Koncepcja higroskopijności, substancje higroskopowe, przykłady

Higroskopiczność Jest to właściwość, którą niektóre substancje posiadają wchłanianie lub wydalanie cząsteczek wody do lub z otaczającego środowiska. Substancja higroskopijna ma zdolność wchłaniania (lub wydalenia) opary wodnej wokół niej, aż do osiągnięcia pewnej wilgotności równowagi lub do momentu nasycenia substancji.

Każda substancja ma charakterystyczną wilgotność równowagi. Kiedy środowisko ma ten stopień wilgoci, prędkość, z jaką substancja przechwytuje cząsteczki wody środowiskowej, równa się ilości uwolnionych cząsteczek.

Rysunek 1. Żel krzemionkowy jest uważany za substancję higroskopijną. Źródło: Pixabay.

Ze swojej strony wilgoć powietrza jest spowodowana atmosferycznym pary wodnym.

Ilość cząsteczek pary zatrzymanych w powietrzu zależy od jego temperatury. W wyższej temperaturze większe zatrzymywanie cząsteczek wody w powietrzu. Ale jeśli wilgotność środowiska znajduje się powyżej równowagi wilgoci określonego materiału, wówczas materiał uchwyci cząsteczki wody ze środowiska.

Materiały i substancje o niskiej wilgotności równowagi są wykorzystywane jako suszarki środowiskowe, tak jest w przypadku żelu syntyckiego pokazanego na rycinie 1 i chlorku wapnia.

[TOC]

Substancje higroskopowe

Substancje, które wychwytują otaczające je powietrze lub płynne pary wodne, to substancje higroskopowe i są stosowane jako osuszki środowiskowe, jak powiedzieliśmy.

Jeśli chodzi o mechanizm działania substancji higroskopowych, istnieją w zasadzie dwa typy:

-Cząsteczki wody są uwięzione w krystalicznej strukturze substancji, bez reakcji chemicznie z nią.

Może ci służyć: galaktyki spiralne

-Istnieje reakcja chemiczna między cząsteczkami wody a przedmiotową substancją.

W pierwszym przypadku występuje siarczan sodu, podczas gdy w drugim przypadku znajdują się metale alkaliczne i wodorek, które silnie reagują z wodą.

Inne substancje lub materiały higroskopijne to:

-Papier

-Bawełniane włókna

-Drewno

-Cukier

-Miód

-Niektóre alkohole, takie jak etanol i metanol

-Sole, takie jak wodorotlenek sodu, chlorek wapnia, chlorek sodu.

Niektóre substancje higroskopowe mają tendencję do rozpuszczania się w wodzie, którą wchłaniają, podobnie jak w przypadku soli, cukru lub miodu. Nazywa się substancję, która rozpuszcza się w wodzie schwytanej przez siebie substancja delikatna.

Hygroskopowy współczynnik ekspansji

Materiały lub substancje, które wychwytują wilgoć, można rozszerzyć, w tym przypadku powodują wysiłki lub napięcia w okolicznych materiałach. Taki przypadek starych baterii, które wychwytują wilgotność środowiskową, rozszerzając i rozbijając ich pakowanie.

Kolejna podobna obudowa występuje z plastycznymi tapasami książek, które składają się z tekturowej twarzy, która pochłania wilgoć, podczas gdy folia plastikowa tego nie robi. W bardzo wilgotnym środowisku karton pochłania wodę i rozszerza się, wynikając, że pokrywka jest chętna.

Charakterystyka opisana w poprzednim akapicie, różnicowego rozszerzenia przez nawodnienie dwóch różnych materiałów, została wykorzystana do budowy instrumentów do pomiaru wilgotności środowiska, takich jak higrometr.

Higrometr

Higrometr to przyrząd używany do pomiaru wilgotności środowiska. Instrumenty zaprojektowane w tym celu wykonują pośredni pomiar wilgotności środowiska.

Może ci służyć: jednolity ruch prostoliniowy: cechy, wzory, ćwiczenia

Na przykład może to być zmienność mechaniczna spowodowana wchłanianiem wilgoci przez substancję, która służy jako czujnik.

Rysunek 2. Bácapa Spiral Coil Hygrometr (papier - papierowy papier). Źródło: Wikimedia Commons.

Pojemność elektryczna dwóch metalowych płyt z powietrzem może się nieznacznie zmienić, ze względu na zmiany wilgotności w środowisku.

