Konsep kelembaban udara diartikan sebagai keberadaan sebenarnya partikel air pada suatu lingkungan fisik tertentu, termasuk atmosfer. Dalam hal ini, perlu dibedakan antara kelembaban absolut dan relatif: dalam kasus pertama yang sedang kita bicarakan tentang persentase bersih kelembaban. Menurut hukum termodinamika, kandungan maksimum molekul air di udara terbatas. Maksimum tingkat yang diizinkan menentukan indikator kelembaban relatif dan bergantung pada sejumlah faktor:
- Tekanan atmosfer;
- suhu udara;
- Ketersediaan partikel halus(debu);
- tingkat pencemaran bahan kimia;
Ukuran pengukuran yang diterima secara umum adalah persentase, dan perhitungannya dilakukan dengan menggunakan rumus khusus, yang akan dibahas di bawah ini.
Kelembaban absolut diukur dalam gram per centimeter kubik, yang untuk kenyamanan juga diubah menjadi persentase. Seiring bertambahnya ketinggian, jumlah kelembapan dapat meningkat tergantung wilayahnya, namun setelah batas atas tertentu tercapai (sekitar 6-7 kilometer di atas permukaan laut), kelembapan turun menjadi sekitar nilai nol. Kelembapan absolut dianggap sebagai salah satu parameter makro utama: peta planet disusun atas dasar ini peta iklim dan zona.
Deteksi tingkat kelembaban
(Alat tersebut adalah psikometer - digunakan untuk menentukan kelembapan berdasarkan perbedaan suhu antara termometer kering dan basah)
Kelembaban dengan rasio absolut ditentukan dengan menggunakan instrumen khusus yang menentukan persentase molekul air di atmosfer. Biasanya, fluktuasi harian dapat diabaikan - indikator ini dapat dianggap statis dan tidak mencerminkan kondisi iklim yang penting. Sebaliknya, kelembapan relatif dipengaruhi oleh fluktuasi harian yang kuat dan mencerminkan distribusi kelembapan yang terkondensasi, tekanannya, dan saturasi keseimbangannya secara tepat. Indikator ini dianggap yang utama dan dihitung setidaknya sekali sehari.
Penentuan kelembaban relatif udara dilakukan dengan cara rumus yang rumit, yang memperhitungkan:
- titik embun saat ini;
- suhu;
- tekanan uap jenuh;
- berbagai model matematika;
Dalam praktik prakiraan sinoptik, pendekatan yang disederhanakan digunakan ketika kelembapan dihitung kira-kira, dengan mempertimbangkan perbedaan suhu dan titik embun (tanda ketika kelembapan berlebih turun dalam bentuk presipitasi). Pendekatan ini memungkinkan Anda menentukan indikator yang diperlukan dengan akurasi 90-95%, yang lebih dari cukup untuk kebutuhan sehari-hari.
Ketergantungan pada faktor alam
Kandungan molekul air di udara bergantung pada fitur iklim wilayah tertentu, kondisi cuaca, tekanan atmosfir dan beberapa kondisi lainnya. Dengan demikian, kelembaban absolut tertinggi diamati di daerah tropis dan daerah pesisir dan mencapai angka 5%. Kelembapan relatif selanjutnya dipengaruhi oleh fluktuasi sejumlah faktor yang telah dibahas sebelumnya. Pada musim hujan dengan kondisi tekanan atmosfer rendah, tingkat kelembaban relatif bisa mencapai 85-95%. Tekanan tinggi mengurangi kejenuhan uap air di atmosfer, sehingga menurunkan levelnya.
Ciri penting kelembaban relatif adalah ketergantungannya pada keadaan termodinamika. Keseimbangan kelembaban alami adalah 100%, yang tentu saja tidak dapat dicapai karena ketidakstabilan iklim yang ekstrim. Faktor teknogenik juga mempengaruhi fluktuasi kelembaban atmosfer. Di kota-kota besar, terjadi peningkatan penguapan uap air dari permukaan aspal, bersamaan dengan pelepasannya jumlah besar partikel tersuspensi dan karbon monoksida. Hal ini menyebabkan penurunan kelembapan yang signifikan di sebagian besar kota di dunia.
Efek pada tubuh manusia
Batas kelembaban atmosfer yang nyaman bagi manusia berkisar antara 40 hingga 70%. Paparan yang terlalu lama terhadap kondisi yang sangat menyimpang dari norma ini dapat menyebabkan penurunan kesejahteraan yang nyata, hingga berkembangnya kondisi patologis. Perlu dicatat bahwa seseorang sangat sensitif terhadap kelembapan yang terlalu rendah, mengalami sejumlah gejala khas:
- iritasi pada selaput lendir;
- perkembangan rinitis kronis;
- peningkatan kelelahan;
- memburuknya kondisi kulit;
- penurunan kekebalan;
Di antara efek negatif Kelembapan yang meningkat dapat mengindikasikan risiko berkembangnya penyakit jamur dan pilek.
Kelembaban udara dan curah hujan
Ketika kandungan pengotor korosif di udara tidak signifikan, faktor utama yang menentukan laju korosi adalah kelembaban atmosfer. Ada klasifikasi korosi atmosferik tergantung pada tingkat pembasahan permukaan logam.
1. Dalam suasana kering tanpa adanya lapisan basah yang sangat tipis pada permukaan logam, sangat oksidasi lambat dengan pembentukan film oksida tipis. Proses ini disebut korosi kering. Kecepatannya bergantung pada keberadaan campuran gas agresif di udara. Hal ini dapat diabaikan, namun mengingat monumen seni telah ada selama beberapa dekade bahkan berabad-abad, maka proses ini tidak dapat diabaikan.
2. Dalam atmosfer dengan kelembaban relatif di bawah 100%, tetapi dengan adanya lapisan tipis basah yang tidak terlihat pada permukaan logam, terjadi apa yang disebut korosi atmosfer basah. Hal ini tergantung pada tingkat kelembaban udara, polusi dan higroskopisitas produk korosi.
3. Pada kelembaban udara relatif sekitar 100%, korosi terjadi ketika terdapat lapisan uap air yang terlihat relatif tebal pada permukaan logam, yang terbentuk karena kondensasi atau akibat hujan, cipratan, embun, dll. Korosi ini disebut korosi atmosferik basah. .
Akibatnya, di wilayah geografis yang berbeda, proses pembentukan patina atmosfer pada monumen dikaitkan dengan kondisi meteorologi. Laju terbentuknya patina sangat dipengaruhi oleh banyaknya curah hujan atmosfer yang turun berupa hujan dan salju, lembabnya permukaan monumen oleh laut atau air sungai. Namun seringkali kelembapan permukaan monumen tidak disebabkan oleh curah hujan langsung, melainkan oleh adsorpsi atau kondensasi uap air yang ada di atmosfer, dan dikaitkan dengan perubahan suhu dan kelembaban relatif.
Udara atmosfer adalah campuran udara kering dan uap air, yang jumlahnya berapa pun area geografis dapat bervariasi tergantung pada suhu. Di garis lintang tengah, kandungan uap air di udara berkisar antara 0,2-2,5% (berdasarkan massa), dan di pantai laut dalam cuaca panas mencapai 4% (berdasarkan volume).
Kelembapan udara dicirikan oleh berbagai indikator, yang paling nyaman dan umum adalah kelembapan relatif (N). Ini mewakili rasio kandungan uap air aktual hingga maksimum yang mungkin terjadi pada kondisi tertentu, atau rasio tekanan parsial uap air di udara terhadap tekanan uap jenuh pada suhu tertentu, yang dinyatakan dalam persentase. Nilai kelembaban relatif menunjukkan derajat kejenuhan udara dengan uap air. Kelembaban relatif udara yang jenuh dengan uap adalah 100%.
Pada N≤ 30% udara dianggap kering, bila N= 50 60% - normal, dengan N≥ 80% - basah.
Laju korosi tembaga, dan karenanya pembentukan patina, dengan adanya uap air saja di udara sangat kecil dan tidak banyak berubah seiring meningkatnya kelembapan. Bahkan dengan peningkatan kelembapan relatif hingga 100% di udara bersih, hanya sedikit noda permukaan tembaga bersih terjadi (Gbr. 3, kurva 3). Tetapi jika udara mengandung setidaknya sedikit sulfur dioksida (0,01%), laju korosi meningkat secara nyata seiring dengan meningkatnya kelembapan, meskipun tanpa adanya kelembapan dengan suhu normal SO 2 praktis tidak berpengaruh pada tembaga (Gbr. 3, kurva 1, 2, 4). Peningkatan tajam dalam laju korosi diamati pada kelembaban relatif sekitar 63-75% (Gbr. 4, 5), yang disebut kritis.
Beras. 3. Pengaruh kelembaban relatif dan konsentrasi SO 2 di atmosfer terhadap korosi tembaga: 1 - 0,01% S0 2; N - 99%; 2 - 0,01% JADI 2; N = 50%; 3 - 0% JADI 2; N = 100%; 4 - 10% JADI 2; H = 0%.
Beras. 4. Pengaruh kelembaban relatif udara terhadap korosi tembaga pada konsentrasi S0 2 sebesar 10%: 1 - H = 50%; 2 - 63%; 3 -75%; 4 - 99%
Beras. 5. Pengaruh kelembaban relatif udara pada konsentrasi S0 2 10% terhadap laju korosi tembaga
Dalam hal ini, semakin sering kelembapan sama dengan atau melebihi nilai kritis, yaitu semakin banyak hari dalam setahun dengan kelembapan relatif udara atmosfer lebih tinggi dari 63%, semakin cepat patina terbentuk pada monumen.
Dari data pada tabel. 1 dan 2 jelas bahwa di kota-kota seperti Moskow, Leningrad, Riga, Smolensk, Kyiv, Baku, Odessa, Vladivostok, dll., yaitu di sebagian besar wilayah negara, kecuali wilayah yang paling kering Asia Tengah, rata-rata kelembaban relatif tahunan di atas 63%. Kelembaban relatif tahunan rata-rata di Uni Soviet bagian Eropa adalah 75,9%. Di banyak wilayah Uni Soviet bagian Eropa, waktu di mana kelembaban relatif melebihi 70% menyumbang lebih dari 70% dari total waktu tahunan (lihat Tabel 2). Dengan kelembapan seperti itu, karena pendinginan udara atmosfer secara berkala, kondensasi kapiler, dan adsorpsi uap air, lapisan tipis basah terbentuk di permukaan monumen, yaitu monumen dibasahi tidak hanya selama curah hujan, tetapi juga di waktu lain, yang berjumlah di beberapa daerah. hingga 90% dari waktu tahunan. Akibatnya, hampir di seluruh wilayah negara kita, hampir selalu ada kondisi yang kondusif bagi pembentukan patina atmosfer pada monumen.
