IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влажность воздуха и ее влияние на здоровье человека и животных.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение
Человек не может жить без воздуха. Атмосферный воздух - это смесь различных газов и водяного пара. Важное значение для человека вместе с температурой и атмосферным давлением имеет количество в ней водяных паров.
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. Во второй четверти мы изучили тему «Влажность воздуха». Меня заинтересовало какая же влажность в разных помещениях школы, в том числе в помещении школьной мини-фермы.
Актуальность моего исследования заключается в том, что в различных кабинетах Малоимышской школы выращивается большое количество комнатных растений и овощных культур, которым необходим регулярный полив и определенная влажность воздуха. Это приводит к тому, что увеличена площадь с которой происходит испарение влаги. А также листья зеленых растений испаряют воду и способствуют повышению влажности воздуха. Сельскохозяйственные культуры непрерывно теряют большое количество воды при транспирации – испарении воды растением. Благодаря транспирации с водой передвигаются по растению к листьям, поглощенные из почвы минеральные вещества. Испаряющаяся вода охлаждает надземные органы растения, что очень важно в жаркое время дня (5).
Не приводит ли это к недопустимым значениям влажности воздуха? Кроме этого, на школьной территории, в мини-ферме обитают различные животные. Это пони, куры, голуби, кролики. Для нормальной жизнедеятельности животных так же необходима допустимая для них влажность воздуха. Какова реальная влажность в помещениях мини-фермы?
Цель работы – исследовать влажность воздуха в различных школьных помещениях, выяснить как влияют на влажность воздуха комнатные растения и овощные культуры.
Задачи:
1.Изучить теоретический материал. Выяснить, какое влияние оказывает влажность воздуха на организм человека, а также выяснить допустимые значения влажности для нормальной жизнедеятельности животных.
2.Измерить влажность воздуха в различных помещениях школы и сравнить её с санитарными нормами.
3.Выяснить как влияют выращиваемые в школе растения на влажность воздуха.
4. Измерить влажность воздуха в помещениях школьной мини –фермы, сравнить ее с допустимыми значениями для нормальной жизнедеятельности животных.
Объект исследования – помещения школы (кабинет физики, помещение лаборатории, помещение мини - фермы).
Предмет исследования – относительная влажность воздуха в различных помещениях школы.
Методы: метод сравнения, статистический метод, анализ полученных данных.
Оборудование: психрометр, психрометрическая таблица.
Гипотеза: относительная влажность воздуха в помещении школы соответствует нормам Сан Пин и оптимальным условиям содержания животных на школьной мини-ферме. Большое количество комнатных растений и овощных культур существенно не влияет на влажность воздуха.
Практическая значимость исследований: Результаты исследований могут использоваться для того, чтобы контролировать микроклимат в классных кабинетах и помещениях школьной мини-фермы.
Овощные культуры мы выращиваемт на подоконниках: лук, огурцы, перец, рассада цветов для пришкольного участка.
2. Характеристики влажности воздуха, ее измерение.
Величина, характеризующая содержание водяных паров в различных частях атмосферы Земли, называется влажностью воздуха. Степень влажности воздуха имеет большое влияние на многие процессы, протекающие на Земле. Измерение и регулирование влажности очень важно.
Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.
Абсолютная влажность показывает сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м*м*м (3).
По абсолютной влажности воздуха еще нельзя судить о степени влажности воздуха. В быту, науке и технике степень влажности воздуха обычно определяют относительной влажностью.
Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в % (3).
Относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.
Для измерения влажности воздуха используют различные приборы.
Волосяной гигрометр работает на свойстве человеческого волоса удлиняться при увеличении относительной влажности воздуха. При уменьшении влажности его длина уменьшается. Стрелка, перемещаясь по шкале, показывает относительную влажность воздуха.
С помощью конденсационного гигрометра определяют точку росы – температуру, до которой нужно охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным. По таблице плотности насыщенного водяного пара определяют абсолютную влажность воздуха (3).
Психрометр.
