхватить респираторную инфекцию и ухудшению состояния в целом. Также известен тот факт, что в сухом воздухе содержится избыточное количество положительно заряженных ионов, а это способствует развитию стрессовых состояний у людей.

Потеря влаги

от 6 до 8% веса человека приводит к полуобморочному состоянию,

до 10% — к галлюцинациям и нарушению глотательного рефлекса;

до 12% — к остановке сердца.

При слишком высоких ее показателях воздух становится удушливым. С тела пот испаряется медленно, тело охлаждается слабо, мы чувствуем себя некомфортно. Грибок и плесень интенсивно распространяются в углах и на стенах помещения. В условиях сырости быстро портятся пищевые продукты. Особенно 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.

Влажность воздуха играет большую роль в жизни растений и живых организмов. Чем выше влажность, тем скорость испарения меньше. Если влажность воздуха равна 100%, то испарения нет. 

Практическая часть

. Опытная работа по измерению относительной влажности в помещении МОУ СОШ № 2 р.п.Колышлей

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

Для измерения относительной влажности использовался LabQuest, более точный прибор. (см. диаграммы Приложение 1, Приложение 2)

Для измерения влажности воздуха психрометром необходимо больше времени. (см. фото Приложение 3)

Статистика заболеваний в нашей школе.

Микроклимат в помещении играет достаточно важную роль для всех людей, которые находятся внутри него. От микроклимата будет зависеть самочувствие человека. При этом должна быть обеспечена оптимальная температура воздуха. Также не стоит забывать и про влажность воздуха.                                            

Ведь повышенная влажность негативно влияет на общее состояние человека. В помещениях должно быть обеспечено оптимальное сочетание температурного режима воздуха и уровня влажности.

Обратившись к медицинской сестре, мы выяснили статистику заболеваний в нашей школе за прошедший год (всего учащихся 244 человек).(см. диаграмма Приложение 3)

По результатам работы были сделаны основные выводы.

1.      Не во всех кабинетах влажность воздуха соответствует нормам. Для человека наиболее благоприятной считается влажность в пределах от 40 до 60%.

2.      Влажность воздуха в кабинетах биологии и технологии немного понижена.

3.      Воздух сухой в оставшихся кабинетах школы и помещениях общего пользования.

4.      Так как влажность воздуха в помещениях школы не во всех классах соответствует нормам, то заболеваемость органов дыхания учащихся в школы составляет   38,9 %. 

Для улучшения состояния влажности в кабинетах мы рекомендуем:

1.      Проветривать кабинеты после каждого занятия;

2.      Для увеличения влажности и улучшения состава воздуха кабинетов увеличить число зеленых насаждений (кабинет физики);

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

4.      Поддерживать температуру воздуха в помещениях в соответствии с нормативами.

 Заключение

    Поработав над этой темой, 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 исследовательской 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. 

Для устранения неблагоприятного влияния влажности воздуха в помещениях применяют вентиляцию, кондиционирование воздуха, влажные уборки и др.

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, что не все кабинеты отвечают санитарным нормам. Измерения и показания занесены в таблицу.   

В результате чего было выявлено следующее: в большинстве кабинетов влажность воздуха ниже нормы, а это может приводить к раздражению слизистых органов дыхания и, следовательно, к кашлю и нарушению работы легких. Следствием сухого воздуха является подверженность организма простудным инфекциям.

Вероятность заболеть после контакта с инфекцией значительно возрастает, если влажность воздуха меньше оптимальной.

Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики или факультативных занятиях, а также для самообразования учащихся. Тема актуальна, так как нет ничего важнее на свете, чем здоровье людей.

Использованная литература:

1.      Детская энциклопедия. Погода. – Дмитров. 2003.

2.      Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных учреждений /Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е. – М. Дрофа. 2018 г.

3.      Буров  В.А. Практикум по физике. – М .Просвещение. 1973.

4.      Научно-методический журнал. Физика в школе. – М. Школьная пресса. 2007.

5.      СанПиН 2.4.2.1178-02

6. "Гигиенические требования к условиям обучения в общеобразовательных учреждениях"

 Интернет-ресурсы:

http://school.edu.ru/laws.

https://ru.wikipedia.org/wiki/

3.                   http://www.homeaero.ru/article/ventilyatsiya-shkol

                                               Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.