TABEL 1. KELEMBABAN UDARA RELATIF DI BERBAGAI KOTA USSR
| Kota | N, % | ||
| rata-rata bulanan | rata rata tahunan | ||
| minimum | maksimum | ||
| smolensk | 68,7 | 89,5 | 82,2 |
| Murmansk | 73,8 | 89,3 | 81,3 |
| Riga | 71,2 | 89,2 | 80,5 |
| Minsk | 65,8 | 89,0 | 80,3 |
| leningrad | 63,5 | 86,5 | 78,4 |
| Odessa | 67,0 | 91,2 | 78,1 |
| Batumi | 62,2 | 83,0 | 75,7 |
| Kiev | 63,8 | 87,8 | 76,7 |
| Baku | 61,5 | 83,8 | 74,8 |
| Moskow | 57,2 | 85,2 | 71,5 |
| Sverdlovsk | 54,0 | 84,0 | 72,5 |
| Tbilisi | 58,5 | 75,0 | 67,2 |
| Novosibirsk | 58,8 | 82,2 | 72,2 |
| Vladivostok | 50,8 | 94,5 | 71,8 |
| Almaty | 38,8 | 77,2 | 54,9 |
| Tashkent | 35,3 | 76,8 | 52,9 |
| Nilai rata-rata N di seluruh Uni Soviet bagian Eropa | 62,1 | 86,7 | 75,9 |
TABEL 2. KELEMBABAN RELATIF * UDARA DI BERBEDA KOTA
| Kota | N≥80% | N=70±80% | H≤ 70% |
| smolensk | 72,6 | 14,6 | 12,8 |
| Murmansk | 66,3 | 23,6 | 10,1 |
| Riga | 64,6 | 19,8 | 15,6 |
| Minsk | 63,5 | 19,8 | 16,7 |
| leningrad | 58,7 | 24,3 | 17,0 |
| Odessa | 47,2 | 30,2 | 22,6 |
| Baku | 43,4 | 31,6 | 25,0 |
| Kiev | 42,3 | 26,7 | 31,0 |
| Novosibirsk | 37,9 | 33,3 | 28,8 |
| Vladivostok | 34,4 | 14,6 | 51,0 |
| Batumi | 34,0 | 47,9 | 18,1 |
| Moskow | 32,3 | 29,8 | 37,9 |
| Sverdlovsk | 31,3 | 35,0 | 33,7 |
| Tbilisi | 10,0 | 38,0 | 52,0 |
| Tashkent | 6,9 | 6,3 | 86,8 |
| Almaty | 1,0 | 21,5 | 77,5 |
| * Waktu terjadinya kelembapan ini, % dalam setahun. | |||
Di daerah dengan kelembapan relatif tertinggi, misalnya di Leningrad, patina terbentuk sangat intensif bahkan di monumen yang tidak pernah terkena curah hujan, termasuk di pintu Kazan dan Katedral St. Isaac terletak di serambi yang dalam. Sebuah patina juga terbentuk di monumen-monumen Asia Tengah. Dan meskipun di sini, berkat rata-rata kelembaban relatif tahunan yang relatif rendah dan lebih sedikit hari-hari dengan kelembaban tinggi, patina oksida gelap primer bertahan lebih lama; pada monumen kuno Samarkand, Bukhara dan kota-kota kuno lainnya, bagian perunggu ditutupi dengan patina zaitun dan hijau.
Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia
Kota lembaga pendidikan
Sekolah Dasar Myldzhinskaya
dinamai V.N. Lyashenko
ABSTRAK
pada topik ini: Kelembaban udara
Dilakukan:
siswa kelas 8
Tarnovskaya Oksana
Pengawas:
Leskovets I.P.
Guru fisika
| Perkenalan |
|||
| Kelembaban dan air |
|||
| Karakteristik kelembaban |
|||
| Kelembapan di sudut yang berbeda bola dunia |
|||
| Mengukur kelembaban di atmosfer bumi |
|||
| Fluktuasi kelembaban harian dan tahunan |
|||
|
Siklus hidrologi |
|||
| Pengaruh kelembaban udara terhadap kehidupan manusia |
|||
| Penyakit, penuaan kulit |
|||
| Alergi |
|||
| Pengukur kelembaban |
|||
| Alami |
|||
| Palsu |
|||
| Higrometer rambut |
|||
| Psikrometer |
|||
| Efek merusak dari kelembaban |
|||
| Kelembaban dan iklim |
|||
| Kelembaban dan buku |
|||
| Kelembaban dan server |
|||
| Ini menarik |
|||
| Pembuluh dan kapiler dari kayu |
|||
| Kayu balsa |
|||
| Amsal dan ucapan |
|||
| Tugas - teka-teki |
|||
| Kesimpulan |
|||
| Bibliografi |
|||
| Lampiran 1 |
|||
| Lampiran 2 |
|||
| Lampiran 3 |
|||
| Lampiran 4 |
|||
| Lampiran 5 |
|||
| Lampiran 6 |
|||
Perkenalan
Kelembaban adalah salah satu komponen penting dari semua organisme hidup di bumi, biosfer di sekitar kita, serta sebagian besar bahan yang digunakan manusia. Kadar air di lingkungan mempengaruhi sifat dan intensitas biokimia dan proses fisika dan kimia. Sifat fisik, kimia, mekanik dan teknologi dari sebagian besar bahan non-logam bergantung pada kelembaban. Di hampir semua industri, di pertanian, industri energi dan konstruksi menggunakan proses pengeringan dan pelembapan yang dirancang untuk mengubah kadar air bahan.
Saya pertama kali belajar tentang kelembaban udara di kelas fisika, mempelajari topik “ Fenomena termal». Eksperimen yang menghibur Dan pekerjaan laboratorium memberi kesan yang sangat besar pada saya, dan saya ingin tahu lebih banyak lagi tentangnya fenomena yang menakjubkan. Kelembaban udara memainkan peran besar di dunia dan Kehidupan sehari-hari orang. Kesehatan masyarakat, iklim bumi, kualitas furnitur, buku, dan bangunan bergantung padanya. Saya sangat ingin orang-orang mengetahui sebanyak mungkin tentang ketergantungan kesehatan pada kelembapan, bagaimana kita dapat menjaga planet kita, melestarikan buku-buku kuno dan museum.
Tujuan dari esai saya adalah untuk mempelajari tentang ciri-ciri kelembapan, apa saja perubahan kelembapan yang terjadi di atmosfer bumi, bagaimana pengaruh kelembapan udara terhadap manusia, untuk mengenalkan pengukur kelembapan alami dan buatan, apa dampak buruk kelembapan, untuk memberikan Fakta Menarik tentang kelembaban.
Tugas yang saya tetapkan untuk diri saya sendiri:
Kumpulan materi tentang topik esai dan pengolahannya;
Menyusun isi bagian utama;
Kesimpulan tentang pekerjaan yang dilakukan;
Persiapan materi umum;
Mempersiapkan presentasi;
Presentasi abstrak pada konferensi ilmiah dan praktis.
Pekerjaan saya terdiri dari 6 bab. Saya telah mempelajari dan mengolah bahan-bahan berikut: sumber sastra, termasuk situs pendidikan, ilmiah, majalah dan internet. Telah disiapkan aplikasi yang berisi : tabel perubahan kelembaban atmosfer bumi, tabel siklus hidrologi, higrometer rambut, psikrometer, contoh tabel psikrometri, letak pembuluh dan kapiler pada kayu.
1. Kelembaban dan air
1.1 Karakteristik kelembaban
Karakteristik penting Keadaan atmosfer adalah kelembaban udara atau derajat kejenuhan udara dengan uap air. Hal ini dinyatakan dengan perbandingan kandungan uap air di udara dengan kandungannya pada saat udara jenuh pada suhu tertentu. Untuk hitungan Kelembaban udara menggunakan kelembaban udara absolut dan relatif.
Kelembaban udara absolut diukur dengan massa jenis uap air di udara, atau tekanannya Pa. Jika suhunya rendah, maka kuantitas yang diberikan uap air di udara mungkin mendekati jenuh, udara akan lembap. Pada suhu yang lebih tinggi, jumlah uap air yang sama jauh dari jenuh, udara menjadi kering. Untuk menilai derajat kelembapan, penting untuk mengetahui apakah uap air di udara mendekati atau jauh dari keadaan jenuh. Untuk ini, konsep kelembaban relatif diperkenalkan - karena memberikan gambaran yang lebih jelas tentang tingkat kelembaban udara. Kelembaban udara relatif diukur dengan angka yang menunjukkan berapa persentase kelembaban absolut dari tekanan uap air PH yang menjenuhkan udara pada suhu saat ini.
Suhu di mana udara menjadi jenuh dengan uap air selama proses pendinginan disebut titik embun. Ketika udara jenuh dengan uap air, air di dalamnya tidak lagi menguap. Dengan meningkatnya kelembapan, seseorang merasa lebih tajam suhu rendah. Banyak orang dapat melihat bahwa embun beku yang parah dengan kelembapan udara rendah lebih mudah ditoleransi dibandingkan embun beku yang tidak terlalu parah dengan kelembapan tinggi. Faktanya adalah uap air itu sama saja air cair, memiliki kapasitas panas yang jauh lebih tinggi daripada udara. Oleh karena itu, pada udara lembab tubuh mengeluarkan lebih banyak panas ke lingkungan sekitar dibandingkan pada udara kering. Saat cuaca panas, kelembapan yang tinggi kembali menimbulkan rasa tidak nyaman. Dalam kondisi ini, penguapan uap air dari permukaan tubuh berkurang (seseorang berkeringat), yang berarti tubuh menjadi kurang dingin sehingga menjadi terlalu panas. Di udara yang sangat kering, tubuh kehilangan terlalu banyak kelembapan dan, jika tidak dapat diisi ulang, hal ini memengaruhi kesejahteraan seseorang.
Praktis tidak ada udara yang benar-benar kering. Itu selalu mengandung kelembapan setidaknya dalam jumlah sedikit. Ternyata jumlah air yang sedikit terkadang bisa berdampak besar Sifat kimia banyak zat. Pada tahun 1913, ahli kimia Inggris Baker menemukan bahwa cairan yang dikeringkan selama sembilan tahun dalam ampul tertutup mendidih pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada yang ditunjukkan dalam buku referensi. Misalnya, benzena mulai mendidih pada suhu 26° di atas normal, dan etanol– sebesar 60, brom – sebesar 59, dan merkuri – hampir 100°. Titik beku cairan ini meningkat. Pengaruh jejak air terhadap hal tersebut karakter fisik penjelasan yang memuaskan belum ditemukan. Dalam oksigen yang dikeringkan dengan baik, batu bara, belerang, dan fosfor terbakar pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada suhu pembakarannya di udara yang tidak dikeringkan. Dipercayai bahwa kelembapan memainkan peran katalitik dalam hal ini reaksi kimia. Kabut terbentuk dari udara yang jenuh dengan uap air. Ini terdiri dari tetesan kecil air dengan ukuran mulai dari 0,0001 hingga 0,1 mm. Tetesan air lebih mudah mengembun pada partikel padat di udara dalam bentuk debu.