В школьной лаборатории есть несколько психрометров. Психрометр 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, можно определить относительную влажность воздуха (2). Психрометрами пользуются в тех случаях, когда необходимо точное и быстрое определение влажности воздуха.
3. Как влияет влажность воздуха на здоровье человека и животных.
В санитарно-эпидемиологических требованиях (СанПиН 2.4.2.2821-10) записано:
«Температура воздуха в зависимости от климатических условий в учебных помещениях и кабинетах, лабораториях, актовом зале, столовой, должна составлять 18 - 24° С; в спортзале и комнатах для проведения секционных занятий, мастерских должна составлять 17-20°С.
В помещениях общеобразовательных учреждений относительная влажность воздуха должна составлять 40 - 60 %, скорость движения воздуха не более 0,1м/с» (4).
Почему так важна влажность воздуха?Из энциклопедии я узнал, чтовлажность воздуха является одной из важных характеристик климата и имеет большое значение для органической жизни на Земле, влияет на теплообмен организма с окружающей средой. Она усиливает или замедляет теплоотдачу организма. Охлаждающее влияние влажности воздуха ощущается при температурах от -10 °С до +10 °С, при которых насыщенный водяным паром воздух воспринимается как значительно более холодный, чем сухой. При высоких температурах воздуха влажность воздуха задерживает процесс испарения воды с поверхности тела (потоотделение) и ведет к перегреванию организма. Для борьбы с неблагоприятным влиянием влажности в помещениях применяются: вентиляция, кондиционирование воздуха и др. (1)
Тело человека рассеивает тепло посредством потоотделения и его испарения. Тепловая конвекция в окружающий воздух и тепловое излучение являются основными способами передачи тепла от тела. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота с кожи уменьшается. Люди чувствительны к влажному воздуху, потому что человеческое тело использует испарительное охлаждение в качестве основного механизма для регулирования температуры. В условиях повышенной влажности скорость испарения пота на коже ниже, чем в засушливых условиях. Люди воспринимают скорость передачи тепла от тела, а не температуру. Мы чувствуем себя теплее, когда относительная влажность высокая, а не низкая. 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 оптимального теплообмена человеческого организма при температуре 20-25 °С наиболее благоприятна относительная влажность порядка 50%.
4.Оптимальная влажность воздуха для животных школьной мини-фермы.
Из энциклопедического словаря я узнал, что в сочетании с температурой влажность воздуха оказывает значительное влияние на состояние здоровья животных, птицы и их продуктивность. Водяные пары в воздухе помещений изменяют его теплоемкость и теплопроводность. В помещениях, где содержат большое количество животных водяных паров содержится значительно больше, чем в атмосфере. По какой же причине это происходит? За счет вентиляционного наружного воздуха (10-15 %), испарения с пола, стен, потолка, кормушек (10-25 %), выделения с поверхности кожи животного, со слизистых оболочек дыхательных путей и ротовой полости, а также с выдыхаемым воздухом (60-70 %) (5). Влажность окружающей среды влияет на терморегуляцию животного организма и на теплоотдачу. Высокая влажность воздуха отрицательно действует на состояние живого организма как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды. Повышенная влажность при высокой температуре и малой подвижности воздуха затрудняют теплоотдачу и вызывают тепловой удар. При низкой температуре и высокой влажности воздуха животное выделяет большое количество тепла, так как теплоемкость влажного воздуха в 10 раз больше, чем теплоемкость сухого воздуха. Это вызывает охлаждение и простудные заболевания животных. У животных, содержащихся в холодное время года в помещениях с высокой влажностью, часто отмечаются такие заболевания, как ринит, бронхит, воспаление легких, желудочно-кишечные заболевания(5).
В помещениях нашей мини-фермы обитают пони, куры, голуби, кролики. Какие условия необходимы для этих животных?
Обитатели школьной мини-фермы: куры, голуби, кролики, пони.
