XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Сухой или влажный и, почему это важно?
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Летом 2021 года наша семья переехала в новую квартиру. Я был очень рад, что квартира благоустроенная и зимой будет тепло. В нашей старой квартире отопление было печное и, поэтому, почти всегда было прохладно. Несмотря на это, я не болел. С началом отопительного сезона я стал замечать, что по утрам у меня закладывает нос, часто пересыхает в горле. Моя младшая сестренка стала кашлять по ночам. Бабушка объяснила, что сестрёнка кашляет потому, что в комнате сухой воздух. Оказывается, сильнее всего сушит воздух в наших квартирах система отопления, которую никак нельзя отключить в осенне-зимний период. В регионе, где я проживаю, эта тема актуальна, так как отопительный период у нас длится с 15 сентября по 15 мая. А это целых восемь месяцев! Мне захотелось узнать, что означает понятие «влажность воздуха», какая влажность воздуха должна быть в помещении, на что она влияет, как ее измерить, какие существуют методы, чтобы её изменить.
Объект исследования: помещение нашей квартиры
Предмет исследования: влияние процентного содержания влаги в помещениях квартиры на здоровье человека
Цель: изучение зависимости общего самочувствия и здоровья человека от влажности воздуха в помещении
Задачи:
Изучить литературу и интернет источники по данной тематике;
Выбор методики проведения исследований;
Проведение эксперимента;
Анализ полученных данных;
Выявление закономерностей, формулировка рекомендаций
Гипотеза: если в жилых помещениях поддерживать оптимальную влажность воздуха, то возможно улучшить здоровье и общее самочувствие, как взрослых, так и детей.
Глава I. Теоретические основы
Параметры воздуха в помещениях дома – важная составляющая хорошего самочувствия проживающих в нем людей. Многие люди обращают внимание на температуру воздуха в помещении, но есть ещё один важный показатель, о котором забывать нельзя. Это влажность воздуха. От показателей влажности воздуха в квартире зависят самочувствие человека, состояние его кожных покровов и волос, утомляемость, качество сна, работа системы пищеварения, а также сопротивляемость организма в период обострения острых респираторно-вирусных инфекций (ОРВИ).
1.1. Что такое воздух? Его составляющие.
Воздух необходим для жизни всех организмов планеты Земля, в том числе и для людей. За один день человек совершает 20 тысяч вздохов и столько же выдохов. При вздохе происходит насыщение организма кислородом. Так, с помощью крови он быстро распространяется по всему телу и дает каждой клеточке необходимую для работы энергию. После этого уже переработанный кислород выдыхается человеком в атмосферу, но уже в качестве углекислого газа. Благодаря этому процессу происходит обмен тепла между телом человека и окружающей средой. Если без еды человек может продержаться несколько недель, без воды – несколько дней, то без воздуха – только несколько минут (1 минуту – обычный человек и 5 минут – тренированные ныряльщики).Состав атмосферного воздуха неоднородный – он представляет собой смесь различных газов, которые невозможно увидеть или потрогать. Вот некоторые из них: азот, кислород, углекислый газ. Азот и кислород самые главные газы в смеси воздуха, они занимают большую его часть. Стоит отметить, что именно азот чаще всего можно встретить на нашей планете, а кроме того он широко распространен на Уране, Нептуне, Плутоне и даже в межзвездном пространстве. Кислород занимает второе место по значимости после Азота. Интересный факт: кислород в чистом виде является ядом, но при этом его недостаток тоже плохо влияет на здоровье. В составе воздуха количество кислорода именно такое, какое нужно для комфортной жизни всех организмов на нашей планете. Остальные газы занимают совсем небольшое место в составе атмосферного воздуха, но все же они необходимы. Его неотъемлемой частью являются также водяные пары и частицы дыма, микробы и пыль, различные соли и пыльца растений.
1.2. Понятия влажности воздуха.
Известно, что человек примерно на 70 % состоит из воды, при этом не все догадываются, что в жизни человека значительную роль играет уровень влажности воздуха. Однако мы интуитивно чувствуем в этом потребность, т.к. влажный воздух полезен для здоровья, именно поэтому стремимся отдыхать на берегу моря, реки, озера, отправляемся на море. Выясним, от каких факторов зависит влажность воздуха.