Proses pembentukan hujan buatan didasarkan pada prinsip ini. Untuk melakukan ini, benih dimasukkan ke dalam awan, tempat air mengembun atau es mengkristal. Hujan es besar dihasilkan ketika kristalisasi terjadi di sejumlah kecil pusat. Jika banyak benih dimasukkan ke dalam awan, Anda akan mendapatkan kristal es kecil (tidak dapat tumbuh, karena semua air akan mengkristal), yang jika jatuh ke tanah sering kali sempat mencair dan berubah menjadi hujan. Untuk penggunaan luas, garam ini harganya cukup mahal. Namun, hujan es dapat menyebabkan lebih banyak hal kerugian ekonomi. Selain hujan dan hujan es, curah hujan juga turun dalam bentuk salju.
2. Kelembaban udara di berbagai belahan dunia
2.1 Perubahan kelembaban atmosfer bumi
Kelembaban udara atmosfer bumi berfluktuasi secara luas. Ya, kamu permukaan bumi Kandungan uap air di udara rata-rata berkisar antara 0,2% volume di daerah lintang tinggi hingga 2,5% di daerah tropis. Oleh karena itu, tekanan uap di garis lintang kutub pada musim dingin kurang dari 1 Mb (terkadang hanya seperseratus Mb) dan di musim panas di bawah 5 Mb; di daerah tropis ukurannya meningkat hingga 30 MB, dan terkadang lebih. Di gurun subtropis, e dikurangi menjadi 5-10 Mb (1 Mb = 10 2 -n/m2). Kelembaban relatif r sangat tinggi di zona khatulistiwa (rata-rata tahunan mencapai 85% atau lebih), serta di garis lintang kutub dan di musim dingin di dalam benua garis lintang tengah - di sini karena suhu udara yang rendah. Di musim panas, kelembapan relatif tinggi merupakan ciri khas daerah monsun (India - 75-80%). Nilai rendah r diamati di gurun subtropis dan tropis dan di musim dingin di daerah monsun (hingga 50% ke bawah). Dengan ketinggian, kelembapan relatif, dan akselerasi jatuh bebas menurun dengan cepat. Pada ketinggian 1,5-2 km, tekanan uap rata-rata setengah dari tekanan permukaan bumi. Troposfer (lapisan bawah 10-15 km) menyumbang 99% uap air di atmosfer. Rata-rata udara di atas setiap m2 permukaan bumi mengandung sekitar 28,5 kg uap air. (Lampiran 1)
2.2 Fluktuasi kelembaban harian dan tahunan
Variasi harian tekanan uap di laut dan di wilayah pesisir sejajar dengan variasi harian suhu udara: kadar air meningkat sepanjang hari seiring dengan meningkatnya penguapan. Siklus diurnal juga sama wilayah pusat benua di musim dingin. Siklus harian yang lebih kompleks dengan dua maksimum - di pagi dan sore hari - diamati di pedalaman benua pada musim panas. Variasi harian kelembaban relatif adalah kebalikan dari variasi suhu harian: pada siang hari, dengan meningkatnya suhu dan, akibatnya, dengan meningkatnya elastisitas saturasi E, kelembaban relatif menurun. Variasi tahunan tekanan uap sejajar dengan variasi tahunan suhu udara; Kelembaban relatif bervariasi setiap tahunnya berbanding terbalik dengan suhu.
2.3 Siklus hidrologi
Ketika air menguap, molekul-molekulnya membentuk gas air yang disebut uap air. Atmosfer juga mengandung air keadaan cair dalam bentuk tetesan awan dan tetesan hujan. Kristal es, kepingan salju, dan hujan es adalah air atmosfer yang membeku. Tidak seperti kebanyakan gas lain yang ada di atmosfer, kandungan uap air bisa sangat bervariasi. Itu tergantung pada suhu udara dan keadaan permukaan yang menguap (air, tanah basah atau kering, es). Di udara yang sangat dingin dan kering, uap air hanya terdapat dalam jumlah kecil yang sulit diukur; di udara panas kandungannya bisa mencapai 4 persen volume udara dan kemudian udara tersebut menjadi lembab.
Ketika uap air memasuki udara, seperti semua gas lainnya, ia menciptakan tekanan tertentu yang disebut tekanan parsial . Hal ini dinyatakan dalam satuan tekanan (hPa). Ketika molekul air berpindah ke udara, tekanan uap di udara meningkat. Ketika keseimbangan tercapai antara jumlah molekul yang meninggalkan air dan kembali ke air, uap menjadi jenuh dan tekanannya seimbang. Jika suhu udara terus meningkat, maka untuk mempertahankan keadaan uap jenuh, jumlah molekul yang masuk ke udara juga harus meningkat, kecuali tentu saja masih ada cairan. Tekanan uap adalah ukuran besaran lain, yang juga menyatakan jumlah uap yang terkandung di udara, yang disebut kelembaban absolut. Kelembaban mutlak adalah massa uap air yang terkandung dalam satuan volume udara. Biasanya dinyatakan dalam g/m3.
Jumlah uap air di udara seringkali dinyatakan dalam satuan kelembaban relatif , nilainya dilaporkan dalam laporan cuaca harian. Ini mewakili rasio jumlah uap sebenarnya yang terkandung di udara dengan jumlah uap jenuh pada suhu tertentu dan dinyatakan dalam %. Nilai ini dapat dengan mudah dijelaskan dengan menggunakan contoh-contoh dari kehidupan. Ketika udara jenuh, kelembapan relatifnya adalah 100%; kita dapat mengatakan bahwa udara jenuh berisi uap air, dan jika 10%, maka uap di udara adalah 10% dari jumlah maksimum yang mungkin. Oleh karena itu, jika kelembapan relatif rendah, katakanlah 10%, maka cucian basah di luar akan cepat kering, terutama pada hari yang panas.
Diketahui bahwa suhu +30°C lebih mudah ditoleransi oleh seseorang di iklim kering dibandingkan di iklim lembab. Saat kelembapan relatif rendah, keringat dari permukaan tubuh cepat menguap sehingga menimbulkan rasa sejuk. Uap air masuk ke atmosfer akibat penguapan air dari lautan dan danau, dari permukaan bumi, dan akibat transpirasi (penguapan air oleh tumbuhan). 5.05·10 8 Mt air menguap setiap tahun dari permukaan lautan, dan 0.72·10 8 Mt air menguap dari permukaan benua. Uap air diangkut melalui pergerakan atmosfer, mengembun dan kembali ke permukaan bumi dalam bentuk hujan dan salju. Kebanyakan air yang kembali menguap lagi; sisanya diserap ke dalam tanah, berakhir di aliran sungai dan mengalir ke danau dan lautan, dan kemudian menguap dari permukaannya. Rangkaian peristiwa ini disebut siklus hidrologi. Total luas air yang ikut serta dalam siklus hidrologi adalah 12-14 ribu km 3, yang dapat dinyatakan sebagai lapisan air setebal 25 mm yang menutupi seluruh bumi secara merata. Seperti terlihat pada Tabel 2 ( lampiran 2 ) , curah hujan dan penguapan bumi secara keseluruhan berjumlah 1.130 mm per tahun. Curah hujan di darat (800 mm) lebih besar dari penguapan (485 mm) dan perbedaannya sama dengan aliran tahunan sungai ke laut (315 mm). Sebaliknya, di lautan, lebih banyak air yang menguap (1400 mm) daripada curah hujan yang turun (1270 mm), dan perbedaan ini mencerminkan aliran uap air dari laut ke daratan. Dalam penarikan jangka panjang, jumlah air yang berpartisipasi dalam siklus kelembapan tetap konstan. Jadi, curah hujan di bumi per tahunnya 40 kali lebih banyak dibandingkan jumlah uap air di atmosfer.
Rata-rata, 45 siklus hidrologi diamati di Bumi per tahun, dan uap air di atmosfer diperbarui setiap 8-10 hari. Masa hidup uap air ini jauh lebih singkat dibandingkan masa hidup banyak gas lainnya di atmosfer. Misalnya, umur karbon dioksida di atmosfer adalah beberapa dekade, oksigen - sekitar 3000 tahun.
Meskipun relatif waktu yang singkat kehidupan, uap air diangkut dalam jarak yang sangat jauh dari tempat penguapan ke tempat pengendapan. Kecepatan perpindahan uap air melalui arus udara sepanjang garis lintang (zonal transfer) rata-rata 220 km/hari. Dalam hal ini, rata-rata jumlah perubahan uap air per revolusi mengelilingi bumi adalah 13,5. Sepanjang tahun, 577.000 km3 air turun dari atmosfer dalam bentuk berbagai curah hujan. Menguapkan air sebanyak itu memerlukan banyak panas. Untuk seluruh permukaan bumi adalah 10 24 J/tahun, yaitu 25% energi matahari mencapai bumi. Ketika uap air mengembun di atmosfer, panas ini dikembalikan ke atmosfer, yang disebut panas laten kondensasi. Dalam proses atmosfer, uap air dan produk kondensasinya sangat menentukan kondisi cuaca, tidak hanya karena perkembangan kekeruhan dan curah hujan, tetapi juga karena partisipasinya dalam proses energi.
3. Pengaruh kelembaban udara terhadap kehidupan manusia.
3.1 Penyakit, penuaan kulit
Kelembapan adalah salah satunya parameter yang paling penting udara yang secara langsung mempengaruhi kesehatan manusia. Tingkat kelembapan optimal di mana seseorang merasa paling nyaman adalah 60-70%.
Sedangkan pada musim panas pada cuaca kering jarang melebihi 40%, dan pada musim dingin turun hingga 25-30%. Lagipula udara dingin mengandung sedikit kelembapan, sehingga saat kita memberi ventilasi pada ruangan di musim dingin, udara di dalamnya menjadi lebih kering. Kurangnya kelembapan menyebabkan kekeringan dan penuaan dini pada kulit, iritasi pada selaput lendir, yang membuka jalan bagi infeksi dan meningkatkan kemungkinan berbagai penyakit pernapasan. Di sinilah letak penyebab munculnya kerutan. Kampanye kosmetik mengiklankan krim pelembab super dan gel ajaib dengan kuat dan utama. Hal ini dapat dimengerti - melawan akibat jauh lebih menguntungkan daripada penyebabnya. Sementara itu, perempuan yang tinggal di iklim dengan kadar air normal memiliki kulit yang tetap halus dan elastis meski di usia tua, hal ini tidak berlaku bagi warga yang tinggal di iklim kering.
