ХИГРОСКОПИЧНОСТ: КОНЦЕПТ, ХИГРОСКОПСКЕ СУПСТАНЦЕ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

Хигроскопност је власништво запоседнут од одређених супстанци апсорбује или молекула протерају воде према или из окружења. Хигроскопска супстанца има способност апсорпције (или избацивања) водене паре из ваздуха око ње, све док се не постигне одређена равнотежна влажност или док супстанца не постане засићена.

Свака супстанца има карактеристичну равнотежну влажност. Када околина има тај степен влажности, брзина којом супстанца хвата молекуле животињске средине једнака је броју ослобођених молекула.

Слика 1. Силика гел се сматра хигроскопском супстанцом. Извор: Пикабаи.

Са своје стране, влага ваздуха је последица атмосферске водене паре из испаравања из различитих извора, као што су море, реке, вода у земљи, дисање и транспирација биљака и животиња, између осталих извора.

Количина молекула паре задржана у ваздуху зависи од температуре ваздуха. Што је већа температура, веће је задржавање молекула воде у ваздуху. Али ако је влажност околине изнад равнотежне влаге одређеног материјала, тада ће материјал покупити молекуле воде из окружења.

Материјали и супстанце са ниском равнотежном влагом користе се као сушачи у собама, ово је случај са силикагелом приказаним на слици 1 и са калцијум хлоридом.

Хигроскопске материје

Супстанце које хватају водену пару из ваздуха или течност која их окружује су хигроскопске материје и као што смо рекли, користе се као средство за сушење околиша.

Што се механизма деловања хигроскопних супстанци тиче, у основи постоје две врсте:

- Молекули воде су заробљени у кристалној структури супстанце, без хемијске реакције са њом.

-Хемијска реакција се одвија између молекула воде и дотичне супстанце.

У првом случају је натријум сулфат, док у другом случају постоје алкални метали и хидриди, који снажно реагују с водом.

Остале хигроскопне супстанце или материјали су:

-Папер

- Влакна од памука

-Драго

- Шећер

-Мед

-Неки алкохоли као што су етанол и метанол

-Продаје попут натријум-хидроксида, калцијум-хлорида, натријум-хлорида.

Неке од хигроскопних супстанци имају тенденцију растварања у води коју упијају, попут соли, шећера или меда. Супстанца која се раствара у води коју је сама преузела назива се сјајном супстанцом.

Коефицијент хигроскопске експанзије

Материјали или супстанце које заробљавају влагу могу се проширити, у овом случају узрокујући напрезања или напрезања околних материјала. Такав је случај са старим батеријама које хватају влагу у околини, ширећи и разбијајући амбалажу.

Други сличан случај се дешава са ламинираним корицама књига, које се састоје од картонског лица које апсорбује влагу, док пластични филм нема. Картон у веома влажном окружењу апсорбује воду и шири се, што резултира прекривањем поклопца према ван.

Карактеристика описана у претходном ставу, диференцијална дилатација хидратацијом два различита материјала, коришћена је за конструкцију инструмената за мерење влажности околине, као што је хигрометар.

Хигрометар

Хигрометар је инструмент који се користи за мерење влажности околине. Инструменти дизајнирани за ту сврху индиректно мере влажност околине.

На пример, то може бити механичка варијација услед апсорпције влаге супстанце која служи као сензор.

Слика 2. Билајер спиралног завојника Билаиер (метал - папир импрегниран сољу). Извор: Викимедиа Цоммонс.

Електрични капацитет две металне плоче одвојене ваздухом може се мало променити због варијација влажности у околини.

Електрична отпорност одређених материјала такође може бити осетљива на промене влажности околине. Управо се та својства користе као сензори влажности.

Постоји посебна врста хигрометра звана психрометар која израчунава влажност на основу разлике у температури два термометра: један са сувом сијалицом, а други са мокром сијалицом.

РХ

Хигрометри генерално мере релативну влажност ваздуха. Ово је дефинисано као квоцијент између влажности ваздуха подељене са влагом засићеног ваздуха и помножене са 100. Стога је релативна влажност погодно изражена као проценат.

Формула која омогућава одређивање релативне влажности ваздуха је следећа:

У овом изразу Пв је притисак паре, а Пв притисак засићења пара.

Да би се осигурало да је ваздух засићен воденом паром, тражи се тачка росе. Ово се састоји од смањења температуре до те мере да ваздух не испушта више водене паре и почиње да се кондензује на хладним предметима попут метала и стакла.

Мерење влажности на тачки росе је 100% на скали релативне влажности.

Специфична влажност

Друга веома корисна количина је специфична влажност. Дефинише се као број грама водене паре на 1000 грама влажног ваздуха и за утврђивање се користи следећи однос:

- Пример 2 (кућни експеримент)

Следећи експеримент је практична и визуелна демонстрација хигроскопности дрвета, односно његове способности да апсорбује воду и ствара експанзију и силе.

Узмите пет дрвених чачкалица и поделите их на пола, али без потпуног одвајања. Затим су распоређени у круг као онај приказан на следећој слици:

Слика 3. Почетни распоред сувих и ломљених чачкалица у њиховом центру. Извор: раулекпериментос.блогспот.цом

У средину се стави кап воде. Чим кап воде падне у средиште распореда дрвених штапова, она има тенденцију ширења услед адсорпције (да се не меша са апсорпцијом) воде кроз влакна дрвета.

За кратко време чини се да дрво заживи због свог постепеног ширења и након отприлике 1 минуте, резултат је видљив на следећој слици.

Слика 4. Коначни распоред чачкалица услед адсорпције влаге. Извор: раулекпериментос.блогспот.цом

Референце

1. Биостуди. 2 кључа од природних материјала. Хигроскопичност и дифузија паре. Опоравак од: миренцабаллеробиоестудио.цом
2. раулекперимент. Дрво, анизотропија и хигроскопија: рођена је звезда. Опоравак од: раулекпериментос.блогспот.цом
3. ТИС. Хигроскопичност / изненађујуће понашање. Опоравак од: тис-гдв.де
4. Википедиа. Хигрометар. Опоравак од: ес.википедиа.цом
5. Википедиа. Хигросцопицити. Опоравак од: ес.википедиа.цом
6. Википедиа. Апсолутна влага. Опоравак од: ес.википедиа.цом
7. Википедиа. Влажност ваздуха. Опоравак од: ес.википедиа.цом
8. Википедиа. РХ. Опоравак од: ес.википедиа.цом
9. Википедиа. Хигросцопи. Опоравак од: ен.википедиа.цом