- Hygroskooppiset aineet
- Hygroskooppisen laajenemiskerroin
- Kosteusmittari
- RH
- Ominainen kosteus
- - Esimerkki 2 (kotikoe)
- Viitteet
Hygroskooppisuus on ominaisuuteen, mukaan tietyt aineet absorboivat tai karkottaa vesimolekyylien tai ympäristöstä. Hygroskooppisella aineella on kyky absorboida (tai karkottaa) vesihöyryä sen ympärillä olevasta ilmasta, kunnes tietty tasapainokosteus saavutetaan tai kunnes aine kyllästyy.
Jokaisella aineella on ominainen tasapainokosteus. Kun ympäristössä on tämä kosteusaste, nopeus, jolla aine tarttuu ympäristön vesimolekyyleihin, on yhtä suuri kuin vapautuneiden molekyylien lukumäärä.
Kuva 1. Silikageeliä pidetään hygroskooppisena aineena. Lähde: Pixabay.
Ilmankosteus puolestaan johtuu ilmakehän vesihöyrystä, joka haihtuu eri lähteistä, kuten merestä, joista, pohjavesistä, kasvien ja eläinten hengityksestä ja ihon hengityksestä.
Ilmaan pidätettyjen höyrymolekyylien määrä riippuu ilman lämpötilasta. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi vesimolekyylien pidättäminen ilmassa. Mutta jos ympäristön kosteus on tietyn materiaalin tasapainokosteuden yläpuolella, materiaali poimii vesimolekyylejä ympäristöstä.
Materiaaleja ja aineita, joilla on alhainen tasapainokosteus, käytetään huonekuivaajina, tämä on tapaus kuvassa 1 esitetyssä silikageelissä ja kalsiumkloridissa.
Hygroskooppiset aineet
Aineet, jotka vangitsevat vesihöyryn ilmasta tai niitä ympäröivä neste, ovat hygroskooppisia aineita ja niitä käytetään ympäristön kuivatusaineina, kuten olemme sanoneet.
Hygroskooppisten aineiden vaikutusmekanismeja on periaatteessa kahta tyyppiä:
- Vesimolekyylit jäävät loukkuun aineen kiteiseen rakenteeseen reagoimatta kemiallisesti sen kanssa.
-Kemiallinen reaktio tapahtuu vesimolekyylien ja kyseessä olevan aineen välillä.
Ensimmäisessä tapauksessa on natriumsulfaattia, kun taas toisessa tapauksessa on alkalimetalleja ja hydridejä, jotka reagoivat voimakkaasti veden kanssa.
Muita hygroskooppisia aineita ovat:
-Paperi
-Puuvillakuidut
-Puu
Sokeri
-Hunaja
-Jotkut alkoholit, kuten etanoli ja metanoli
-Myynti kuten natriumhydroksidi, kalsiumkloridi, natriumkloridi.
Jotkut hygroskooppisista aineista, kuten suolat, sokeri tai hunaja, yleensä liukenevat veteen, jonka ne absorboivat. Aineta, joka liukenee itsensä käyttämään veteen, kutsutaan ravittavaksi aineeksi.
Hygroskooppisen laajenemiskerroin
Materiaalit tai aineet, jotka vangitsevat kosteuden, voivat laajentua, aiheuttaen tässä tapauksessa jännityksiä tai rasituksia ympäröiville materiaaleille. Näin on vanhoissa akkuissa, jotka imevät ympäristön kosteuden, laajentavat ja räjäyttävät pakkauksiaan.
Toinen samanlainen tapaus esiintyy kirjojen laminoiduilla kansilla, jotka koostuvat pahvipinnasta, joka imee kosteuden, kun taas muovikalvo ei. Erittäin kosteassa ympäristössä pahvi imee vettä ja laajenee, jolloin kansi putoaa ulospäin.
Edellisessä kappaleessa kuvattua ominaisuuden erotusta dilatoitumalla kahdesta eri materiaalista on käytetty välineiden, kuten kosteusmittarin, rakentamiseen ympäristön kosteuden mittaamiseksi.