Kondisi kelembapan sangat penting terutama bagi anak kecil dan bayi, karena pada bulan-bulan dan tahun-tahun pertama kehidupan mereka memiliki kulit, selaput lendir mulut dan hidung yang sangat halus dan sensitif. Oleh karena itu, kelembapan di ruangan tempat bayi baru lahir tidur minimal harus 50%. Udara kering umumnya lebih berdebu, karena debu-debu kecil menggantung di dalamnya, yang biasanya “terikat” oleh kelembapan.
Tubuh kita 90% terdiri dari air. Oleh karena itu, menjaga kelembapan relatif udara yang optimal bagi seseorang bukan hanya sekedar kenyamanan kebutuhan vital dan jaminan kesehatan. Dalam kondisi kering, orang menjadi mengantuk dan terganggu, kelelahan meningkat, kesejahteraan umum memburuk, dan kinerja serta kekebalan menurun. Di ruangan dengan udara kering, kemungkinan tertular infeksi saluran pernafasan meningkat. Anak-anak dan penderita penyakit pernafasan, penderita asma dan penderita alergi terutama menderita karena kurangnya kelembapan. Selain itu, udara kering diketahui mengandung ion bermuatan positif dalam jumlah berlebihan, yang pada gilirannya berkontribusi terhadap berkembangnya penyakit umum seperti stres. Kulit manusia 70% terdiri dari air. Sebagai hasil dari proses metabolisme, ia kehilangan sekitar setengah liter kelembapan di siang hari, dan waktu musim dingin- hingga satu liter. Bagaimanapun, itu cukup untuk meningkatkan kelembapan udara di apartemen, dan hilangnya kelembapan akan berkurang secara signifikan.
3.2 Alergi
Udara kering adalah salah satu penyebab utama alergi. Alergen (agen penyebab reaksi alergi) aktif menyebar di dalamnya. Selain itu, menyebabkan melemahnya sistem kekebalan tubuh manusia. Apa itu alergi? Alergi - peningkatan sensitivitas Ke berbagai zat, diwujudkan dalam bentuk reaksi yang tidak biasa saat kontak dengan mereka. Manifestasi alergi sangat berbeda. Mungkin ada serangan bersin yang menyakitkan dan berulang dengan keluarnya cairan encer yang banyak dari hidung, hidung tersumbat, gatal pada kelopak mata dan lakrimasi, nyeri pada mata, gatal pada selaput lendir nasofaring, gatal pada kulit yang meluas. Terkadang reaksi alergi berkembang dengan cepat dan dapat mengakibatkan syok anafilaksis. Menurut statistik, setiap kelima penghuni planet kita menderita alergi. Di Rusia, penyakit ini menyerang 5% hingga 30% populasi (tergantung wilayahnya). Ada beberapa jenis alergen:
- rumah tangga: debu rumah dan perpustakaan, tungau debu rumah;
- epidermis: wol dan kulit ari (bulu) hewan yang terdeskuamasi, bulu burung, makanan ikan kering;
- serbuk sari: serbuk sari pohon, semak, rerumputan;
- makanan: produk makanan.
4. Pengukur kelembaban
4.1 Meter alami
Bunga dan tanaman dalam ruangan paling menderita karena kurangnya kelembapan udara. Tanaman hijau dan kuncup yang terkulai, ujung daun menguning dan keriput, “daun rontok” pada waktu yang salah - semua ini menunjukkan rendahnya kelembapan udara di dalam ruangan.
Berapa banyak air yang dibutuhkan bunga? Ini sulit untuk dijawab. Kalau untuk tanaman tanah terbuka aturan penyiraman kurang lebih sama, maka di antara bunga dalam ruangan perlu dibedakan setidaknya empat kelompok yang sangat berbeda satu sama lain dalam kecintaannya terhadap kelembapan: tanaman gurun, tanaman subtropis kering, tanaman subtropis lembab, dan tanaman
basah hutan tropis. Identifikasi kelompok-kelompok ini diperlukan tidak hanya untuk pemilihan sistem penyiraman yang benar, tetapi juga untuk menentukan kondisi panas dan cahaya yang diperlukan serta menempatkan bunga dengan benar di dalam ruangan. Mengetahui kekhasan kondisi iklim alami untuk jenis tanaman tertentu, kita harus berusaha untuk menciptakannya kembali di dalam ruangan atau, jika ini tidak memungkinkan, bahkan menolak menanam beberapa bunga. Iklim adalah fenomena multifaktorial. Apa yang dimaksud dengan iklim mikro (dalam konteks florikultura ini), jika bukan iklim yang diciptakan secara artifisial untuk tanaman di suatu wilayah tertentu?
Kelembaban, suhu dan cahaya adalah bagian dari satu faktor iklim yang kompleks. Mari kita pertimbangkan karakteristik singkat zona iklim.
Gurun pasir:
Hanya sedikit tumbuhan yang dapat hidup dan berkembang di kondisi gurun, namun hanya sedikit tumbuhan yang mampu beradaptasi dengan iklim di sana sehingga tidak ada tanaman lain yang cocok untuk mereka. Bahkan metabolisme sebagian besar penghuni gurun memiliki struktur yang sangat berbeda dari metabolisme semua perwakilan kerajaan tumbuhan lainnya, sehingga mereka bahkan tidak dapat “dilatih ulang” melalui aklimatisasi. Pada tumbuhan biasa, fotosintesis terjadi pada siang hari; pada banyak sukulen, sebaliknya karbon dioksida hanya diserap pada malam hari, dan pada siang hari stomata ditutup untuk mencegah penguapan air dari tubuh.
Yang paling terang dan fitur karakteristik Gurun memiliki kelembapan yang rendah. Dalam kondisi alami, curah hujan turun kurang dari 20 cm per tahun di sana, dan terkadang bahkan lebih sedikit: di Gurun Atacama (pantai Peru dan Chili utara), jumlah rata-rata tahunan jarang melebihi 2 cm! Sebagai perbandingan: di daerah beriklim sedang, ukurannya antara 75 hingga 250 cm, di daerah tropis lembab - dari 200 hingga 400 cm, di daerah beriklim hujan hutan tropis bahkan ada lebih banyak lagi: hingga 2000 cm per tahun. Akibatnya, dibandingkan tanaman hias lainnya, tanaman asli gurun terkadang membutuhkan kelembapan dua ratus kali lebih sedikit. Selain jumlah total air yang dibutuhkan, kita juga harus mengingat kekhasan sistem pasokannya: di gurun, curah hujan turun secara tidak merata sepanjang musim, dan oleh karena itu spesies herba dicirikan oleh perubahan musiman yang tajam dalam aktivitas vegetasi (yaitu, satu atau dua periode pertumbuhan intensif dan, karenanya, periode dormansi yang dalam.
Subtropis:
Subtropis kering dan lembab (rata-rata curah hujan tahunan 150 mm) memiliki kelembapan atmosfer dan tanah yang tinggi. Hal ini tidak konstan dan berubah seiring musim, dari hujan lebat hingga kekeringan.
Suhunya cukup tinggi, fluktuasi hariannya jauh lebih sedikit dibandingkan di gurun. Di dalam subtropis lembab Ada banyak hutan dan sebagian besar tanaman terestrial toleran terhadap naungan.
Daerah tropis:
Daerah tropis terletak di garis lintang khatulistiwa dan subequatorial. Ada banyak kelembapan di daerah tropis, baik tanah maupun atmosfer, dan oleh karena itu “penduduk asli” zona ini, tentu saja, menyukai kelembapan. Meskipun terdapat fluktuasi musiman, bentuk-bentuknya tahan kekeringan dan tahan dingin tanaman dalam ruangan Hampir tidak pernah. Masa istirahat sebagian besar spesies tropis sangat lemah. Mari kita pertimbangkan fitur-fitur menyiram tanaman dalam ruangan. Setelah membagi tanaman berdasarkan asal dari zona iklim yang berbeda, kita akan segera mengetahui perkiraan kebutuhan tanaman ini akan air, tetapi sama sekali tidak berarti bahwa bunga yang menyukai kelembapan dapat terisi air dalam jumlah besar secara tak terkendali, dan xerophytes dan sukulen bisa benar-benar kering, seperti halnya tanaman yang berada dalam masa dorman.
Anda perlu mengetahui dua batasan dalam penyiraman: tanah tidak boleh terlalu basah (untuk spesies yang menyukai kelembapan), dan bola tanah tidak boleh kering sepenuhnya (untuk tanaman tahan kekeringan dan tidak aktif). Hanya kaktus yang bisa disiram saat tanah benar-benar kering.
4.2 Meter buatan
"Pelembab" -
Ini adalah perangkat yang memungkinkan Anda mempertahankan tingkat kelembapan udara dalam ruangan yang nyaman tanpa konsumsi energi yang signifikan. Tindakan sebagian besar didasarkan pada penggunaan evaporator yang beroperasi berdasarkan prinsip penguapan air “dingin” atau “panas”. Selain melembabkan udara, mereka juga bisa memberi rasa sesuai selera Anda. Selain itu, semuanya mudah digunakan dan dapat diandalkan dalam pengoperasiannya.
Penciptaan kondisi nyaman di habitat kita adalah kunci kesehatan kita. Sayangnya, masalah pemeliharaan tingkat yang diperlukan kelembaban di ruang tamu dan ruang kerja tidak pernah dianggap serius. Sementara itu, di musim dingin dan musim panas, selama pengoperasian pemanas sentral atau AC, udara mengandung terlalu sedikit kelembapan, baik untuk kesejahteraan normal manusia, dan untuk sebagian besar tanaman dalam ruangan, dan bahkan untuk keamanan furnitur kayu.
Pelembab tradisional bekerja berdasarkan prinsip penguapan “dingin”. Jaring evaporator khusus benar-benar jenuh dengan kelembapan. Kipas internal menyedot udara kering dari ruangan dan mengalirkannya melalui jaring basah, yang memberikan pelembapan udara yang optimal dan tidak memerlukan perangkat kontrol tambahan.
Pelembab uap menggunakan prinsip penguapan “panas” dalam pengoperasiannya. Menggunakan dua elektroda, air dipanaskan dan diubah menjadi uap. Mereka dicirikan oleh produktivitas tinggi, dan untuk pengoperasian yang paling ekonomis, disarankan untuk mengatur kecepatan pelembapan menggunakan pengontrol.
Pelembab ultrasonik menggunakan lebih banyak teknologi yang efektif pelembaban udara. Hal ini memungkinkan, melalui getaran frekuensi tinggi, untuk mengubah air menjadi mikroskopis " awan air“Dengan menggunakan kipas angin, udara kering disedot, melewati “awan air” dan kemudian didistribusikan ke seluruh ruangan. Kartrid filter yang sangat efisien memurnikan air sebelum menghilangkan mineral dan kotoran. Ciri khas pelembab ini sangat level rendah kebisingan.
