HIGROSKOPIČNOST: KONCEPT, HIGROSKOPSKE SNOVI, PRIMERI - FIZIČNO - 2026

Higroskopičnost je last obsedena s nekatere snovi absorbirajo ali izločite vodnih molekul na ali iz okolice. Higroskopska snov lahko absorbira (ali izpušča) vodno paro iz zraka okoli nje, dokler ne dosežemo določene ravnovesne vlažnosti ali dokler snov ne postane nasičena.

Vsaka snov ima značilno ravnovesno vlažnost. Ko ima okolje to stopnjo vlažnosti, je hitrost, s katero snov zajame okoljske molekule vode, enaka številu sproščenih molekul.

Slika 1. Silikagel velja za higroskopsko snov. Vir: Pixabay.

Vlažnost zraka je posledica atmosferske vodne pare iz izhlapevanja iz različnih virov, kot so morje, reke, voda v tleh, dihanje in transpiracija rastlin in živali, med drugimi viri.

Količina molekul hlapov v zraku je odvisna od temperature zraka. Višja kot je temperatura, večje je zadrževanje molekul vode v zraku. Če pa je vlažnost okolja nad ravnovesno vlago določenega materiala, potem material pobere molekule vode iz okolja.

Materiali in snovi, ki imajo nizko ravnovesno vlažnost, se uporabljajo kot sušilniki v sobi, to je primer silikagela, prikazanega na sliki 1, in kalcijevega klorida.

Higroskopske snovi

Snovi, ki zajamejo vodno paro iz zraka ali tekočine, ki jih obdaja, so higroskopske snovi in ​​se kot rečeno uporabljajo kot sredstva za sušenje okolja.

Kar zadeva mehanizem delovanja higroskopnih snovi, v osnovi obstajata dve vrsti:

- Molekule vode so ujete v kristalni strukturi snovi, ne da bi kemično reagirale z njo.

- Med molekulami vode in zadevno snovjo pride do kemične reakcije.

V prvem primeru je natrijev sulfat, v drugem primeru pa alkalne kovine in hidridi, ki močno reagirajo z vodo.

Druge higroskopske snovi ali materiali so:

-Paper

-Toktonska vlakna

-Dobro

-Sladkor

-Zdravo

-Nekateri alkoholi, kot sta etanol in metanol

-Prodaje, kot so natrijev hidroksid, kalcijev klorid, natrijev klorid.

Nekatere higroskopske snovi se ponavadi raztopijo v vodi, ki jo absorbirajo, na primer soli, sladkor ali med. Snov, ki se raztopi v vodi, ki jo prevzame sama, se imenuje izvrstna snov.

Koeficient higroskopne ekspanzije

Materiali ali snovi, ki ujamejo vlago, se lahko razširijo in v tem primeru povzročijo obremenitve ali obremenitve okoliških materialov. Takšen je primer starih baterij, ki zajamejo vlažnost v okolju, širijo in porušijo embalažo.

Drugi podoben primer se zgodi z laminiranimi platnicami knjig, ki so sestavljene iz kartonastega obraza, ki absorbira vlago, medtem ko plastični film ne. Karton v zelo vlažnem okolju absorbira vodo in se širi, kar povzroči, da se pokrov zasuka navzven.

Značilnost, opisana v prejšnjem odstavku, diferencialne dilatacije s hidracijo dveh različnih materialov, je bila uporabljena za izdelavo instrumentov za merjenje vlažnosti v okolju, kot je higrometer.

Higrometer

Higrometer je instrument, ki se uporablja za merjenje vlažnosti v okolju. V ta namen izdelani instrumenti posredno merijo vlažnost okolja.

Na primer, lahko gre za mehansko spremembo zaradi absorpcije vlage v snovi, ki služi kot senzor.

Slika 2. Bilajer spiralni tuljava Bilayer (kovina - papir, impregniran s soljo). Vir: Wikimedia Commons.

Električna zmogljivost dveh kovinskih plošč, ločenih z zrakom, se lahko zaradi sprememb vlažnosti v okolju nekoliko spremeni.

Električna upornost nekaterih materialov je lahko občutljiva tudi na spremembe v vlažnosti okolice. Prav te lastnosti se uporabljajo kot senzorji vlažnosti.

Obstaja posebna vrsta higrometra, imenovana psihrometer, ki izračuna vlažnost na podlagi razlike v temperaturi dveh termometrov: enega s suho žarnico in drugega z mokro žarnico.

RH

Higrometri običajno merijo relativno vlažnost zraka. To je opredeljeno kot količnik med vlažnostjo zraka, deljeno z vlažnostjo nasičenega zraka in pomnoženo s 100. Zato je relativna vlaga priročno izražena kot odstotek.

Formula, ki omogoča določanje relativne vlažnosti, je naslednja:

V tem izrazu je Pv parni tlak in Pv nasični par.

Da bi zagotovili, da je zrak nasičen z vodno paro, se poišče točka rosišča. To vključuje znižanje temperature na takšno točko, da zrak ne prepušča več vodne pare in se začne kondenzirati na hladnih predmetih, kot so kovine in steklo.

Merjenje vlažnosti v rosišču je 100% na lestvici relativne vlažnosti.

Specifična vlažnost

Druga zelo uporabna količina je specifična vlažnost. Opredeljena je kot število gramov vodne pare na 1000 gramov vlažnega zraka, za določitev pa se uporablja naslednje razmerje:

- primer 2 (domači eksperiment)

Naslednji eksperiment je praktičen in vizualni prikaz higroskopnosti lesa, torej njegove sposobnosti absorpcije vode in ustvarjanja širjenja in sil.

Vzemite pet lesenih zobotrebcev in jih razdelite na polovico, vendar brez popolnega ločevanja. Nato so razporejeni v krogu, kot je prikazan na naslednji sliki:

Slika 3. Začetna postavitev suhih in zdrobljenih zobotrebcev v njihovem središču. Vir: raulexperimentos.blogspot.com

Kapljica vode je postavljena v sredino. Takoj, ko kapljica vode pade na sredino razporeditve lesenih palic, se zaradi adsorpcije (da je ne bi zamenjali z absorpcijo) vode skozi lesna vlakna, razširi.

V kratkem se zdi, da les zaživi zaradi svoje postopne širitve in po približno 1 minuti je rezultat tak, kot je razvidno iz naslednje slike.

Slika 4. Končna razporeditev zobotrebcev zaradi adsorpcije vlage. Vir: raulexperimentos.blogspot.com

Reference

1. Biostudy. 2 ključa iz naravnih materialov. Higroskopičnost in difuzija hlapov. Pridobljeno: mirencaballerobioestudio.com
2. raulexperimenti. Les, anizotropija in higroskopija: rodi se zvezda. Pridobljeno: raulexperimentos.blogspot.com
3. TIS. Higroskopičnost / presenetljivo vedenje. Pridobljeno iz: tis-gdv.de
4. Wikipedija. Higrometer. Pridobljeno: es.wikipedia.com
5. Wikipedija. Higroskopičnost. Pridobljeno: es.wikipedia.com
6. Wikipedija. Absolutna vlaga. Pridobljeno: es.wikipedia.com
7. Wikipedija. Vlažnost zraka. Pridobljeno: es.wikipedia.com
8. Wikipedija. RH. Pridobljeno: es.wikipedia.com
9. Wikipedija. Higroskopija. Pridobljeno: en.wikipedia.com