- Higroskopske tvari
- Koeficijent higroskopnog širenja
- Higrometar
- RH
- Specifična vlaga
- - primjer 2 (kućni eksperiment)
- Reference
Higroskopnost je vlasništvo opsjednut od strane određenih tvari apsorbiraju ili molekula izbaci vode u ili iz okoline. Higroskopska tvar ima sposobnost apsorbiranja (ili izbacivanja) vodene pare iz zraka oko sebe, dok se ne postigne određena ravnotežna vlaga ili dok tvar ne postane zasićena.
Svaka tvar ima karakterističnu ravnotežnu vlažnost. Kad okoliš ima taj stupanj vlažnosti, brzina kojom tvar bilježi molekule okoliša u vodi jednaka je broju oslobođenih molekula.
Slika 1. Silikagel se smatra higroskopskom tvari. Izvor: Pixabay.
Sa svoje strane, vlaga zraka nastaje zbog atmosferske vodene pare iz isparavanja iz različitih izvora, kao što su more, rijeke, voda u tlu, disanje i transpiracija biljaka i životinja, između ostalih izvora.
Količina molekula para koja se zadržava u zraku ovisi o temperaturi zraka. Što je viša temperatura, veće je zadržavanje molekula vode u zraku. Ali ako je vlaga okoline iznad ravnotežne vlage određenog materijala, tada će materijal pokupiti molekule vode iz okoliša.
Materijali i tvari koje imaju nisku ravnotežnu vlagu koriste se kao sušači u sobi, to je slučaj sa silikagelom prikazanim na slici 1 i s kalcijevim kloridom.
Higroskopske tvari
Tvari koje zahvaćaju vodenu paru iz zraka ili tekućine koja ih okružuje su higroskopske tvari i kao što smo rekli, koriste se kao sredstva za sušenje okoliša.
Što se mehanizma djelovanja higroskopnih tvari tiče, u osnovi postoje dvije vrste:
-Molekule vode zarobljene su u kristalnoj strukturi tvari, bez kemijske reakcije s njom.
-Kemijska reakcija odvija se između molekula vode i dotične tvari.
U prvom slučaju je natrijev sulfat, dok u drugom slučaju postoje alkalni metali i hidridi, koji snažno reagiraju s vodom.
Ostale higroskopne tvari ili materijali su:
-Papir
- Vlakna od pamuka
-Drvo
-Šećer
-Med
-Neki alkoholi poput etanola i metanola
-Prodaje poput natrijevog hidroksida, kalcijevog klorida, natrijevog klorida.
Neke se higroskopne tvari otapaju u vodi koju upijaju, poput soli, šećera ili meda. Tvar koja se rastvara u vodi koju je sama preuzela naziva se sjajnom tvari.
Koeficijent higroskopnog širenja
Materijali ili tvari koje hvataju vlagu mogu se proširiti, u tom slučaju uzrokujući naprezanja ili napetosti na okolnim materijalima. Takav je slučaj sa starim baterijama koje hvataju vlagu u okolini, šireći i razbijajući ambalažu.
Drugi sličan slučaj događa se s laminiranim koricama knjiga, koje se sastoje od kartonskog lica koje upija vlagu, dok plastični film nema. Karton u vrlo vlažnom okruženju apsorbira vodu i širi se, što rezultira prekrivanjem poklopca prema van.
Karakteristika opisana u prethodnom stavku, diferencijalna dilatacija hidratacijom dva različita materijala, korištena je za izradu instrumenata za mjerenje vlažnosti okoline, poput higrometra.
Higrometar
Higrometar je instrument koji se koristi za mjerenje vlage u okolini. U tu svrhu instrumenti izrađuju neizravno mjerenje vlage u okolini.
Na primjer, to može biti mehanička promjena zbog apsorpcije vlage tvari koja služi kao senzor.
Slika 2. higrometar spiralnog zavojnice Bilayer (metal - papir impregniran solju). Izvor: Wikimedia Commons.
Električni kapacitet dvije metalne ploče odvojene zrakom može se neznatno mijenjati zbog promjena vlage u okolini.
Električna otpornost određenih materijala može biti osjetljiva i na promjene u vlažnosti okoline. Upravo se ta svojstva koriste kao senzori vlažnosti.
Postoji posebna vrsta higrometra nazvana psihrometar koja izračunava vlažnost na temelju razlike temperature dva termometra: jedan sa suhom žaruljicom, a drugi s mokrom žaruljom.
RH
Higrometri općenito mjere relativnu vlažnost zraka. To je definirano kao kvocijent između vlažnosti zraka podijeljenog s vlagom zasićenog zraka i pomnožene sa 100. Stoga je relativna vlaga prikladno izražena kao postotak.
Formula koja omogućava određivanje relativne vlage je sljedeća:
U ovom izrazu Pv je tlak pare, a Pv tlak zasićenja para.
Kako bi se osiguralo da je zrak zasićen vodenom parom, traži se točka rosišta. To se sastoji od smanjenja temperature do te mjere da zrak ne propušta više vodene pare i počinje se kondenzirati na hladnim predmetima poput metala i stakla.
Mjerenje vlažnosti u točki rosišta je 100% na skali relativne vlage.
Specifična vlaga
Druga vrlo korisna količina je specifična vlaga. Definira se kao broj grama vodene pare na 1000 grama vlažnog zraka i za utvrđivanje se koristi slijedeći odnos:
- primjer 2 (kućni eksperiment)
Sljedeći eksperiment je praktični i vizualni prikaz higroskopnosti drveta, odnosno njegove sposobnosti da apsorbira vodu i stvara ekspanziju i sile.
Uzmite pet drvenih čačkalica i podijelite ih na pola, ali bez potpunog odvajanja. Zatim su raspoređeni u krug kao što je prikazano na sljedećoj slici:
Slika 3. Početni raspored suhih i lomljenih čačkalica u njihovom središtu. Izvor: raulexperimentos.blogspot.com
U sredinu se stavi kap vode. Čim kap vode padne u središte rasporeda drvenih štapića, ona ima tendenciju širenja zbog adsorpcije (da se ne miješa sa apsorpcijom) vode kroz vlakna drva.
Čini se da u drva zaživi zbog svoje postupne ekspanzije i nakon otprilike 1 minute, rezultat je vidljiv na sljedećoj slici.
Slika 4. Konačni raspored čačkalica zbog adsorpcije vlage. Izvor: raulexperimentos.blogspot.com
Reference
- Biostudy. 2 tipke od prirodnih materijala. Higroskopičnost i difuzija pare. Oporavak od: mirencaballerobioestudio.com
- raulexperiments. Drvo, anizotropija i higroskopnost: rođena je zvijezda. Oporavak od: raulexperimentos.blogspot.com
- TIS. Higroskopičnost / iznenađujuće ponašanje. Oporavak od: tis-gdv.de
- Wikipedia. Higrometar. Oporavak od: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Higroskopnosti. Oporavak od: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Apsolutna vlaga. Oporavak od: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Vlažnost zraka. Oporavak od: es.wikipedia.com
- Wikipedia. RH. Oporavak od: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Upijanju vode. Oporavilo sa: en.wikipedia.com