4.3 Higrometer rambut
Higrometer rambut dirancang untuk mengukur kelembapan relatif udara. Pengoperasian perangkat ini didasarkan pada sifat rambut manusia yang dihilangkan lemaknya untuk mengubah panjangnya tergantung pada perubahan kelembaban relatif udara di sekitarnya. Tujuan utama higrometer rambut adalah untuk mengukur kelembapan dalam cuaca dingin, ketika kelembapan tidak dapat ditentukan dengan psikrometer. Namun karena pembacaan dari higrometer memerlukan koreksi yang diperoleh dari perbandingan dengan psikrometer, maka untuk mendapatkan koreksi tersebut, pengamatan dari higrometer dilakukan sepanjang tahun. Jika pada saat menghitung mundur ternyata ujung anak panah telah melampaui pembagian keseratus, maka perlu diperkirakan dengan jelas pada pembagian berapa anak panah tersebut jika skalanya diperbesar menjadi 110.
Perangkat higrometer rambut:
1 rambut skim, 2 sekrup penyetel, 3 belenggu, 4 tuas, 5 panah,
6 skala (Lampiran 3). Selama mata kuliah pilihan fisika saya, saya dan anak-anak merasa senang membuat perangkat ini.
4.4 Psikrometer
Perangkat ini terdiri dari dua termometer identik (Lampiran 4). Wadah salah satu termometer dibungkus dengan sepotong kain cambric bersih, yang ujung bawahnya diturunkan ke dalam gelas kecil berisi air suling. Air membasahi cambric dan menguap pada bola termometer jika uap air di udara tidak jenuh. Akibat hilangnya panas melalui penguapan, bola termometer menjadi dingin dan termometer basah menunjukkan suhu yang lebih rendah dibandingkan termometer kering. Semakin besar perbedaan antara tekanan uap air di udara dan tekanan uap jenuhnya, semakin besar pula perbedaan pembacaan termometer. Berdasarkan pembacaan termometer kering dan basah, dengan menggunakan tabel psikrometri khusus, diperoleh tekanan uap air dan kelembaban relatif udara (Lampiran 5).
5. Efek merusak dari kelembaban
5.1 Kelembaban dan iklim
Cuaca tidak hanya menjadi topik pembicaraan yang tidak berguna, tetapi juga sering kali menentukan perilaku kita. Tergantung pada cuaca, kita memutuskan apakah akan pergi piknik, pergi ke arena skating, naik perahu, berenang atau bermain ski. Iklim dapat digunakan untuk menilai jenis pakaian yang dikenakan orang, apa yang mereka makan, dan jenis perumahan yang mereka tinggali. Tergantung pada cuaca, liburan bisa menjadi sangat baik atau buruk. Cuaca mempengaruhi kesehatan, kesejahteraan dan kesejahteraan seluruh penduduk.
Iklim bumi berubah bukan hanya karena pemanasan global, tetapi juga peningkatan kelembaban udara. Ilmuwan Amerika dan Inggris sampai pada kesimpulan ini. Dalam waktu kurang dari 30 tahun terakhir, tingkat kelembapan udara di dekat permukaan bumi telah meningkat sebesar 2,2%, catat mereka. Angka ini juga meningkat secara signifikan di permukaan Samudera Dunia. Saat itu panas level tinggi kelembaban menjadi lebih besar dampak negatif pada manusia, para ahli menekankan. Hal ini terutama terlihat dalam kenyataan bahwa pada kelembaban yang lebih tinggi, perpindahan panas menurun secara signifikan tubuh manusia. Para ilmuwan juga menemukan bahwa peningkatan tingkat kelembapan, seperti gas rumah kaca, adalah akibat dari aktivitas manusia. Apalagi menurut peneliti jika Komunitas internasional tidak akan mengambil tindakan apa pun, kalau begitu situasi ekologis di planet kita hanya akan menjadi lebih buruk. Jadi, dengan pemanasan iklim secara umum sebesar 1 derajat Celcius, kelembapan akan meningkat sebesar 6%. Dengan menggunakan prakiraan suhu dari Komisi Internasional untuk Perubahan Iklim, para ilmuwan menemukan bahwa pada tahun 2100, kelembapan bumi akan meningkat sebesar 24%.
5.2 Kelembaban dan buku
Perpustakaan tertua di Simferopol mungkin “mati”. Pemerintah daerah menolak mengalokasikan dana tidak hanya untuk pembelian buku baru dan majalah, tetapi juga untuk renovasi salah satu perpustakaan tertua di Krimea yang telah berdiri selama 101 tahun. Selain perpustakaan, mereka juga musnah. buku langka.
Gedung perpustakaan dibangun akhir XIX abad. Sekarang kondisinya sudah rusak. Tidak ada renovasi yang dilakukan di sini selama lebih dari 30 tahun. Dindingnya lembab. Plesternya rontok. Kelembapan yang tinggi merusak buku, misalnya penerbitan karya Zhukovsky pada tahun 1902. Tahun ini, hanya 5 ribu UAH yang dialokasikan ke perpustakaan. untuk pembelian buku. Tidak ada uang untuk sisanya.
Lebih dari 3 ribu pembaca datang ke perpustakaan setiap tahunnya, namun pihak berwenang terus mengabaikan masalah perpustakaan berusia seabad tersebut. Para pekerjanya mengatakan, bukan tanpa kepahitan, bahwa Simferopol tidak hanya akan kehilangan dana uniknya, tetapi juga sebuah bangunan bersejarah.
5.3 Kelembaban dan server
Pada saat ini Kelembapan inilah yang paling diremehkan dalam hal pentingnya parameter pendukung kehidupan ruang server. Beberapa fakta sederhana: - Ketika kelembapan di bawah 30%, aliran udara yang melewati server menyebabkan listrik statis menumpuk di chip dan papan sirkuit di dalam server. Terkadang tegangan yang cukup besar terakumulasi sehingga menyebabkan kerusakan, misalnya, di antara kaki-kaki sirkuit mikro yang berdekatan. Hal ini menyebabkan kegagalan, yang biasanya dikaitkan dengan satu atau beberapa perusahaan perangkat lunak. Jika kita mengambil udara dengan suhu -7,5 derajat Celcius dan kelembapan relatif 100% dan memanaskan udara tersebut hingga +25 derajat tanpa menambahkan kelembapan, maka kelembapan relatif udara ini akan menjadi... 10%!
Kesimpulan apa yang bisa diambil? 1. Di ruang server, setidaknya perlu memantau kelembapan secara konstan. Jika kelembapan di bawah 35% (karena sebagian besar sensor kelembapan memiliki kesalahan +/-5% rH), maka perlu menggunakan gelang grounding di ruang server. Idealnya, Anda perlu menjaga kelembapan di ruang server pada 40-55%. 2. Dalam keadaan apa pun ventilasi paksa tidak boleh dipasang di ruang server. Ventilasi pembuangan harus menyediakan tingkat pertukaran udara minimum yang dapat diterima untuk ruang server.
6. Ini menarik
6.1 Pembuluh dan kapiler pada kayu
Sifat-sifat kayu sangat bergantung pada kadar airnya. Kadar air mutlak suatu kayu adalah perbandingan antara massa air yang terkandung dalam suatu volume kayu tertentu dengan massa kayu yang benar-benar kering, dinyatakan dalam persentase. Kelembapan relatif kayu adalah perbandingan antara massa air yang terkandung dalam kayu dengan massa kayu dalam keadaan basah, yang dinyatakan dalam persentase. Pertama-tama, uap air bebas menguap dari kayu; dengan pengeringan lebih lanjut, proses penguapan uap air yang terikat dimulai, akibatnya terjadi perubahan signifikan pada sifat fisik dan mekanik kayu. Pohon hidup (yang baru ditebang) biasanya memiliki kadar air sekitar 50% -100%. Setelah dipotong, kadar airnya berkurang. Pertama, uap air bebas menguap hingga titik jenuh serat tercapai. Ini adalah titik di mana semua air bebas telah hilang dan sisa kelembapan terikat di dalam dinding sel. Poin ini bergantung pada suhu, tetapi untuk sebagian besar jenis kayu, angkanya adalah 30% (berdasarkan berat kering). Ketika kadar air yang terikat dihilangkan dari kayu, dimensi linier dan volume kayu berkurang. Proses ini disebut pengeringan. Penyusutan biasanya bergantung pada kepadatan kayu, dengan kayu keras menunjukkan penyusutan lebih besar dibandingkan kayu lunak.
6.2 Kayu balsa
Salah satu kayu paling ringan adalah balsa, atau ochrome. Berat jenis kayu adalah 0,12, yaitu satu desimeter kubik beratnya hanya 120 gram, hampir dua kali lebih ringan dari gabus, 7 kali lebih ringan dari kayu pohon biasa dan 9 kali lebih ringan dari air. Namun, kayu balsa memperoleh sifat seperti itu setelah dikeringkan.
Pada pohon hidup, kayunya terdiri dari sel-sel selulosa besar yang berisi getah sel, dan batang pohon yang baru ditebang sangat berat. Agar batang kayu tidak membusuk, maka ditempatkan secara vertikal atau dikeringkan dalam pengering khusus (dapat membusuk dalam dua hari jika dibiarkan di tanah). Kayu kering memperoleh kekuatan tinggi (mendekati kekuatan kayu ek), tetapi lunak dan kenyal serta tidak memiliki cincin pertumbuhan, karena pohon tumbuh terus menerus.
Properti unik Kayu Balsa dikenal oleh suku Inca, yang membuat kano dari kayu tersebut dan membuat rakit untuk melakukan perjalanan jauh. Ketika orang-orang Spanyol melihat rakit-rakit yang indah ini, mereka takjub, tetapi mereka tidak tahu bahan dari mana rakit itu dibuat, mereka memberinya nama “balsa” atau “balsa”, yang dalam bahasa Spanyol disebut “balsa”. Orang Spanyol berarti "rakit".
Seiring waktu, kayu balsa menjadi penting kepentingan ekonomi. Ini digunakan dalam konstruksi dan khususnya konstruksi pesawat terbang, untuk pekerjaan finishing. Untuk memberi yang indah penampilan itu sudah dilapisi sebelumnya, yaitu ditutupi dengan kayu lapis yang terbuat dari spesies pohon yang berharga. Dalam hal ini, produknya memiliki berat dua kali lipat kayu cemara, tetapi tidak terlalu kuat.
Sifat kenyal kayu balsa yang luar biasa menjadikannya bahan insulasi termal, kebisingan, dan getaran yang sangat baik. Percobaan berikut dilakukan: sepotong mentega beku ditempatkan dalam kotak balsa berdinding tebal dan disimpan di dalamnya selama 8 hari pada suhu udara plus 28°C. Mentega tidak meleleh. Itu sebabnya dinding bagian dalam lemari es dilapisi dengan papan balsa. Bantal balsa ditempatkan di bawah mesin bergetar berat. Menariknya, seseorang dapat dengan mudah memegang balok balsa sepanjang 4,5 meter dan diameter 50 sentimeter di pundaknya tanpa banyak kesulitan.