Кролики. Взрослые здоровые животные в зависимости от породы способны в течение нескольких дней выдерживать температуру от -30 °С до +30 °С, за пределами этих значений они серьёзно заболевают и гибнут. Кролики плохо переносят резкое колебание температуры, повышенную влажность или сухость воздуха. Оптимальная влажность воздуха для кроликов составляет 60%-75 %. (7)
Пони. Слишком высокая или низкая влажность при малом перемешивании воздуха в конюшне негативно влияет на их здоровье. Движение воздуха на конюшне отводит вредные газы и снижает чувствительность пони к сквознякам. Если на потолке и стенах образуется конденсат, это показатель того, что на конюшне дефицит вентиляции и/или теплоизоляции. Относительная влажность воздуха в конюшне должна составлять 60%-75%, подвижность воздуха – 0,1-0,5 м/с (8).
Голуби. Оптимальный показатель влажности воздуха – 65%-70%. При повышенной влажности высока вероятность, что птицы могут подхватить какие – то инфекции или грибковые заболевания. (9)
Куры. Оптимальная относительная влажность воздуха для кур составляет 60%-80% (9).
5. Практическое определение влажности в разных помещениях школы.
Способ измерений. Относительная влажность воздуха измерялась с помощью психрометров. Приборы устанавливались в школьных кабинетах и помещении мини-фермы.
Показания сухого и влажного термометров измерялись приблизительно в одно и тоже время (12 часов дня). Затем вычислялась разность показаний между влажным и сухим термометром. Зная разность показаний сухого и влажного термометров с помощью психрометрических таблиц определял относительную влажность воздуха. Измерения проводились сначала в январе (10 дней), затем в марте (10 дней) и проводились сравнения средних значений относительной влажности воздуха. В феврале были посеяны овощные культуры, и мартовские измерения проходили в условиях большого количества растений, в январе этих растений не было. Большая часть растений находилась в кабинете, небольшая – в лаборатории.
Измерение влажности в кабинете. Измерение относительной влажности в лаборатории.
Результаты измерений. Январь 2020 г.
Таблица1.Измерение относительной влажности воздуха в кабинете физики.
|
Дата |
15.01 |
17.01 |
20.01 |
21.01 |
22.01 |
23.01 |
24.01 |
25.01 |
27.01 |
28.01 |
|
Тсух,°С. |
19 |
19 |
20 |
23 |
22 |
23 |
21 |
22 |
23 |
23 |
|
Т вл, °С. |
13 |
13 |
13 |
15 |
16 |
16 |
15 |
16 |
16 |
16 |
|
отн.влажность |
44% |
44% |
37% |
35% |
48% |
42% |
47% |
48% |
42% |
42% |
Среднее значение влажности в кабинете за 10 дней равно 43%.
Таблица2.Измерение относительной влажности воздуха в лаборатории.
|
Дата |
15.01 |
17.01 |
20.01 |
21.01 |
22.01 |
23.01 |
24.01 |
25.01 |
27.01 |
28.01 |
|
Тсух, °С |
19 |
19 |
18 |
19 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
19 |
|
Т вл, °С. |
13 |
14 |
13 |
13 |
14 |
15 |
14 |
14 |
14 |
13 |
|
отн.влажность |
44% |
52% |
51% |
44% |
45% |
54% |
45% |
45% |
45% |
44% |
Среднее значение влажности в лаборатории за 10 дней равно 47 %.
Результаты измерений. Март 2020 г.
Таблица3.Измерение относительной влажности воздуха в кабинете физики.
|
Дата |
02.03 |
03.03 |
04.03 |
05.03 |
06.03 |
10.03. |
11.03 |
12.03 |
13.03 |
14.03 |
|
Т сух, °С. |
21 |
19 |
22 |
21 |
23 |
21 |
22 |
22 |
22 |
22 |
|
Т вл, °С. |
15 |
15 |
16 |
16 |
17 |
16 |
17 |
17 |
15 |
17 |
|
отн.влажность |
47% |
61% |
48% |
55% |
50% |
55% |
56% |
50% |
47% |
50% |
Среднее значение влажности в кабинете за 10 дней равно 52%.