Oporność elektryczna niektórych materiałów może być również wrażliwa na zmiany wilgotności środowiska. To właśnie te właściwości są używane jako czujniki wilgoci.

Istnieje określony rodzaj higrometru o nazwie Psychrometr który oblicza wilgoć na podstawie różnicy temperatur dwóch termometrów: jednej z nich z suchą żarówką, a drugą z wilgotną żarówką.

Rh

Higrometry ogólnie mierzą wilgotność względną powietrza. Jest to definiowane jako stosunek między wilgocią powietrza podzielonego między wilgotność nasyconego i pomnożonego powietrza przez 100. Dlatego wilgotność względna jest wyrażana dogodnie w postaci procentowej.

Wzór, który umożliwia określenie wilgotności względnej, jest następujący:

R = 100* (PV / PVS)

W tym wyrażeniu PV Jest to ciśnienie pary i PV Nasycanie pary.

Aby upewnić się, że powietrze jest nasycone oparą wodną, ​​szuka Punkt Rocío. Ma to na celu zmniejszenie temperatury do tego stopnia, że ​​powietrze nie przyznaje większej ilości pary wodnej i zaczyna kondensować zimne obiekty, takie jak metale i szkło.

Miara wilgoci w punkcie rosy wynosi 100% w skali wilgotności względnej.

Konkretna wilgotność

Kolejną bardzo przydatną wielkością jest Konkretna wilgotność. Jest zdefiniowany jako ilość gramów pary wodnej na 1000 gramów wilgotnego powietrza i w celu ustalenia go, stosuje się następującą zależność:

Może ci służyć: wektor równoważenia: obliczenia, przykłady, ćwiczenia

W = 0.622 (PV / P)

Gdzie PV jest ciśnieniem pary i p ciśnienie powietrza.

Praktyczne przykłady

- Przykład 1

W poniższym przykładzie zostanie określona higroskopiczność cegły budowlanej.

-Sucha cegła jest ważona z 0,5% precyzyjnym saldem.

-Następnie cegła jest zanurzona na jakiś czas w wodzie, a następnie pozostawia się 20 minut, aż do nadmiernego problemu z wodą. Następnie waży nas nasycona cegła.

-Higroskopiczność Siema Zostanie obliczony w ten sposób:

I = (masa nasycona - sucha waga) / sucha waga * 100%

- Przykład 2 (domowy eksperyment)

Poniższy eksperyment jest praktyczną i wizualną demonstracją higroskopiczności drewna, to znaczy jego zdolność do wchłaniania wody i wytwarzania rozszerzenia i sił.

Pięć drewnianych patyków jest pobieranych i opuszczają w połowie drogi, ale bez całkowitego oddzielenia. Następnie są ułożone w okręgu, jak ten pokazany na poniższym rysunku:

Rysunek 3. Początkowe usposobienie suchych i złamanych patyków w jego środku. Źródło: Raulexperiments.Blogspot.com

Umieszcza się kropla wody w środku. Gdy tylko spadek wody spadnie na środku układu drewnianych patyków, ma tendencję do rozszerzania się z powodu adsorpcja (Nie należy go mylić z wchłanianiem) wody przez włókna drewniane.

W krótkim czasie drewno wydaje się ożywić ze względu na stopniową ekspansję i po około 1 minucie wynik jest taki jak ten widoczny na poniższej figurze.

Rysunek 4. Ostateczne rozmieszczenie patyków z powodu adsorpcji wilgoci. Źródło: Raulexperiments.Blogspot.com

Bibliografia

1. Bioestudio. 2 Klucz do naturalnych materiałów. Higroskopiczność i dyfuzja parowa. Pobrano z: Mirancaballebioestudio.com
2. Raulexperimentos. Drewno, anizotropia i higroskopia: narodziła się gwiazda. Pobrano z: Raulexperimentos.Blogspot.com
3. Tis. Zachowanie higroskoskopy / sorpcji. Odzyskane z: tis-gdv.z
4. Wikipedia. Higrometr. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com
5. Wikipedia. Higroskopiczność. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com
6. Wikipedia. Absolutna wilgotność. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com
7. Wikipedia. Wilgotność powietrza. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com
8. Wikipedia. Rh. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com
9. Wikipedia. Higroskopia. Źródło: w:.Wikipedia.com