Mari kita ingat bahwa penjelajah terkenal Norwegia Thor Heyerdahl membuat rakitnya “Kon-Tiki” dari 9 batang kayu balsa yang diikat dengan tali dan berenang melintasinya Samudera Pasifik- dari pantai Peru hingga Polinesia.
Balsa tumbuh dari Meksiko hingga Bolivia dan dibudidayakan di India, Venezuela, dan Kosta Rika. Ini adalah pohon yang tumbuh sangat cepat, pada usia 7 tahun mencapai tinggi 22 meter dan diameter 60 sentimeter, dan pada usia 10 tahun masing-masing mencapai 30 dan 1 meter. Dalam kondisi yang menguntungkan, ia tumbuh 4 meter per tahun. Pohon balsa yang baru ditebang dapat memiliki tingkat kelembapan hingga 600% dan beratnya banyak. Saat dikeringkan, pohon ini lebih ringan dari gabus.
6.3 Amsal dan ucapan tentang kelembaban
Banyak salju - banyak roti.
Masih air menyapu pantai.
Air juga mengikis batu.
Tanpa penutup, samovar tidak akan mendidih; tanpa seorang ibu, seorang anak tidak dapat bermain-main.
Beku - seperti di dasar laut.
6.4 Tanda-tanda rakyat
EMBUN
Di Proclus, ladangnya basah karena embun.
Di pagi hari, embun tebal dan kabut berarti cuaca bagus.
Embun yang melimpah, hari berkabung, embun yang besar dan menyembuhkan.
Embun pagi adalah air mata yang baik: ia membasuh hutan dengannya dan mengucapkan selamat tinggal pada malam.
Embun sore - hingga sebagian berawan / tak berawan / malam.
Pagi hari untuk menjaga cuaca tetap baik.
Embun yang sangat lebat hingga cuaca buruk.
Absen total embun:
terhadap cuaca buruk
untuk menjaga cuaca tetap baik
terhadap cuaca buruk yang berkepanjangan
tunggu hujan besok
Tetesan kecil - nantikan beberapa malam yang sangat cerah.
Bangkit - sebelum hujan.
Berbaring di dataran rendah berarti menjaga (memperbaiki) cuaca yang baik.
Kabut di ketinggian berarti malam berawan.
Garam menjadi basah - artinya hujan.
Tembakau menjadi lembab karena cuaca lembab. Serpihannya berderak dan mengeluarkan percikan api - karena cuaca buruk.
Panci mudah mendidih di tepinya - pertanda cuaca buruk.
6.5 Masalah dan ucapan
Di musim dingin ia menghangat, di musim semi ia membara, di musim panas ia mati, di musim gugur ia terbang. (Salju.) Dunia menghangat, tidak mengenal kelelahan. (Minggu.) Bagaimana cara membawa air dalam saringan? (Membekukan air.)
Kesimpulan
Dalam esai saya, saya mencoba mempertimbangkan apa saja perubahan kelembapan yang terjadi di atmosfer bumi, karakteristiknya, dampaknya terhadap kehidupan manusia, hingga pembentukan iklim di planet ini. Saya belajar banyak tentang kelembapan rendah dan konsekuensinya. Sangat menarik bagi saya untuk mengenal alat-alat yang digunakan untuk mengukur kelembaban udara.
Saat mengerjakan esai saya, saya menemukan banyak hal baru dan fakta yang berguna. Misalnya, saya mengetahui bahwa seseorang merasa nyaman pada kelembapan 60-70%, tetapi pada kelembapan 30% ia menjadi sakit, kesehatannya memburuk, dan berbagai penyakit serta alergi berkembang. Saya mulai memantau kelembapan di rumah saya agar tidak membahayakan kesehatan saya.
Saya membaca banyak literatur tentang kelembapan udara dan menemukan bahwa hal ini dapat menyebabkan kerusakan besar pada planet kita. Kelembapan dapat mengubah iklim di bumi secara radikal, dan setelah beberapa waktu akan meningkat beberapa kali lipat.
Saya belajar bahwa kelembapan mempengaruhi hampir semua hal di sekitar kita. Ini berdampak buruk pada buku, gedung, ruang server, dan iklim.
Saya sangat tertarik untuk mempelajari bagaimana tumbuhan beradaptasi kondisi iklim di Bumi, apa pengaruh kelembapan terhadapnya, cara merawatnya selama periode kelembapan rendah atau tinggi. Saya juga belajar bahwa tumbuhan merupakan asisten pertama dalam menentukan kelembapan udara dalam sebuah ruangan.
Saya sangat menikmati mengerjakan topik esai yang dipilih. Saya belajar banyak hal baru dan menarik tentang kelembapan udara dan saya percaya bahwa kelembapan adalah hal terpenting yang ada di sekitar kita.
Bibliografi
| Brilev D.V. Fisika. LLC "TD "Penerbitan Dunia Buku" 2006 |
|
| Katz Ts.B. Biofisika dalam pelajaran fisika. Penerbitan rumah "Pencerahan" 1974 |
|
| Kuprin M.Ya. Fisika di bidang pertanian. Rumah penerbitan "Prosveshcheniye" 1985 |
|
| Ryzhenkov A.P. Fisika. Manusia. Lingkungan. Rumah penerbitan "Prosveshcheniye" 1996 |
|
| Perelman Ya.I. Fisika yang menghibur. Penerbitan "Ilmu Pengetahuan" 1986 |
|
| http://www.allbeton.ru/ |
|
| http://itblogs.ru/user/Profile.aspx?UserID=2578 |
|
| http://meteoweb.ru/phenom.php. |
|
| http://www.superplus.ru/index/htm |
|
| http://www.inrost.ru/humidifiers/guide/optimal/html |
|
| http://www.pro-air/ru/index/htm |
|
| http://www.flowers-house/ru/ |
|
| http://www.krugosvet/ru/arikles/04/1000405/100000405a2.htm |
|
| http://www.rcio/rsu/ru/webr/clacc4/potok96/web mudrost/htm |
|
| http://www.planet/ru/ |
|
| http://www.physel.ru/ |
Lampiran 1
Tabel 1
Kelembaban udara sepanjang tahun di berbagai belahan dunia
Lampiran 2
Meja 2
Siklus hidrologi
| Elemen keseimbangan air |
Volume, ribu km 3 /tahun |
||
| Bumi(luas - 510·10 6 km 2) |
|||
| Penguapan |
|||
| Tanah (luas - 149·10 6 km 2) |
|||
| Penguapan |
|||
| Lautan Dunia (luas - 361·10 6 km 2) |
|||
| Penguapan |
|||
Lampiran 3
Higrometer rambut
Lampiran 4
Psikrometer
Lampiran 5
Tabel psikometri
Lampiran 6
Pembuluh dan kapiler pada kayu
Film dengan Vok/VMe > 2.5 (MoO3, WO3, dll.) menimbulkan tekanan internal yang tinggi, yang menghancurkannya dan secara signifikan mengurangi sifat pelindungnya.
Laju korosi kimia meningkat seiring dengan meningkatnya suhu akibat semakin intensifnya proses difusi dan terganggunya kontinuitas permukaan film akibat tumbuhnya tekanan internal. Sifat lingkungan yang agresif juga mempengaruhi laju korosi. Ketika komposisinya berubah lingkungan luar perubahan komposisi film pelindung dan sifat fisik dan mekaniknya. Selain itu, atom dari berbagai reagen dengan pada kecepatan yang berbeda berdifusi melalui film oksida. Gas yang paling aktif adalah fluor, oksigen, sulfur oksida (II) ( sulfur dioksida), hidrogen sulfida, dll.
Paling akurat, dalam setiap kasus tertentu, sifat pelindung film oksida dapat dinilai berdasarkan kondisi Peeling-Bedworth, yang berkaitan dengan tekanan parsial oksigen dalam suasana korosif (pO 2) dan elastisitas
disosiasi oksida logam (pMeO). Jika dalam reaksi (3.1) pO 2 > pMeO, maka film tersebut longgar dan berpori, massanya terus bertambah, dan tidak memiliki fungsi perlindungan. Pada pO 2< рМеО образовавшаяся на поверхности из-
Film oksida berperan sebagai pelindung. Dalam kasus ketika рО 2 = рМеО pertumbuhan
pembentukan film berhenti, dan lapisan oksida pelindung terbentuk pada permukaan logam.
3.4. Korosi elektrokimia
Jenis korosi logam ini adalah kehancurannya di lingkungan yang menghantarkan arus listrik, yaitu yang memiliki konduktivitas ionik. Ini mencakup oksidasi anodik (pelarutan) logam Me – n e ® Men + dan reduksi katodik dari zat pengoksidasi medium Ok + n e ® [Ok × n e ]. Korosi elektrokimia terjadi: a) dalam elektrolit - larutan berair dan lelehan garam, asam, basa, dalam air laut; b) dalam suasana lembab; c) di dalam tanah.
Menurut mekanisme terjadinya, korosi elektrokimia berbeda secara signifikan dari korosi kimia dan, pada dasarnya, mewakili kerja sejumlah besar sel mikrogalvanik yang dihubung pendek. Dalam hal ini, proses redoks terlokalisasi di berbagai area anodik dan katodik pada permukaan logam yang terkorosi yang bersentuhan dengan elektrolit. Seperti pada sel galvanik lainnya, proses oksidasi dan reduksi selama korosi elektrokimia dapat terjadi dalam kasus ini
jika ϕ Saya n+ / Saya< ϕ ок-ля . Окислителями при этом служат молекулы кислорода О2 , хлора Cl2 , ионы Н+ , Fe3+ , NO3 − и др.
Proses korosi logam dimana oksigen O2 terlarut dalam elektrolit direduksi pada lokasi katoda disebut korosi dengan depolarisasi oksigen. Depolarisasi oksigen di lokasi katoda terjadi selama korosi logam di atmosfer lembab, dalam air dan larutan garam berair netral, serta selama korosi struktur logam yang terletak di tanah lembab.
Proses katodik korosi logam dengan depolarisasi oksigen meliputi
Ini memiliki tahapan berurutan berikut: | ||||||||
pembubaran oksigen atmosfer dalam elektrolit; |
||||||||
difusi molekul O2 yang terlarut dalam elektrolit ke lokasi katoda |
||||||||
reduksi (ionisasi) oksigen: |
||||||||
dalam lingkungan netral dan basa |
||||||||
O2+4 | 2 H2 O® 4 OH– | atau ½O2 + 2 | H2 O® 2 OH–; |
|||||
dalam lingkungan asam | ||||||||
O2+4 | 4 H+ ® 2 H2 O; | |||||||
difusi dan transpor ion OH– | dari daerah katoda yang bersifat korosif |
|||||||
logam jauh ke dalam larutan. | ||||||||
Tahap paling lambat (terbatas) dari proses katodik adalah difusi oksigen terlarut ke permukaan logam (tahap 2). Akibatnya, laju korosi dengan depolarisasi oksigen meningkat dengan meningkatnya kelarutan oksigen dan pengadukan larutan. Laju korosi atmosferik maksimum pada 70...80 °C. Hal ini disebabkan oleh peningkatan difusi oksigen hingga batas tertentu dan selanjutnya penurunan kelarutannya dalam air dengan peningkatan suhu lebih lanjut. Proses korosi dengan depolarisasi oksigen dimungkinkan jika ϕ Ме n+ / Ме< ϕ О 2 +2Н 2 О / 4ОН − .
