ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ: ПОНЯТИЕ, ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ, ПРИМЕРЫ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

Гигроскопичность является собственностью обладала от некоторых веществ поглощать или молекулы отводят воду в или из окружающей среды. Гигроскопическое вещество обладает способностью поглощать (или вытеснять) водяной пар из окружающего его воздуха, пока не будет достигнута определенная равновесная влажность или пока вещество не станет насыщенным.

Каждое вещество имеет характерную равновесную влажность. Когда среда имеет такую ​​степень влажности, скорость, с которой вещество захватывает молекулы воды из окружающей среды, равна количеству выпущенных молекул.

Рисунок 1. Силикагель считается гигроскопичным веществом. Источник: Pixabay.

Со своей стороны, влажность воздуха возникает из-за атмосферного водяного пара от испарения из различных источников, таких как море, реки, вода в земле, дыхание и транспирация растений и животных, среди других источников.

Количество молекул пара, удерживаемых в воздухе, зависит от температуры воздуха. Чем выше температура, тем больше молекул воды задерживаются в воздухе. Но если окружающая влажность выше равновесной влажности определенного материала, то материал будет поглощать молекулы воды из окружающей среды.

Материалы и вещества, которые имеют низкую равновесную влажность, используются в качестве комнатных осушителей, например, силикагель, показанный на рисунке 1, и хлорид кальция.

Гигроскопичные вещества

Вещества, которые улавливают водяной пар из воздуха или окружающей их жидкости, являются гигроскопичными веществами и, как мы уже сказали, используются в качестве осушителей окружающей среды.

Что касается механизма действия гигроскопичных веществ, то в основном их два типа:

-Молекулы воды заключены в кристаллической структуре вещества, не вступая с ним в химическую реакцию.

- Между молекулами воды и рассматриваемым веществом происходит химическая реакция.

В первом случае это сульфат натрия, а во втором - щелочные металлы и гидриды, которые сильно реагируют с водой.

Другие гигроскопичные вещества или материалы:

-Бумага

-Хлопковые волокна

-Дерево

-Sugar

-Мед

-Некоторые спирты, такие как этанол и метанол

-Продажи, такие как гидроксид натрия, хлорид кальция, хлорид натрия.

Некоторые гигроскопичные вещества, например, соли, сахар или мед, растворяются в поглощаемой воде. Вещество, которое растворяется в поглощенной воде, называется расплывающимся веществом.

Коэффициент гигроскопического расширения

Материалы или вещества, улавливающие влагу, могут расширяться, в этом случае вызывая напряжения или деформации в окружающих материалах. Так обстоит дело со старыми батареями, которые улавливают влажность окружающей среды, расширяясь и разрывая свою упаковку.

Другой подобный случай происходит с ламинированными обложками книг, которые состоят из картона, который впитывает влагу, а пластиковая пленка - нет. В очень влажной среде картон впитывает воду и расширяется, в результате чего крышка провисает наружу.

Описанная в предыдущем абзаце характеристика дифференциального расширения за счет гидратации двух различных материалов была использована для создания приборов для измерения влажности окружающей среды, таких как гигрометр.

Гигрометр

Гигрометр - это прибор, используемый для измерения влажности окружающей среды. Приборы, предназначенные для этой цели, косвенно измеряют влажность окружающей среды.

Например, это может быть механическое изменение из-за поглощения влаги веществом, которое служит датчиком.

Рис. 2. Двухслойный спиральный гигрометр (металл - бумага, пропитанная солью). Источник: Wikimedia Commons.

Электрическая емкость двух металлических пластин, разделенных воздухом, может незначительно изменяться из-за колебаний влажности окружающей среды.

Удельное электрическое сопротивление некоторых материалов также может быть чувствительным к изменениям влажности окружающей среды. Именно эти свойства используются в качестве датчиков влажности.

Существует особый тип гигрометра, называемый психрометром, который рассчитывает влажность на основе разницы температур двух термометров: одного с сухим термометром, а другого с влажным термометром.

RH

Гигрометры обычно измеряют относительную влажность воздуха. Это определяется как отношение влажности воздуха к влажности насыщенного воздуха и умноженное на 100. Следовательно, относительную влажность удобно выражать в процентах.

Формула, позволяющая определить относительную влажность, следующая:

В этом выражении Pv - давление пара, а Pvs - давление насыщенного пара.

Чтобы убедиться, что воздух насыщен водяным паром, ищется точка росы. Он заключается в снижении температуры до такой степени, что воздух не пропускает больше водяного пара и начинает конденсироваться на холодных объектах, таких как металлы и стекло.

Измерение влажности в точке росы составляет 100% по шкале относительной влажности.

Удельная влажность

Еще одна очень полезная величина - это удельная влажность. Он определяется как количество граммов водяного пара на 1000 граммов влажного воздуха, и для его определения используется следующее соотношение:

- Пример 2 (Домашний эксперимент)

Следующий эксперимент представляет собой практическую и наглядную демонстрацию гигроскопичности древесины, то есть ее способности поглощать воду и создавать расширение и силы.

Возьмите пять деревянных зубочисток и разделите их пополам, но не разделяя полностью. Затем они располагаются по кругу, как показано на следующем рисунке:

Рис. 3. Первоначальное расположение сухих и сломанных зубочисток в их центре. Источник: raulexperimentos.blogspot.com

В центр помещается капля воды. Как только капля воды попадает в центр расположения деревянных палочек, она имеет тенденцию расширяться из-за адсорбции (не путать с абсорбцией) воды волокнами древесины.

Кажется, что через короткое время древесина оживает из-за постепенного расширения, и примерно через 1 минуту результат показан на следующем рисунке.

Рис. 4. Окончательное расположение зубочисток из-за адсорбции влаги. Источник: raulexperimentos.blogspot.com

Ссылки

1. Биологическое исследование. 2 ключа из натуральных материалов. Гигроскопичность и диффузия пара. Получено с: mirencaballerobioestudio.com
2. raulexperiments. Дерево, анизотропия и гигроскопия: рождается звезда. Получено с: raulexperimentos.blogspot.com
3. TIS. Гигроскопичность / удивительное поведение. Получено с: tis-gdv.de
4. Wikipedia. Гигрометр. Получено с: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Гигроскопичность. Получено с: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Абсолютная влажность. Получено с: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. Влажность воздуха. Получено с: es.wikipedia.com
8. Wikipedia. RH. Получено с: es.wikipedia.com
9. Wikipedia. Гигроскопичности. Получено с: en.wikipedia.com