Таблица 4.Измерение относительной влажности воздуха в кабинете физики.
|
Дата |
02.03 |
03.03 |
04.03 |
05.03 |
06.03 |
10.03 |
11.03 |
12.03 |
13.03 |
14.03 |
|
Т сух, °С. |
19 |
18 |
19 |
18 |
19 |
20 |
21 |
20 |
20 |
21 |
|
Т вл, °С. |
14 |
13 |
14 |
13 |
14 |
15 |
16 |
15 |
15 |
16 |
|
отн.влажность |
52% |
51% |
52% |
51% |
52% |
54% |
55% |
54% |
54% |
55% |
Среднее значение влажности в лаборатории за 10 дней равно 53% .
В сравнении: измерения относительной влажности воздуха в январе и в марте показали, что в марте произошло увеличению средней влажности воздуха в среднем на 9% в кабинете физики и на 6% в лаборатории.
Результаты измерений относительной влажности воздуха в помещении школьной мини-фермы:
|
Дата |
02.03 |
03.03 |
04.03 |
05.03 |
06.03 |
07.03 |
|
Т сух, °С |
5 |
6 |
5 |
5 |
6 |
7 |
|
Т вл, °С |
3 |
4 |
3,5 |
3 |
3,5 |
5 |
|
Отн.влажность |
66% |
67% |
75% |
66% |
60% |
69% |
Измерение отн. влажности на школьной мини –ферме.
Среднее значение влажности за 6 дней равно 67,2 %, это соответствует оптимальным условиям содержания наших животных
Далее я предполагаю продолжить измерения влажности на мини-ферме, чтобы получить более достоверные результаты.
6.Заключение.
Проделав все измерения в школьных помещениях, я пришел к следующим выводам:
1.Исследование влажности воздуха в помещениях школы позволяет сделать выводы о том, что относительная влажность воздуха не отклоняются от нормы и находятся в пределах допустимых значений (40%-60%).
2. Выращивание растений в кабинетах приводит к увеличению влажности воздуха незначительно, в среднем на 9% в кабинете физики и на 6% в лаборатории. Среднее значение влажности воздуха находится в пределах нормы. Это не влияет отрицательно на здоровье учеников.
3.Значения относительной влажности воздуха в марте, когда в кабинетах большое количество растений, ближе к среднему оптимальному значению влажности (52%) по сравнению с январем (43%). Значит растения –естественные увлажнители воздуха, они позитивно влияют на влажность. Итак, большое количество выращиваемых растений не влияет отрицательно на здоровье.
4.Влажность воздуха в помещении школьной мини-фермы (средняя за время измерения 67,2%) так же соответствует оптимальным значениям для кроликов, кур, голубей.
А что дальше? Я думаю, что не только растения могли повлиять на то, что в марте увеличилась влажность воздуха. Это могли быть и другие факторы: температура наружного воздуха, условия отопления и др. Это и будет тема для моей следующей работы.
Список источников и литературы
1.Малая Советская энциклопедия. Гл. ред. Б.А. Введенский Т.2 - М.: «Большая Советская энциклопедия», 1958,- 1274 с.
2.Мякишев Г.Я.; Буховцев Б.Б. «Физика; учебник для 10 класса средней школы» - М.: - Просвещение, 2010. - 325 с.
3.Перышкин А. В. Физика. 8 кл: учебник –М\: Дрофа, 2018. – 238 с.: ил.- (Российский учебник)
4. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 29декабря 2010 г. № 189
"Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных организациях"
5.Энциклопедический словарь юного земледельца/ Э 61 Сост. А.Д. Джахангиров, В.П. Кузьмищев – М.: Педагогика»,1983,- 368 с, ил.
6. http://www.comodity.ru/zhivotnovod/animalhygiene
7.https://englishpromo.ru/stroitelstvo/komfortnaja-temperatura-dlja-krolika
8. http://equilife.ru/the-horse/health/stables_guidelines
9. http://geum.ru/next/art-142878.leaf-28.php