Исследовательская работа по физике Влажность воздуха и ее влияние на здоровье человека (8 класс)

Школьная научно-исследовательская конференция

«Заявка на успех»

Направление: естественнонаучное

Влажность воздуха и

её влияние на здоровье человека

Исследовательская работа

Выполнила ученица 8 «Б» класса муниципального бюджетного образовательного учреждения

«Коношская СОШ» Коношского района

Малышева Полина Михайловна

Научный руководитель - учитель муниципального бюджетного образовательного учреждения

«Коношская СОШ» Коношского района

Юрьева Галина Александровна

п. Коноша, 2014

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………….....

3

Глава 1. Обзор литературы………………………………………………………….….

4

1.1. Абсолютная и относительная влажность………………………...…….…….

4

1.2. Способы измерения влажности………………………………………………..

5

1.3. Влияние влажности воздуха на здоровье человека…………………..………

5

1.4. Как регулировать влажность воздуха……………………………….….……

6

Глава 2. Объекты и методы исследований……………………………………………..

8

2.1. Психрометр…………………………………………………………………….

8

2.2. Методика проведения измерений…………………………………………….

8

Глава 3. Результаты обследований и их обсуждение………………………………….

9

3.1. Результаты обследований……………………………………………..………

9

3.2. Обсуждение результатов обследования………………………………..……

9

Заключение…………………………………………………………………..…………

11

Выводы…………………………………………………………………………………..

11

Список литературы и интернет-ресурсов………………………………………………

11

Приложение 1…………………………………………………………………………….

12

Введение

Воздух - неотъемлемая часть в жизни каждого человека - это один из источников жизни. Человек не может жить без воздуха. А что такое воздух, из чего он состоит и как влияет на человека? Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов. В воздухе всегда есть и 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, книг. Влажность воздуха является одним из основных параметров микроклимата помещения, и поэтому оказывает большое влияние на жизнедеятельность человека

Актуальность моего исследования заключается в том, что в последние годы достаточно много людей, в том числе и детей, страдают вегето-сосудистыми заболеваниями, высокий процент простудных заболеваний, увеличивается количество людей, страдающих астмой, 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, а следовательно влечет за собой нарушения сердечной деятельности. Отсюда вытекает проблема исследования: как защитить себя и близких от заболеваний сердечно-сосудистой системы и какие меры можно предпринять

Объект исследования: процентное содержание влаги в квартирах жилых домов.

Предмет исследования: влияние влажности воздуха на здоровье человека.

Цель работы: доказать влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека.

Задачи исследования:

1. Изучить теоретический материал по данной теме и изготовить психрометр.

2. Измерить влажность воздуха и атмосферное давление в квартирах жилых домов.

3. Измерить характеристики самочувствия человека: артериальное давление, пульс.

4. Проанализировать данные, полученные за две недели.

5. Выявить зависимость характеристик здоровья человека от влажности воздуха.

Методы исследования: изучение литературы, наблюдение, измерение, сравнение, анализ, синтез.

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

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Абсолютная и относительная влажность

Водяной пар в воздухе, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек, не является насыщенным: атмосфера - «открытый сосуд». Перемещение воздушных масс приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация.

Содержание водяного пара в воздухе - его влажность - характеризуется рядом величин.

За характеристику влажности воздуха может быть принята плотность водяного пара , 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.

Но знание 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  называют выраженное в процентах отношение , где  - абсолютная влажность, а ₀- плотность насыщенного водяного пара при данной температуре. Итак, для вычисления относительной влажности надо знать плотность пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, и 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.

Барометрическое атмосферное давление тесно взаимосвязано с влажностью воздуха. Неслучайно поэтому большинство простейших народных приборов - предсказателей погоды - основано на установлении колебаний влажности воздуха. Это обусловлено тем, что плотность водяных паров по отношению к плотности воздуха, принимаемой за единицу, равна 0,623. Поэтому влажный воздух легче сухого, а атмосферное давление в нем падает. Следовательно, когда давление снижается, воздух становится более влажным, из водяных паров образуются облака и можно ожидать выпадение осадков.

