ГІГРОСКОПІЧНІСТЬ: ПОНЯТТЯ, ГІГРОСКОПІЧНІ РЕЧОВИНИ, ПРИКЛАДИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Гігроскопічність є власністю володіла від деяких речовин поглинати або молекули відводять воду в або з навколишнього середовища. Гігроскопічна речовина має здатність поглинати (або виганяти) водяну пару з повітря навколо неї, поки не буде досягнута певна рівноважна вологість або поки речовина не стане насиченою.

Кожна речовина має характерну рівноважну вологість. Коли навколишнє середовище має цей ступінь вологості, швидкість, з якою речовина захоплює молекули навколишнього середовища води, дорівнює кількості вивільнених молекул.

Малюнок 1. Силікагель вважається гігроскопічною речовиною. Джерело: Pixabay.

Зі свого боку, вологість повітря обумовлена ​​атмосферними водяними парами від випаровування з різних джерел, таких як море, річки, вода в землі, дихання та транспірація рослин і тварин, серед інших джерел.

Кількість молекул пари, що затримується у повітрі, залежить від температури повітря. Чим вище температура, тим більше затримка молекул води у повітрі. Але якщо вологість навколишнього середовища вище рівноважної вологості певного матеріалу, то матеріал підбере молекули води з навколишнього середовища.

Матеріали та речовини, які мають низьку рівноважну вологість, використовуються як сушарки для приміщень, це стосується силікагелю, показаного на малюнку 1, та хлориду кальцію.

Гігроскопічні речовини

Речовини, які захоплюють водяну пару з повітря або рідини, яка їх оточує, є гігроскопічними речовинами і, як ми говорили, використовуються як екологічно осушувачі.

Щодо механізму дії гігроскопічних речовин, то в основному їх два типи:

-Молекули води потрапляють у кристалічну структуру речовини, не реагуючи з нею хімічно.

- Хімічна реакція відбувається між молекулами води та речовиною, про яку йдеться.

У першому випадку присутній сульфат натрію, тоді як у другому - лужні метали та гідриди, які сильно реагують з водою.

Іншими гігроскопічними речовинами або матеріалами є:

-Папер

-Волокнисті волокна

-Дудь

-Сагар

-Хорошо

-Деякі спирти, такі як етанол та метанол

-Продажі, такі як гідроксид натрію, хлорид кальцію, хлорид натрію.

Деякі з гігроскопічних речовин, як правило, розчиняються у воді, яку вони поглинають, наприклад, солі, цукор або мед. Речовина, яка розчиняється у воді, взятій самою собою, називається чудовою речовиною.

Коефіцієнт гігроскопічного розширення

Матеріали або речовини, які захоплюють вологу, можуть розширюватися, в цьому випадку спричиняючи напруження або напруження навколишніх матеріалів. Це стосується старих батарей, які фіксують вологість навколишнього середовища, розширюючи та розриваючи упаковку.

Ще один подібний випадок трапляється з ламінованими обкладинками книг, які складаються з картонного обличчя, яке вбирає вологу, тоді як пластикова плівка - ні. У дуже вологому середовищі картон поглинає воду і розширюється, в результаті чого кришка провисає назовні.

Характеристика, описана в попередньому пункті, диференціального розширення гідратацією двох різних матеріалів, була використана для побудови приладів для вимірювання вологості навколишнього середовища, таких як гігрометр.

Гігрометр

Гігрометр - це прилад, який використовується для вимірювання вологості навколишнього середовища. Прилади, призначені для цієї мети, здійснюють непряме вимірювання вологості навколишнього середовища.

Наприклад, це може бути механічна зміна внаслідок поглинання вологи речовиною, яка служить датчиком.

Малюнок 2. Гігрометр спіральної котушки двошарової (метал - папір, просочений сіллю). Джерело: Wikimedia Commons.

Електрична ємність двох металевих пластин, розділених повітрям, може незначно змінюватися через зміни вологості в навколишньому середовищі.

Електричний опір певних матеріалів також може бути чутливим до змін вологості навколишнього середовища. Саме ці властивості використовуються як датчики вологості.

Існує особливий тип гігрометра, який називається психрометром, який обчислює вологість виходячи з різниці температур двох термометрів: один із сухою колбою, а другий - з мокрою лампочкою.

RH

Влагомери зазвичай вимірюють відносну вологість повітря. Це визначається як коефіцієнт вологості повітря, поділений на вологість насиченого повітря і помножений на 100. Тому відносна вологість зручно виражати у відсотках.

Формула, яка дозволяє визначати відносну вологість, така:

У цьому виразі Pv - тиск пари, а Pv - тиск пари насичення.

Щоб повітря було насичене водяною парою, проводиться пошук точки роси. Це полягає у зниженні температури до такої точки, що повітря не пропускає більше водяної пари і починає конденсуватися на холодних предметах, таких як метали та скло.

Вимірювання вологості в точці роси становить 100% за шкалою відносної вологості.

Питома вологість

Ще одна дуже корисна кількість - питома вологість. Він визначається як кількість грамів водяної пари на 1000 грам вологого повітря і для його визначення використовується наступне співвідношення:

- Приклад 2 (Домашній експеримент)

Наступний експеримент - це практична та наочна демонстрація гігроскопічності деревини, тобто її здатності поглинати воду та виробляти розширення та сили.

Візьміть п'ять дерев’яних зубочисток і розділіть їх навпіл, але без повного розділення. Потім вони розташовуються по колу, як показано на наступному малюнку:

Малюнок 3. Початкове розташування сухих і розбитих зубочисток у їх центрі. Джерело: raulexperimentos.blogspot.com

Крапля води поміщена в центр. Як тільки крапля води потрапляє в центр розташування дерев’яних паличок, вона має тенденцію до розширення через адсорбцію (не плутати з поглинанням) води через волокна деревини.

За короткий час, здається, деревина оживає завдяки поступовому її розширенню, і приблизно через 1 хвилину результат виглядає на наступному малюнку.

Малюнок 4. Остаточне розміщення зубочисток через адсорбцію вологи. Джерело: raulexperimentos.blogspot.com

Список літератури

1. Біодослідження. 2 клавіші з природних матеріалів. Гігроскопічність і дифузія пари. Відновлено з: mirencaballerobioestudio.com
2. раулексперменти. Дерево, анізотропія та гігроскопія: народжується зірка. Відновлено з: raulexperimentos.blogspot.com
3. ТИС. Гігроскопічність / дивовижна поведінка. Відновлено з: tis-gdv.de
4. Вікіпедія. Влагомер. Відновлено з: es.wikipedia.com
5. Вікіпедія. Гігроскопічність. Відновлено з: es.wikipedia.com
6. Вікіпедія. Абсолютна вологість. Відновлено з: es.wikipedia.com
7. Вікіпедія. Вологість повітря. Відновлено з: es.wikipedia.com
8. Вікіпедія. RH. Відновлено з: es.wikipedia.com
9. Вікіпедія. Гігроскопія. Відновлено з: en.wikipedia.com