Влажность воздуха обусловлена количеством водяного пара, содержащегося в нём. Для обозначения уровня влажности воздуха существуют такие понятия, как:
абсолютная влажность, измеряющаяся в г/м3 (показывает, сколько граммов воды содержит один кубический метр воздуха) и более привычная и удобная для восприятия
относительная влажность, измеряющаяся в % (показывает степень насыщенности воздуха водяными парами).
Способность воздуха удерживать в себе пары воды в том или ином количестве определяет наши понятия о воздухе «сухом» и «влажном». Если в воздухе содержится мало водяных паров, то это создаёт чувство сухости во рту, одежда «электризуется» и липнет к телу, цветы быстро засыхают, хлеб быстро черствеет, картины и деревянные предметы «рассыхаются». И, наоборот, если пар, содержащийся в воздухе, очень близок к насыщению, то при малейшем понижении температуры произойдёт его конденсация, и все прдметы покроются капельками влаги.
1.3. Приборы для измерения влажности воздуха в помещении
Существует приборы для прямого измерения влажности воздуха. Их называют гигрометрами.
Гигрометр (греч. ὑγρός «жидкий»+ μετρέω «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения влажности воздуха и других газов.
Принцип работы этих приборов основан на физических характеристиках материалов, из которых он состоит. Материалы в зависимости от уровня влаги в воздухе меняют свойства: вес, плотность, длину и другие.
Г игрометр бывает нескольких видов: волосной, пленочный, весовой, конденсационный, психрометрический, электронный
Волосяной измерительный прибор состоит из обезжиренного синтетического волоса, стрелки, пружины и шкалы. Когда количество паров в воздухе изменяется, происходит изменение силы натяжения волоса и пружина реагирует на эти изменения, меняя положение стрелки на шкале. Диапазон определения влажности у волосяного гигрометра — от 30 до 80%.
П леночный гигрометр
Чувствительного элементом здесь служит пленка, которая также при изменении уровня влажности стягивается или растягивается. Это приводит в движение противовес, который меняет угол наклона стрелки по шкале. Рабочий диапазон также составляет от 30 до 80%.
Весовой и конденсационный гигрометры
В есовой механический и конденсационный гигрометр отличаются высокой точностью измерения уровня влажности в помещении, так как оба являются устройством для измерения абсолютной влажности воздуха. Такая аппаратура применяется только в лабораториях, но не для измерения влажности домашнего воздуха.
Психрометрический гигрометр
П сихрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра.
Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей.
Э лектронный гигрометр (цифровой)
Принцип работы цифровых гигрометров строится на постоянном измерении состояния воздуха в помещении. Прибор функционирует от электросети или бытовой батарейки. Внутри гигрометра находится датчик, который фиксирует изменения концентрации влаги в комнатном воздухе.
Все расчеты отображаются на дисплее прибора, информация обновляется в режиме реального времени.
1.4. Влияние влажности воздуха на здоровье человека
Большую часть своей жизни мы проводим в различных помещениях и от того, насколько комфортен микроклимат в нашей квартире, офисе, учебной аудитории, зависит наше самочувствие и работоспособность. В Российской Федерации основные гигиенические требования к параметрам микроклимата в жилых и общественных помещениях установлены в следующих документах:
СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях»;
ГОСТ 30494-2011 «Межгосударственный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».
