- Hygroskopiske stoffer
- Koeffisient for hygroskopisk ekspansjon
- Hygrometeret
- RH
- Spesifikk fuktighet
- - Eksempel 2 (Hjemmeeksperiment)
- referanser
Den hygroskopiske egenskapen er besatt av visse stoffer absorberer eller fordrive vannmolekyler til eller fra det omkringliggende miljøet. Et hygroskopisk stoff har evnen til å absorbere (eller utvise) vanndamp fra luften rundt det, til en viss likevektsfuktighet er nådd eller til stoffet blir mettet.
Hvert stoff har en karakteristisk likevektsfuktighet. Når miljøet har denne fuktighetsgraden, tilsvarer hastigheten som stoffet fanger opp miljømolekyler med vann, antall frigjorte molekyler.
Figur 1. Silikagel anses som et hygroskopisk stoff. Kilde: Pixabay.
På sin side skyldes luftfuktighet atmosfærisk vanndamp fra fordampning fra forskjellige kilder som sjø, elver, vann i bakken, respirasjon og transpirasjon av planter og dyr, blant andre kilder.
Mengden dampmolekyler som holdes igjen i lufta avhenger av lufttemperaturen. Jo høyere temperatur, jo større er retensjonen av vannmolekyler i luften. Men hvis luftfuktigheten er over likevektsfuktigheten til et bestemt materiale, vil materialet hente vannmolekyler fra omgivelsene.
Materialer og stoffer som har lav likevektsfuktighet blir brukt som romtørkere, dette er tilfellet med silikagel vist i figur 1 og for kalsiumklorid.
Hygroskopiske stoffer
Stoffene som fanger vanndampen fra luften eller væsken som omgir dem, er hygroskopiske stoffer og brukes som miljøtørkemidler, som vi har sagt.
Når det gjelder virkningsmekanismen til hygroskopiske stoffer, er det i utgangspunktet to typer:
-Vannmolekylene er fanget i stoffets krystallinske struktur, uten å reagere kjemisk med det.
-En kjemisk reaksjon oppstår mellom vannmolekylene og det aktuelle stoffet.
I det første tilfellet er det natriumsulfat, mens i det andre er det alkalimetaller og hydrider, som reagerer sterkt med vann.
Andre hygroskopiske stoffer eller materialer er:
-Papir
-Kottelfibre
-Tre
-Sukker
-Honning
-Noen alkoholer som etanol og metanol
-Salg som natriumhydroksyd, kalsiumklorid, natriumklorid.
Noen av de hygroskopiske stoffene har en tendens til å oppløses i vannet de tar opp, for eksempel salter, sukker eller honning. Et stoff som løser seg opp i vannet tatt opp av seg selv, kalles et deliquescerende stoff.
Koeffisient for hygroskopisk ekspansjon
Materialer eller stoffer som fanger fuktighet kan ekspandere, i dette tilfellet forårsake belastninger eller belastninger på de omkringliggende materialene. Slik er det med gamle batterier som fanger luft i fuktighet, som utvider og sprenger emballasjen.
Et annet lignende tilfelle oppstår med de laminerte omslagene til bøker, som består av en pappflate som absorberer fuktighet, mens plastfilmen ikke gjør det. I et veldig fuktig miljø absorberer pappet vann og ekspanderer, noe som resulterer i at lokket faller utover.
Karakteristikken beskrevet i forrige avsnitt, for differensialdilatasjon ved hydrering av to forskjellige materialer, er blitt brukt for konstruksjon av instrumenter for å måle miljøfuktighet, for eksempel hygrometer.
Hygrometeret
Hygrometeret er instrumentet som brukes til å måle luftfuktighet. Instrumenter designet for dette formålet foretar en indirekte måling av luftfuktigheten.
For eksempel kan det være en mekanisk variasjon på grunn av absorpsjonen av fuktighet av stoffet som fungerer som en sensor.
Figur 2. Bilayer spiral spiralhygrometer (metall - papir impregnert med salt). Kilde: Wikimedia Commons.
Den elektriske kapasiteten til to metallplater atskilt med luft kan endre seg litt, på grunn av variasjoner i luftfuktighet.
Den elektriske resistiviteten til visse materialer kan også være følsom for endringer i luftfuktigheten. Det er disse egenskapene som brukes som fuktighetssensorer.
Det er en bestemt type hygrometer kalt et psykrometer som beregner fuktighet basert på temperaturforskjellen til to termometre: den ene med tørrpæren og den andre med den våte pæren.
RH
Hygrometre måler generelt luftens relative fuktighet. Dette er definert som kvotienten mellom luftens fuktighet delt på fuktigheten i den mettede luften og multiplisert med 100. Derfor er den relative fuktigheten bekvemt uttrykt som en prosentandel.
En formel som tillater bestemmelse av relativ fuktighet er følgende:
I dette uttrykket er Pv damptrykket og Pvs metningens damptrykk.
For å sikre at luften er mettet med vanndamp, søkes duggpunktet. Dette består i å redusere temperaturen til et slikt punkt at luften ikke tillater mer vanndamp og begynner å kondensere på kalde gjenstander som metaller og glass.
Fuktighetsmålingen ved duggpunktet er 100% på den relative fuktighetsskalaen.
Spesifikk fuktighet
En annen veldig nyttig mengde er den spesifikke fuktigheten. Det er definert som antall gram vanndamp per 1000 gram fuktig luft, og følgende forhold brukes til å bestemme det:
- Eksempel 2 (Hjemmeeksperiment)
Følgende eksperiment er en praktisk og visuell demonstrasjon av hygroskopisiteten til tre, det vil si dens evne til å absorbere vann og produsere ekspansjon og krefter.
Ta fem tannpirkere av tre og del dem i to, men uten å skille helt. De er deretter ordnet i en sirkel som den som er vist på følgende figur:
Figur 3. Opprinnelig arrangement av de tørre og ødelagte tannpirkene i midten. Kilde: raulexperimentos.blogspot.com
En dråpe vann plasseres i sentrum. Så snart vanndråpen faller i midten av arrangementet av trepinner, har den en tendens til å utvide seg på grunn av adsorpsjonen (for ikke å forveksle med absorpsjon) av vannet gjennom fibrene i treverket.
På kort tid ser det ut til at treverket kommer til å bli levende på grunn av den gradvise utvidelsen, og etter omtrent 1 minutt er resultatet som vist i følgende figur.
Figur 4. Endelig disponering av tannpirkere på grunn av fuktadsorpsjon. Kilde: raulexperimentos.blogspot.com
referanser
- Biostudy. 2 nøkler med naturlige materialer. Hygroskopisitet og dampdiffusjon. Gjenopprettet fra: mirencaballerobioestudio.com
- raulexperiments. Tre, anisotropi og hygroskopi: en stjerne er født. Gjenopprettet fra: raulexperimentos.blogspot.com
- TIS. Hygroskopisitet / overraskende oppførsel. Gjenopprettet fra: tis-gdv.de
- Wikipedia. Hygrometer. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Hygroscopicity. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Absolutt luftfuktighet. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Luftfuktighet. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.com
- Wikipedia. RH. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Hygroskopisk. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.com