1.2. Способы измерения влажности

Гигрометрический способ измерения влажности

Г

Рис. 1. Гигрометригрометр - прибор для измерения влажности воздуха (см. рис. 1). Данный способ измерения влажности основан на изменении длины гигроскопических нитей (волос, или синтетических нитей). Использование приборов, в основе которых лежит гигрометрический способ измерения, ограничено, прежде всего, из-за класса точности, т.к точность таких измерений составляет около ±5% относительной влажности.

Психрометрический способ измерения влажности

П

Рис. 2. Психрометрсихрометр - прибор для измерения влажности воздуха (см. рис. 2). Психрометрический способ измерений основан на физическом эффекте охлаждения при процессах испарения. Один термометр считывает температуру окружающего воздуха, а другой - считывает температуру влажного термометра. Термометр (считывающий температуру окружающего воздуха) увлажнен хлопковой тканью и обдувается воздухом. Испарение охлаждает термометр, и при наступлении состояния равновесия, влажность подсчитывается по показаниям сухого и влажного термометра.

Степень точности 1% относительной влажности достигается при использовании точных термометров, а также, при условии аккуратного обслуживания оборудования.

Для определения относительной влажности воздуха использовалась психрометрическая таблица, которую можно взять в любой справочной литературе (см. приложение 1).

1.3. Влияние влажности воздуха на здоровье человека

Показатель влажности, в условиях которой человек чувствует себя комфортно, колеблется в пределах от 30 до 60%. Зависит это от температуры, уровня физической нагрузки и даже от возраста. Например, младенцы очень плохо переносят сухой воздух, а влага благоприятно действует на их кожу и слизистые оболочки, облегчает дыхание.

Рассмотрим по отдельности влияние высокой и слишком низкой влажности на организм и здоровье человека.

Повышенная влажность.

Насыщенное влагой тепло - идеальные условия для развития бактерий и всевозможных грибков, что может привести к возникновению и усилению аллергических реакций. Большая концентрация влаги не позволяет телу человека поддерживать нормальную температуру - не работает должным образом механизм терморегуляции. Чтобы охладить себя, человеческое тело использует потоотделение. Пот, испаряясь с поверхности кожи, выводит лишнее тепло. Но если испарятся некуда? Тогда организм начинает работать с повышенной силой, а это приводит к обратному результату - перегреву. Возможны вялость, рвота, потеря сознания, сильная вязкость крови и, как следствие, проблемы с сердцем. Даже возможно кислородное голодание мозга. Люди, страдающие от атеросклероза, гипертонии, всевозможных заболеваний сердечно-сосудистой системы, должны быть особенно осторожны в жару при высокой влажности. Существует возможность резкого обострения заболеваний и неконтролируемых приступов. Большая влажность в сочетании с низкой температурой опасна слишком сильным переохлаждением и обморожениями. Это может произойти и около 0°C, а не только при минусе.

Пониженная влажность.

При избыточной сухости воздуха организм начинает усиленно испарять влагу, что может стать причиной пересыхания слизистых оболочек рта, носа и глаз. Астматикам слишком сухой воздух также чрезвычайно вреден, они начинают хуже себя чувствовать, возможны обострения болезни. Достаточно долгое пребывание в сухом воздухе грозит снижением иммунитета и частыми респираторными заболеваниями. Это случается из-за того, что пересушенная слизистая препятствует нормальному дыханию, вследствие чего организм не получает достаточного количество кислорода.

К сожалению, мы не можем влиять на влажность воздуха на улице. Но в своем доме, офисе или квартире вполне возможно создать комфортный микроклимат. Ведь постоянная влажность, как повышенная, так и пониженная, может привести к множеству негативных последствий: плохое самочувствие, быстрая утомляемость, различные заболевания, вплоть до туберкулеза и ревматизма.

1.4. Как регулировать влажность воздуха

На сегодняшний день для поддержания влажности воздуха на приемлемом уровне, самый простой способ - это использование кондиционеров с функциями автоматического контроля, увлажнения и осушения воздуха. Но кроме таких дорогостоящих устройств существуют и другие общедоступные методы регулирования влажности воздуха.