Так, как наше тело на две трети состоит из воды, поддержание относительной влажности воздуха для человека – это не просто комфорт, это жизненная потребность и залог здоровья. В условиях сухости у людей появляется сонливость и рассеянность, повышается утомляемость, ухудшается общее самочувствие, снижается работоспособность и иммунитет. В помещение с сухим воздухом повышается вероятность подхватить респираторную инфекцию. От недостатка влажности в первую очередь страдают дети и люди с заболеваниями дыхательных путей, астматики и аллергики. Кроме того, известно, что сухой воздух содержит избыточное количество положительно заряженных ионов, что в свою очередь способствует развитию такого распространенного заболевания как стресс. Во время эпидемии COVID-19 особое внимание нужно уделить микроклимату в помещениях, в первую очередь. Изменение уровня влажности в помещениях может снизить риск передачи вирусов, в том числе и коронавируса. Об этом сообщают американские исследователи из Йельского университета. Они обнаружили, что слишком высокая или слишком низкая влажность воздуха в помещении облегчает вирусам их задачу. Поэтому идеальной является средняя влажность воздуха от 40 до 60%. Это, по мнению исследователей, является причиной того, почему эпидемии зачастую возникают в зимние месяцы: при низких температурах на улице с помощью систем отопления мы устанавливаем в помещениях приятную температуру. В результате воздух становится сухим, его влажность опускается ниже 40%. По их мнению, общественные здания, например, офисы, школы. а также больницы, могут значительно замедлить распространение коронавирусов и вирусов гриппа с помощью систем увлажнения воздуха. Также следует отметить, что 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. Кожа человека также на 70% состоит из воды. В результате обменных процессов она теряет около пол-литра влаги в течение суток, а в зимнее временя – до литра. Ведь достаточно увеличить влажность воздуха в квартире, и потери влаги существенно сократятся. 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%. Поэтому достаточно увеличить влажность воздуха в квартире, и потери влаги существенно сократятся.
1.5. Влияние влажности воздуха на комнатные растения.
Влияние влажности воздуха на «самочувствие» и развития растений сложно недооценить, если рассмотреть ее на примере сохнущего белья. Мокрый, напитанный водой материал, попадая в сухой воздух, начинает активно испарять влагу. Так же и растение – просто отдает свою влагу вовне, и это помимо естественной терморегуляции, при которой испарение тем сильнее, чем выше температура воздуха (до определенных пределов, конечно). Однако плотные листья суккулентов и кактусы приспособились задерживать влагу. Сухой горячий воздух вредит растениям, нарушая процесс дыхания и задерживая фотосинтез, ведь устьица перекрываются, доступ участвующей в фотосинтезе углекислоты к клеткам нарушается. А как без фотосинтеза производить питательные вещества и энергию для жизни?
Но случается, что растение настолько активно отдает влагу, что корни в итоге физически не в состоянии компенсировать ее потерю, не смотря на полив. Обильный полив при этом становится еще более опасным, так как влаги в грунт поступает гораздо больше, чем способно выпить растение, тем более ослабленное. Корень просто «задыхается» и загнивает, растение стремительно вянет, чахнет и погибает. Но и чрезмерная влажность опасна, прежде всего, высоким риском развития гнили, плесени, грибковых заболеваний, размножения вредоносных насекомых. Например, суккуленты очень чувствительны к повышенной влажности, хотя легко приспосабливаются к «средней». На недостаток влаги в воздухе указывают ломкость края листовой пластины, ее пожелтение, поникание, опадание, сморщивание. Бутоны и цветы также вянут и опадают или вовсе не завязываются. Особенно чувствительны к понижению влажности представители флоры тропиков и экваториальных широт. Некроз листьев, например, настигает некоторые растения при опущении влажности до 50-30%.
1.6. Влияние влажности воздуха на хранение книг и картин.
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. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры (прибор для измерения влажности).
Одним из важнейших условий хорошей сохранности произведений живописи является стабильность среды. Особенно опасны для картин колебания температуры и относительной влажности воздуха. Так как красочный слой масляной живописи представляет собой слабоводопроницаемый барьер, на колебания относительной влажности воздуха прежде всего реагирует оборотная сторона картины, то есть основа. Сухость воздуха (относительная влажность ниже 50%) приводит к пересыханию волокон холста, отчего холст становится менее эластичным и менее прочным. Грунт делается хрупким и ломким. Изломы его передаются красочному слою. Дерево при тех же условиях, отдавая влагу, деформируется, происходит его коробление, растрескивание, вздутие и шелушение грунта и красочного слоя. Дерево, холст и бумага, являясь гигроскопическими материалами, содержат в себе влагу, количество которой определяется окружающей средой.
В книгохранилищах процесс естественного старения материалов ускоряется при заметных изменениях влажности воздуха. Низкая влажность воздуха приводит к пересыханию материалов. Это происходит при хранении документов вблизи отопительных приборов или оконных проемов, ориентированных на юг, где интенсивное естественное освещение. Опасно снижение относительной влажности воздуха менее 30%, так, как и кожа, и бумага теряют структурно (химически) связанную влагу, восстановить которую не представляется возможным. Материалы пересыхают, теряют эластичность, становятся хрупкими и ломкими.