Proses korosi logam yang menyebabkan reduksi ion hidrogen H+ pada lokasi katoda disebut korosi dengan depolarisasi hidrogen. Proses korosi dengan depolarisasi hidrogen di katoda dapat terjadi bersamaan persamaan berikut, tergantung pada pH lingkungan:
2 H2 O + 2 e® H2 + 2 OH– (pH> 7).
Depolarisasi hidrogen menimbulkan korosi pada logam yang bersentuhan dengan larutan asam: HCl dan H2 SO4 (diencerkan). Proses katodik dalam kondisi seperti itu meliputi tahapan sebagai berikut:
1 – difusi ion hidrogen H+ × mH2 O terhidrasi (dikelilingi oleh molekul air) (ion hidronium H3 O+) ke lokasi katoda logam yang terkorosi;
2 – reduksi ion hidrogen terhidrasi: H+ × mH2 O + e® Nads + mH2 O;
3 – rekombinasi (molisasi) atom hidrogen yang teradsorpsi pada logam
(Nad):
H adc+ H adc® H 2;
4 – difusi dan transfer hidrogen molekuler dari lokasi katoda ke dalam larutan dan kemudian ke udara.
Karena tingginya mobilitas ion hidrogen H+, tahap suplai (tahap 1) tidak membatasi reaksi evolusi hidrogen katodik.
Tahap lambat yang menentukan laju korosi adalah reduksi ion hidrogen terhidrasi (tahap 2). Persamaan yang disederhanakan untuk proses ini adalah:
2 H+ + 2 e® H2.
Proses korosi logam dengan depolarisasi hidrogen dimungkinkan jika
ϕМen+ /Ме< ϕ 2Н+ / Н2 .
Laju proses katodik pelepasan H2 meningkat seiring dengan meningkatnya suhu dan konsentrasi ion H+ (penurunan pH). Laju proses ini sangat dipengaruhi oleh sifat bagian katoda. Semakin rendah tegangan lebih evolusi hidrogen ηH 2 (Tabel 4 Lampiran) di bagian katoda, semakin banyak pula
luas dan jumlah mikrokatoda pada permukaan logam maka semakin tinggi laju reduksi ion H+ sehingga semakin intensif proses pelarutan daerah anodik permukaan yang terkorosi.
3.5. Metode untuk melindungi logam dari korosi
Metode terpenting untuk melindungi logam dari korosi adalah sebagai berikut.
3.5.1. Desain rasional
Desain rasional melibatkan pembuatan struktur dan mekanisme logam yang sangat rentan terhadap korosi dari baja paduan tinggi dan besi tuang. Pada saat yang sama, tidak adanya (atau pengurangan seminimal mungkin) las juga meningkatkan ketahanan produk terhadap korosi.
3.5.2. Isolasi logam dari lingkungan korosif sekitarnya
Isolasi logam dari lingkungan korosif sekitarnya dengan mengaplikasikan berbagai pelapis pada logam (pernis, cat, aspal, karet, enamel berdasarkan oksida tahan api, dll.).
3.5.3. Perlindungan logam dari biokorosi
Perlindungan logam dari biokorosi terutama terdiri dari pencegahan perkembangan atau penghancuran mikroorganisme. Hal ini dicapai dengan menggunakan pelapis cat dan pernis serta bahan polimer dengan sifat biosidal; mempertahankan kondisi tertentu operasi: relatif
kelembaban udara tidak lebih dari 80%, suhu tidak lebih tinggi dari 20 °C, pertukaran udara, pembersihan permukaan struktur dari kontaminan mekanis yang mendorong perkembangan mikroba.
Bakteri pereduksi sulfat dan produk metabolismenya, hidrogen sulfida biogenik, menyebabkan korosi hebat pada peralatan logam. Perlindungan terhadap biokorosi yang disebabkan oleh kultur bakteri hidrogen sulfida dilakukan dengan menggunakan penghambat bakterisida dari golongan nitroparafin, mengandung selenium, nitrogen, kromium, klorin senyawa organik. Dalam hal ini, pembentukan hidrogen sulfida hampir sepenuhnya dicegah.
3.5.4. Perawatan lingkungan korosif
Netralisasi lingkungan asam, misalnya, sering dilakukan dengan menggunakan CaO, dan penghilangan oksigen (deaerasi) dilakukan dengan memanaskan air atau meniupkannya dengan gas inert. Pengenalan inhibitor korosi ke lingkungan yang agresif mengurangi laju korosi karena peningkatan polarisasi anodik atau katodik, yang mengurangi tegangan GE korosi.
3.5.5. Paduan
Paduan, yaitu memasukkan ke dalam paduan selama peleburan aditif sejumlah logam tertentu - kromium, nikel, titanium, dll. Dengan metode perlindungan ini, kepasifan terjadi sebagai akibat dari pembentukan non-berpori khusus. film yang tidak larut (oksida, spinel, hidroksida, dll.) pada permukaan logam. Film semacam itu dengan bebas mentransmisikan elektron, tetapi tidak membiarkan ion logam masuk ke dalam larutan, yaitu, film tersebut secara tajam menghambat proses oksidasi dan, oleh karena itu, meningkatkan polarisasi anodik. Hasilnya, laju korosi elektrokimia berkurang hingga hampir nol. Film pasif dapat terbentuk di permukaan di bawah pengaruh zat pengoksidasi kuat(O2, HNO3 pekat, H2 SO4, dll).
3.5.6. Lapisan logam
Pelapis logam dapat bersifat katodik (melapisi produk dengan logam yang kurang aktif dibandingkan paduan penyusunnya) dan anodik (melapisi logam yang lebih aktif). Jika integritas lapisan logam rusak, korosi
3.5.7. Perlindungan tapak
Perlindungan pelindung - kontak produk yang dilindungi dengan logam yang lebih aktif - pelindung, memiliki potensi ϕ 0 Ме n+ / Ме lebih kecil dari pada pelindung
paduan saya.
3.5.8. Polarisasi katoda atau anodik
Polarisasi katoda atau anodik dilakukan karena pengaruh sumber arus eksternal.
Inti dari proteksi katodik adalah produk yang dilindungi dihubungkan ke kutub negatif sumber eksternal arus searah, yaitu menjadi katoda. Anoda adalah elektroda tambahan, biasanya baja. Elektroda tambahan (anoda) larut, dan hidrogen dilepaskan pada struktur yang dilindungi.
Polarisasi katodik digunakan untuk perlindungan korosi komunikasi bawah tanah, jaringan pipa lepas pantai, lambung kapal selam, dll.
Perlindungan logam dari korosi dengan overlay polarisasi anodik hanya berlaku untuk logam dan paduan yang dapat dengan mudah dipasifkan ketika potensinya bergeser ke sisi positif, misalnya, untuk mencegah korosi pada baja tahan karat dalam asam sulfat.
3.6. Tugas untuk keputusan independen
Varian tugas untuk solusi independen diberikan dalam tabel. 5. Tabel 5
Pilihan untuk komposisi paduan dan kondisi korosi
Nama | Lingkungan yang agresif |
|||
Komposisi paduan |
||||
(kondisi standar) |
||||
Larutan HCl encer |
||||
Pelat kompresor | Suasana lembab |
|||
H2 SO4 diencerkan |
||||
Bilah turbin | Suasana lembab |
|||
Badan katup | Air netral |
|||
Bantalan lengan | Suasana lembab |
|||
hub roda | Suasana lembab |
|||
Cangkang bantalan | Larutan NaNO3 encer |
|||
Penutup kotak roda gigi | Suasana lembab |
|||
Penyegelan cincin | Suasana lembab |
|||
Kapal reaktor | Larutan HCl encer |
|||
Strip bergulir | Suasana lembab |
|||
Cangkang bantalan | H2 SO4 diencerkan |
|||
Mahkota roda cacing | Suasana lembab |
|||
Air netral |
||||
Kepala silinder | Suasana lembab |
|||
mengurung | Larutan NaCl encer |
|||
Suasana lembab |
||||
Akhir tabel 5 |
||||
Nama | Lingkungan yang agresif |
|||
Komposisi paduan |
||||
(kondisi standar) |
||||
Rumah kompresor | Suasana lembab |
|||
Cangkang bantalan | Larutan HCl encer |
|||
Badan katup | Suasana lembab |
|||
Gigi | Suasana lembab |
|||
Larutan berair K2 SO4 |
||||
Kapal reaktor | Larutan KNO3 dalam air |
|||
Bantalan sangkar | Suasana lembab |
|||
Rumah pompa | Larutan Na2 SO4 encer |
|||
Roda gesekan | Suasana lembab |
|||
Jam musim semi | Suasana lembab |
|||
Mandi elektroliser | H2 SO4 diencerkan |
|||
Gigi | Air laut |
|||
Untuk menyelesaikan tugas, Anda perlu belajar landasan teori proses korosi dan metode melindungi logam dari pengaruh lingkungan yang agresif.
Jelaskan korosi elektrokimia versi Anda dalam kondisi tertentu (Tabel 5) berdasarkan diagram berikut.
3.6.1. Menggunakan tabel 1 Aplikasi, tentukan komponen struktural mana dari paduan ini yang akan dihancurkan terlebih dahulu. Tulis persamaan untuk proses oksidasi yang sesuai.
3.6.2. Tunjukkan zat mana yang merupakan zat pengoksidasi dalam lingkungan agresif ini, dan berikan persamaan proses reduksi zat pengoksidasi tersebut.
3.6.3. Dengan menggunakan data referensi (Tabel 1 Lampiran), pilih logam yang dapat digunakan sehubungan dengan produk yang terbuat dari paduan yang diberikan kepada Anda sebagai pelapis anodik dan katodik.
3.6.4. Buatlah persamaan elektroda untuk proses korosi produk tertentu ketika integritas lapisan anodik dan katodik yang dipilih rusak di lingkungan tertentu. Buatlah kesimpulan yang masuk akal tentang keandalan lapisan pelindung yang Anda pilih.
Prosedur penyelesaian tugas diberikan pada contoh 1, 2.
Contoh 1 Bilah turbin uap terbuat dari baja struktural dengan komposisi Fe-Mn-Sn-Cu dan dioperasikan dalam larutan KCl berair pada suhu kondisi standar. Jelaskan proses korosi elektrokimia produk ini dalam kondisi tertentu. Pilih pelapis anodik dan katodik untuk paduan tertentu.