Повышенная влажность.

Для снижения влажности в помещении вам поможет простое проветривание.

Также лишнюю влагу убирают комнатные растения, бытовые обогреватели, фены.

Вентиляция в исправном состоянии является хорошим помощником при снижении влажности воздуха..

Использование осушителей воздуха, выпускаемых промышленностью, помогают уменьшить влажность. В их устройство входит специальное средство, уменьшающее коэффициент влажности в квартире. В основе этого химического средства - абсорбент и поглотитель влаги, и лишняя влага после конденсирования попадает в ёмкости для сбора влаги.

Дополнительный обогрев квартиры осенью и зимой никогда не будет лишним и поможет избавиться от излишней влажности.

Пониженная влажность.

Самый простой способ, как увлажнить воздух в комнате, заключается в регулярной влажной уборке помещения. Но данный эффект будет длиться только час-два и не может считаться радикальным.

Второй способ того, как повысить влажность воздуха в помещении, заключается в развешивании влажных простынь, полотенец. При этом стоит обратить внимание, что влажность в комнате будет достаточно низкой, если повешенные перед сном мокрые простыни к утру оказываются полностью сухими, как готовый к бою порох. Представьте, что такой же процесс происходит с вашей кожей, слизистой и глазами.

Следующие способы, как увлажить воздух в комнате, относится к аквариумам, фонтанчикам, комнатным растениям и резервуарам с водой на батареях: они тоже несколько спасают положение. Кроме того, повысить влажность можно и с помощью пористых керамических сосудов, наполненных водой и находящихся между секциями радиаторов или любых емкостей с водой, установленных под радиаторами. Хорошим способом, как увлажнить воздух в комнате, является и проветривание жилья в сырую погоду.

Также, к счастью, современная промышленность уже давно изготовляет устройства, позволяющие эффективно увлажнять воздух в помещениях. Все бытовые увлажнители делятся на три основных типа: паровые, ультразвуковые и традиционные. Каждый из данных устройств, имеет свои плюсы и минусы, в которых перед покупкой данного товара обязательно стоит разобраться.

Стремительный темп современной жизни заставляет человека проводить большую часть времени - увы - не на природе, а в помещении, которым может являться офис, квартира или загородный дом. Обратите внимание на создание комфортного микроклимата в данных условиях, ведь это является залогом нашего здоровья и здоровья окружающих нас людей.

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Психрометр

О

Рис. 3. Психрометр,

изготовленный

самостоятельнобъектом моего исследования является процентное содержание влаги в квартирах жилых домов и школе. Основным методом измерения влажности воздуха при положительной температуре является психрометрический. Для определения этой характеристики воздуха я использовала психрометр, который изготовила самостоятельно (см. рис. 3).

2.2. Методика проведения измерений

1. Вычислялась разность показаний между влажным и сухим термометром. Зная разность показаний сухого и влажного термометров и температуру окружающей среды, с помощью психрометрических таблиц, определяли относительную влажность воздуха. Измерения проводились в течение двух недель.

2. Известно, что влажность воздуха связана с атмосферным давлением, поэтому в работе определялось атмосферное давление. Для его измерения использовался барометр (см. рис. 4).

Рис. 5. Тонометр

Рис. 4. Барометр

3. Для определения артериального давления и пульса человека использовался тонометр (см. рис. 5).

Глава 3. Результаты обследований и их обсуждение

1. Результаты обследований

Исследования проводились в двух разных квартирах: с печным (см. табл.1) и центральным (см. табл.2) отоплением .

Таблица 1

День

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Влажность, %

71

72

72

72

65

64

63

61

61

64

58

58

65

Атмосферное давление,

мм рт.ст.

748

746

744

745

752

755

754

752

755

753

758

754

760

Систолическое

давление человека,

мм рт.ст.

120

110

97

103

105

108

110

110

115

107

105

100

100

Диастолическое

давление человека,

мм рт.ст.