Стандартом установлены следующие нормативы хранения книг: температура воздуха - (18±2) °С, относительная влажность - (55±5)%.
Глава II. Практическая часть
2.1. Измерение влажности воздуха в комнатах нашей квартиры разными способами.
Опыт 1: Измерение влажности воздуха в комнате моей младшей сестренки:
Методика:
Взять для измерения влажности воздуха стакан с водой.
Проведение эксперимента: Я наполнил стакан холодной водопроводной водой.
*Поставил стакан с водой в холодильник на один час
* Спустя час, я достал стакан из холодильника и поставил в комнате на полку подальше от радиаторов отопления
В ходе наблюдения за стаканом с водой я отметил, что спустя пять минут эффект запотевания пропал. На основании этого делаем вывод: – влажность в комнате понижена.
Опыт 2: Измерение влажности воздуха при помощи ртутного термометра в моей комнате.
Проведение эксперимента. 1 часть, практическая
Я взял обычный ртутный термометр и замерил температуру воздуха в комнате.
Затем, я плотно обернул головку термометра мокрым ватным диском и спустя 10 мин еще раз измерил температуру
2 часть, аналитическая
Для определения величины относительной влажности воздуха я использовал психрометрическую таблицу, которая работает следующим образом:
1. в первом столбце находим температуру сухого термометра (в градусах Цельсия);
2. в первой строке находим разность температур между сухим и влажным термометром;
3. на пересечении найденных строк из первых двух пунктов будет указана относительная влажность воздуха для данных условий.
Я узнал, что таким способом можно определить относительную влажность воздуха в помещении.
Показатели прибора:
Температура «сухого» термометра – 250 С, температура «влажного» термометра – 170 С.
Применение показателей и данных таблицы позволяют сделать вывод, что относительная влажность воздуха в нашей комнате равна:44%
Вывод: проведя замеры относительной влажности воздуха в разных комнатах нашей квартиры я сделал вывод, что количество радиаторов отопления влияют на влажность воздуха. В комнате моей сестренки установлены два радиатора отопления, поэтому влажность там низкая. А в моей комнате – один радиатор отопления и относительная влажность воздуха в моей комнате в пределах нормы.
3 часть, результативная
|
Показатели |
Объект №1, комната , где проживаю я (Алёша) |
Объект №2, комната, где проживает сестра |
|
Температура «сухого» термометра |
+250 |
+240 |
|
Температура «влажного» термометра |
+170 |
+140 |
|
Относительная влажность воздуха |
44% |
30% |
2.2. Повышение влажности в комнате моей младшей сестренки
Предметом исследования моей работы является: влияние процентного содержания влаги в помещениях квартиры поэтому, я решил провести эксперименты по увеличению влажности в комнате моей младшей сестренки.
Задача, которую я буду продолжать решать – это выбор методики.
1.Для точных замеров влажности воздуха до и после экспериментов бабушка приобрела электронный гигрометр.
2. В интернет источниках я нашел несколько способов и решил проверить их на практике.
Первый способ: развесить в комнате влажное бельё и снять показатели прибора - электронного гигрометра. Перед тем как развесить белье, я зафиксировал влажность воздуха в комнате при помощи электронного гигрометра. Показатели прибора:38%
Время проведения эксперимента: 2 часа
По истечению двух часов я повторно зафиксировал влажность в комнате, где было развешано белье. Показатели прибора: 52%
Вывод: при сушке белья в комнате относительная влажность воздуха повысилась на 14 %. Значит, бельё, высыхая, испаряет в воздух влагу. (Однако, при этом способе возникают риски. Это провокация аллергии или инфекции у людей с низким иммунитетом, появление или усугубление симптомов астмы. Если у кого-то из проживающих в квартире есть аллергия, то сушить белье в помещении квартиры уже нельзя).
Второй способ: Сделать влажную уборку в комнате.
Показания электронного гигрометра перед началом влажной уборки:31%
Показания электронного гигрометра после проведения влажной уборки: 39%
Вывод: при проведении влажной уборки в комнате относительная влажность воздуха повышается. Показатели, в моем случае, увеличились на 8%.
Третий способ: Расставить в комнате емкости с водой.