Solusi 1. Tentukan komponen paduan mana yang akan mengalami korosi terlebih dahulu
gilirannya, membandingkan nilai potensial elektroda standar logam paduan (Tabel 1 Lampiran):
ϕ 0 Mn 2+ / Mn = –1,18 V< ϕ 0 Fe 2+ / Fe = – 0,44В < ϕ Sn 0 2+ / Sn = –0,14 В < ϕ 0 Cu 2+ / Cu = +0,34В .
Yang paling aktif (memiliki nilai terkecil potensial elektroda) adalah Mn. Akibatnya, komponen paduan ini dihancurkan terlebih dahulu. Jadi, persamaan proses anodik berbentuk:
netral. Agen pengoksidasi dalam keadaan netral lingkungan perairan berfungsi sebagai oksigen terlarut dalam air (O2, H2O). Persamaan proses katodik reduksi oksidasi
3. Semua jenis lapisan anodik dapat berfungsi sebagai lapisan anodik untuk produk ini.
paduan, oleh karena itu, lebih aktif daripada komponen aktif paduan - Mn. Bahan pelapis katoda dapat berupa logam apa saja dengan potensial elektroda lebih besar dari +0,35 V (menurut Tabel 1 Lampiran), misalnya
mer, perak, karena ϕ 0 Ag + / Ag = +0,80 V lebih tinggi dibandingkan komposisi paling aktif -
Bahan dasar paduan ini adalah Cu.
4. Jika integritas lapisan dilanggar, logam paling aktif yang dapat diakses oleh zat pengoksidasi lingkungan akan selalu dihancurkan terlebih dahulu. Jadi, jika suatu produk dilapisi dengan aluminium (anodic coating), proses reduksi oksidasi akan terlihat seperti ini:
(–) A: Al – 3 e → Al3+,
Jika integritas lapisan katoda (Ag) dilanggar, proses elektroda GE korosi adalah sebagai berikut:
(–) A: Mn – 2 e → Mn2+,
(+) K: O2 + 4 e + 2 H2 O → 4 OH–.
Dengan demikian, lapisan anodik lebih efektif dalam melawan korosi elektrokimia, karena meskipun integritasnya dilanggar, lapisan tersebut sendiri, ketika dihancurkan, akan tetap mempertahankannya. fungsi pelindung.
Contoh 2 Pengikatnya terbuat dari perunggu dengan komposisi Cu-Sn-Pb-Zn. Tulis persamaannya proses elektroda korosi produk ini dalam larutan asam sulfat encer dalam kondisi standar. Pilih pelapis anodik dan katodik untuk paduan tertentu.
Larutan garam NaNO3, Na2 SO4, NaCl, KNO3 dan K2 SO4 yang diberikan pada pilihan tugas juga memiliki pH ≈ 7.
1. Dari tabel. 1 Aplikasi yang kami temukan dan bandingkan elektroda standar |
|||||||||||
potensi logam yang termasuk dalam paduan: | |||||||||||
DI DALAM< ϕ 0 2+ | DI DALAM< ϕ 0 | /Pb | = – 0,13V< ϕ 0 2+ | ||||||||
/Zn | /Sn | /Cu |
|||||||||
Komponen yang paling aktif adalah Zn, oleh karena itu akan di- |
|||||||||||
runtuh terlebih dahulu. Persamaan proses anodik berbentuk: |
|||||||||||
→ Zn2+ . | |||||||||||
Oksidator dalam larutan asam sulfat encer adalah ion H+. |
|||||||||||
persamaan proses katodik reduksinya - depolarisasi hidrogen:
2 jam+ | → H2. | ||||||||||||||||||
Mesh dapat dipilih sebagai lapisan anodik untuk paduan ini. |
|||||||||||||||||||
dengan kurang dari | Zn mempunyai potensi, | misalnya titanium | Sejak itu |
||||||||||||||||
DI DALAM< ϕ 0 | = –0,76 V (Lampiran Tabel 1). | ||||||||||||||||||
Bahan pelapis katoda dapat berupa logam dengan kandungan lebih dari Cu |
|||||||||||||||||||
potensi, misalnya emas, karena ϕ 0 | / Au | 1,50 V > ϕ 0 | |||||||||||||||||
/Cu |
|||||||||||||||||||
4. Jika integritas lapisan anodik rusak, terjadi proses oksidasi |
|||||||||||||||||||
pemulihannya adalah sebagai berikut: | |||||||||||||||||||
→ Ti2+, | |||||||||||||||||||
2 jam+ | → H2. | ||||||||||||||||||
Jika terjadi kerusakan pada lapisan katoda, proses oksidasi pada permukaan pengikat itu sendiri akan terjadi dan kegagalan lebih lanjut:
(–) J: Zn – 2 e → Zn2+.
Proses katoda – reduksi ion H+:
(+) K: 2 H+ + 2 e → H2.
Dengan demikian, lapisan katodik mempertahankan fungsi perlindungannya hanya jika masih utuh. Ketika kerusakan muncul di permukaannya, lapisan katodik, tidak seperti lapisan anodik, tidak lagi mencegah korosi pada produk.
4. ELEKTROLISIS
4.1. Ketentuan umum
Elektrolisis adalah proses redoks yang terjadi pada elektroda ketika arus konstan dilewatkan (atau ketika arus bolak-balik diterapkan secara bersamaan). arus listrik melalui larutan atau cairan elektrolit.
Karena penggunaan sumber arus luar, elektrolisis merupakan proses non-spontan, oleh karena itu perubahan energi Gibbs G > 0 ditentukan dengan rumus:
Pada prinsipnya, ini terdiri dari dua elektroda, salah satunya dihubungkan ke kutub positif sumber arus dan berfungsi sebagai anoda. Proses oksidasi terjadi di atasnya, seperti pada GE. Elektroda kedua dihubungkan ke kutub negatif dan merupakan katoda. Proses restorasi sedang berlangsung di permukaannya.
4.2. Polarisasi selama elektrolisis
Ketika arus listrik lewat, terjadi polarisasi elektrokimia, sehingga potensial katoda menjadi lebih negatif, dan potensial anoda menjadi lebih positif dengan nilai tegangan lebih masing-masing ηк dan ηа.
Beda potensial terkecil yang diperlukan untuk melakukan elektrolisis dengan laju nyata disebut tegangan dekomposisi UНР dan dihitung dengan rumus:
UНР = (ϕа + ηа) – (ϕк – ηк). |
Karena kerugian ohmik dan polarisasi elektroda, dengan meningkatnya arus, tegangan pada terminal elektroliser meningkat, yang menyebabkan konsumsi daya yang tinggi. Untuk mengurangi resistansi internal elektroliser, tergantung pada kondisi spesifik, digunakan: elektrolit dengan konduktivitas spesifik tinggi, menaikkan suhu, mengurangi jarak antar elektroda, dan menambah luas permukaannya. Selain itu, polarisasi dapat dikurangi dengan memilih bahan elektroda dengan tegangan berlebih reaksi elektroda yang rendah, menggunakan katalis, meningkatkan konsentrasi reagen, dan mengaduk elektrolit.
Tegangan lebih sangat tinggi ketika hidrogen dilepaskan di elektroda (ηH 2 ) dan
oksigen (ηO 2 ) (Tabel 4 Lampiran). Hidrogen dilepaskan di katoda secara potensial
Lampiran) sesuai dengan pH larutan ini. Tegangan lebih dari ki-
menuju nilai yang lebih positif dari potensial kesetimbangan elektroda oksigen ϕ2H 2 O / O 2 +4H + pada pH yang sesuai (Lampiran Tabel 2).
Tegangan lebih pelepasan logam di katoda kecil dan berkisar antara 0 hingga beberapa milivolt, sehingga nilai ini biasanya diabaikan dalam perhitungan.
4.3. Urutan proses oksidasi dan reduksi partikel pada elektroda
Pengaruhnya besar terhadap jalannya proses elektrolisis larutan berair elektrolit dipengaruhi oleh sifat elektroda dan, terutama, anoda. Ada anoda yang tidak larut dan larut. Sebagai anoda yang tidak larut logam grafit, emas dan platinum digunakan, yang berukuran besar nilai-nilai positif potensial elektroda kesetimbangan.
Anoda larut Selama proses elektrolisis, mereka dapat teroksidasi dan masuk ke dalam larutan elektrolit dalam bentuk ion. Pertimbangan proses elektrokimia elektrolisis dengan tidak adanya partisi antara ruang anoda dan katoda harus dimulai dengan proses oksidasi di anoda, karena pembubaran (oksidasi) anoda dimungkinkan, transisi ion logam yang sesuai ke katoda ruang dan reduksi selanjutnya di katoda.
Proses yang terjadi pada elektroda selama elektrolisis bergantung pada nilai relatif potensial elektrodanya. Dari beberapa kemungkinan proses, salah satu yang implementasinya terkait biaya minimum energi. Sesuai dengan ini, berlaku aturan: di anoda, bentuk sistem tereduksi dengan nilai potensial aljabar terendah akan dioksidasi terlebih dahulu, yaitu. zat pereduksi yang lebih aktif, dan bentuk teroksidasi akan tereduksi di katoda sistem elektrokimia, memiliki potensial elektroda tertinggi, yaitu. oksidator yang paling aktif.
Reaksi oksidasi dan reduksi elektroda yang terjadi pada lapisan ganda listrik (EDL) disebut primer.
Reaksi sekunder selama elektrolisis dapat berupa reaksi ionik, redoks, atau rekombinasi atom zat berbentuk gas menjadi molekul. Proses-proses ini disebabkan oleh interaksi produk reaksi primer satu sama lain, dengan bahan elektroda (pembentukan amalgam selama pelepasan logam tertentu pada elektroda merkuri, dll.) dan dengan lingkungan (pembentukan klorat dan hipoklorit selama elektrolisis larutan klorida) dan tidak terlokalisasi di DES.
Saat mempertimbangkan elektrolisis dan menyusun diagram proses yang sebagian besar terjadi pada elektroda, simbol: anoda dan katoda ditandai dengan panah yang menunjukkan bahan pembuatnya; garis vertikal secara konvensional memisahkan ruang anoda dan katoda. Potensi elektroda yang dibandingkan ditekankan oleh garis horizontal, dan proses yang paling mungkin terjadi di anoda dan katoda diapit dalam bingkai.
4.4. Elektrolisis lelehan
Logam alkali dan alkali tanah, serta aluminium, kromium, titanium, zirkonium, torium, boron, dll. diperoleh dari lelehan dengan elektrolisis. Selama elektrolisis lelehan, reaksi samping yang terkait dengan penguraian air tidak termasuk (lihat contoh 1 ). Lelehan alkali dan garam secara aktif terdisosiasi menjadi ion pada suhu tinggi