Kosteusmittari
Kosteusmittari on väline, jota käytetään mittaamaan ympäristön kosteutta. Tätä tarkoitusta varten suunnitellut instrumentit mittaavat epäsuorasti ympäristön kosteuden.
Se voi olla esimerkiksi mekaaninen muutos, joka johtuu anturina toimivan aineen kosteuden imeytymisestä.
Kuva 2. Bilayer-spiraalikelahygrometri (metalli - suolalla kyllästetty paperi). Lähde: Wikimedia Commons.
Kahden ilman erottaman metallilevyn sähköinen kapasiteetti voi muuttua hieman ympäristön kosteuden vaihtelusta johtuen.
Tiettyjen materiaalien sähkövastus voi myös olla herkkä ympäristön kosteuden muutoksille. Juuri näitä ominaisuuksia käytetään kosteusantureina.
On olemassa erityyppinen kosteusmittari, nimeltään psykrometri, joka laskee kosteuden kahden lämpömittarin lämpötilaeron perusteella: toinen kuivapolttimella ja toinen märällä polttimella.
RH
Kosteusmittarit mittaavat yleensä ilman suhteellisen kosteuden. Tämä määritellään ilman kosteuden välinen jako jaettuna kylläisen ilman kosteudella ja kerrottuna luvulla 100. Siksi suhteellinen kosteus ilmaistaan sopivasti prosentteina.
Kaava, joka mahdollistaa suhteellisen kosteuden määrittämisen, on seuraava:
Tässä lausekkeessa Pv on höyrynpaine ja Pvs kyllästymishöyryn paine.
Kastepistettä etsitään sen varmistamiseksi, että ilma on kyllästetty vesihöyryllä. Tämä tarkoittaa lämpötilan alentamista siihen pisteeseen, että ilma ei päästä enemmän vesihöyryä ja alkaa tiivistyä kylmiin esineisiin, kuten metalleihin ja lasiin.
Kastepisteen kosteusmittaus on 100% suhteellisen kosteuden asteikosta.
Ominainen kosteus
Toinen erittäin hyödyllinen määrä on ominainen kosteus. Se määritellään vesihöyryn määränä grammoina / 1000 grammaa kosteaa ilmaa, ja sen määrittämiseen käytetään seuraavaa suhdetta:
- Esimerkki 2 (kotikoe)
Seuraava koe on käytännöllinen ja visuaalinen osoitus puun hygroskooppisuudesta, toisin sanoen sen kyvystä absorboida vettä ja tuottaa laajenemista ja voimia.
Ota viisi puista hammastikkua ja jaa ne kahteen osaan, mutta erottelematta kokonaan. Sitten ne on järjestetty ympyrään, kuten seuraavassa kuvassa esitetty:
Kuva 3. Kuivien ja rikkoutuneiden hammastikkujen alkuperäinen järjestely niiden keskellä. Lähde: raulexperimentos.blogspot.com
Pisara vettä asetetaan keskelle. Heti kun vesipisara putoaa puisten sauvojen järjestelyn keskelle, sillä on taipumus laajentua veden adsorptiosta (jota ei pidä sekoittaa imeytymiseen) puun kuitujen läpi.
Puu näyttää elossa lyhyen ajan kuluessa sen asteittaisesta laajenemisesta ja noin minuutin kuluttua tulos on seuraavan kuvan mukainen.
Kuva 4. Hammaspistojen lopullinen sijoittuminen kosteuden adsorption vuoksi. Lähde: raulexperimentos.blogspot.com
Viitteet
- Biostudy. 2 avainta luonnonmateriaaleja. Hygroskooppisuus ja höyryn diffuusio. Palautettu osoitteesta: mirencaballerobioestudio.com
- raulexperiments. Puu, anisotropia ja hygroskopia: tähti syntyy. Palautettu osoitteesta: raulexperimentos.blogspot.com
- TIS. Hygroskooppisuus / yllättävä käyttäytyminen. Palautettu osoitteesta tis-gdv.de
- Wikipedia. Kosteusmittari. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Hygroskooppisuus. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Absoluuttinen kosteus. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Ilman kosteus. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
- Wikipedia. RH. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Hygroskooppisuus. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.com