Я зафиксировал показания электронного гигрометра перед тем, как расставил емкости с водой: 25%. Время проведения эксперимента: 2 часа. Показания электронного гигрометра спустя два часа:29%
Вывод: при использование открытых емкостей с водой относительная влажность воздуха повысилась на 4%.
Четвертый способ :
Использовать прибор - увлажнитель воздуха Venta LW 25.
П еред тем как включить прибор зафиксировал на гигрометре влажность воздуха в комнате: 33%. Время проведения эксперимента: 2 часа. Через два часа зафиксировал показания влажности воздуха в комнате по электронному гигрометру: 52%. Увлажнитель воздуха оставил в работе на ночь, утром показания гигрометра не изменились. Вывод: при использовании прибора увлажнитель воздуха Venta LW 25 относительная влажность воздуха повысилась на 10%.
2.3. Анкетирование
Заинтересовавшись этой темой сам, я решил выяснить, знают ли мои одноклассники и их родители про то, какой должна быть относительная влажность воздуха в жилых помещениях ее влияние на самочувствие человека. Составил вопросы для анкеты. Респонденты: учащиеся 5 «Б» класса, возраст- 11-12 лет, их родители, возраст- 40-50 лет. (Приложение №1).
2.4. Выводы
Полученные данные помогают наглядно увидеть, что:32% опрошенных не знали о существовании такого понятия, а 14%не догадывалось, что приборы отопления в наших жилищах влияют на относительную влажность воздуха, которым мы дышим. Однако, опрос показал, что 93% согласны с тем, что влажность воздуха в помещении влияет на самочувствие человека. И, да, 96 % знают, что приборы для измерения влажности воздуха существуют. Но при этом, только у 11% дома есть прибор для измерения влажности воздуха и 25%: используют дома приборы для увлажнения воздуха. Этот опрос помог и мне, и опрошенным людям обратить внимание на проблему здорового дыхания. Во время существования эпидемиологических запретов во внешней среде мы забываем о поддержке своего здоровья в своём доме(квартире).
Заключение
В ходе проведённого исследования мною было установлено, что в помещении нашей квартиры зимой, когда работает система отопления, относительная влажность воздуха не соответствует нормативным значениям. Опыты, проведенные мною, по замеру влажности воздуха показали, что в нашей квартире относительная влажность воздуха ниже нормы. Особенно это характерно для комнаты моей младшей сестренки. Это позволяет мне сделать вывод, что болеть мы стали чаще именно по этой причине. Цели моя работа достигла, так как изучение зависимости общего самочувствия и здоровья человека от влажности воздуха в помещении мною доказана. Практическая часть направлена на подтверждение гипотезы о том, если в жилых помещениях поддерживать оптимальную влажность воздуха, то возможно улучшить здоровье и общее самочувствие как взрослых, так и детей. За время работы над моим исследованием, бабушка купила ультразвуковой увлажнитель воздуха. Спустя неделю регулярного использования, все в нашей семье стали замечать, что сон – улучшился и перестало закладывать нос по утрам, а сестренка перестала кашлять по ночам.
Результаты моих экспериментов по увлажнению воздуха показали, что самым эффективным способом увлажнить воздух в комнате домашними средствами является сушка белья (влажность воздуха повысилась с 38% до 52%), только этого хватает ненадолго. По мере высыхания белья, влажность воздуха снова понижается. А вот использование увлажнителя воздуха, хотя и повысило влажность только до 43%, но этот показатель остался неизменным до того времени пока его не выключили. Это позволяет мне сделать вывод, что для поддержания оптимальной влажности воздуха в жилых помещениях квартиры лучше всего использовать приборы по увлажнению воздуха.
Библиографический список
Влажность воздуха - способы определения, формулы и значение показателей. Электронный ресурс.https://wika.tutoronline.ru/fizika/class/8/vidy-vlazhnosti-vozduha-i-sposoby-ee-opredeleniya
Приборы для измерения влажности воздуха. Электронный ресурс https://m-strana.ru/articles/pribor-dlya-izmereniya-vlazhnosti-vozdukha/
Почему и потому, энциклопедия, Росмэн, 20011 г
Как увлажнить воздух в комнате без увлажнителя. Электронный ресурс https://lifehacker.ru/
Приложение №1
Результаты анкетирования одноклассников
В анкетировании приняло участие 28 человек.