68

70

70

65

63

63

65

67

64

64

60

67

70

Пульс человека

64

65

67

68

64

65

63

63

64

69

66

67

75

Таблица 2

День

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Влажность, %

28

30

33

30

32

32

33

31

31

32

32

30

31

Атмосферное давление,

мм рт.ст.

756

743

751

745

752

754

755

752

752

754

755

751

748

Систолическое

давление человека,

мм рт.ст.

131

140

113

131

147

143

139

133

128

131

138

128

135

Диастолическое

давление человека,

мм рт.ст.

78

84

76

74

91

92

90

89

91

86

91

83

81

Пульс человека

69

80

72

67

74

73

75

81

77

70

81

70

67

2. Обсуждение результатов обследования.

Результаты наблюдений показывают, что в квартире с печным отоплением влажность воздуха повышена, а с центральным отоплением - понижена.

С

мм рт.ст.огласно теории, барометрическое атмосферное давление тесно взаимосвязано с влажностью воздуха: увеличение влажности воздуха влечет за собой снижение атмосферного давления. Эту закономерность подтверждают мои измерения, проводимые в течение 13 дней и представленные графически (см. рис. 6 и 7).

б) Атмосферное давление

а) Влажность

Рис. 6. Уровень влажности в квартире с печным отоплением и атмосферное давление

а) Влажность

б) Атмосферное давление

мм рт.ст.

%

Рис. 7. Уровень влажности в квартире с центральным отоплением и атмосферное давление

Атмосферное давление оказывает значительное влияние на артериальное давление человека и его пульс. Изменения систолического и диастолического давления и изменение пульса человека в период исследования представляю графически (см. рис. 8 и 9).

мм рт.ст.

мм рт.ст.

мм рт.ст.

а) Систолическое

давление человека

б) Диастолическое

давление человека

в) Пульс человека

Рис. 8. Давление и пульс человека в квартире с печным отоплением

мм рт.ст.

мм рт.ст.

мм рт.ст.

а) Систолическое

давление человека

б) Диастолическое

давление человека

в) Пульс человека

Рис. 9. Давление и пульс человека в квартире с центральным отоплением

Из приведенных графиков видно, что характеристики здоровья человека зависят от уровня влажности вне зависимости от способа отопления жилого помещения и степени отклонения процентного содержания влаги от нормы.

Заключение

В ходе данного исследования была выполнена следующая работа:

• изучена необходимая литература по определению влажности воздуха;

• изготовлен психрометр;

• измерена влажность воздуха в двух квартирах в течение 13 дней;

• измерено атмосферное давление в двух квартирах в течение 13 дней;

• измерены характеристики самочувствия человека: артериальное давление и пульс.

Для выявления зависимости и проведения анализа полученных результатов я построила графики изменения исследуемых величин.

Выводы

На основании результатов данного исследования доказано влияние колебаний влажности воздуха на здоровье человека:

1. изменения влажности воздуха вызывают колебания диастолического и систолического давления человека;

2. рост влажности воздуха ведет к уменьшению систолического давления и увеличению диастолического давления;

3. при колебаниях влажности воздуха в течение определённого интервала времени наблюдаются резкие перепады между диастолическим и систолическим давлением;

4. изменения влажности воздуха влияют на пульс человека: скачок влажности вызывает учащение сердцебиения.

Для улучшения состояния здоровья человека я рекомендую:

• контролировать уровень влажности в квартире;

• использовать возможные средства для поддержания оптимальной влажности воздуха для человека.

Список литературы и интернет-ресурсов

1. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2013. - 240 с.

2. Абсолютная и относительная влажность // xiron.ru/content/view/9156/28/

3. Воздействие влажности воздуха на организм человека. // easy-physic.ru/volosnoj-volosyanoj-gigrometr/

4. Индикаторы погоды. // valleyflora.ru/25.html

5. Влияние атмосферного давления на артериальное давление. // davlenie-ok.ru/vliyanie-atmosfernogo-davleniya-na-arterialnoe-davlenie.html

Приложение 1

Психрометрическая таблица