的吸湿性是所具有的属性由某些物质吸收或排液水分子或从周围环境中。吸湿性物质具有从周围空气吸收(或排出)水蒸气的能力,直到达到一定的平衡湿度或该物质变得饱和为止。
每种物质均具有特征性的平衡湿度。当环境具有这种湿度时,物质捕获环境水分子的速度等于释放的分子数。
图1.硅胶被认为是吸湿性物质。资料来源:
就其本身而言,空气湿度是由于来自各种来源(例如海洋,河流,地下水,动植物的呼吸和蒸腾作用)的蒸发而产生的大气水蒸气。
保留在空气中的蒸气分子的数量取决于空气温度。温度越高,水分子在空气中的保留量越大。但是,如果环境湿度高于某种材料的平衡湿度,则该材料会从环境中吸收水分子。
具有低平衡湿度的材料和物质用作房间干燥器,如图1所示的硅胶和氯化钙就是这种情况。
吸湿性物质
正如我们所说,从空气中或周围的液体中捕获水蒸气的物质是吸湿性物质,可用作环境干燥剂。
至于吸湿性物质的作用机理,基本上有两种:
-水分子被困在物质的晶体结构中,而没有与其化学反应。
-在水分子和所讨论的物质之间发生化学反应。
第一种情况是硫酸钠,而第二种情况是碱金属和氢化物,它们与水强烈反应。
其他吸湿性物质或材料是:
-纸
-棉纤维
-木
-糖
-蜜糖
-一些酒精,例如乙醇和甲醇
-销售如氢氧化钠,氯化钙,氯化钠。
一些吸湿性物质倾向于溶解在它们吸收的水中,例如盐,糖或蜂蜜。溶解于自身吸收的水中的物质称为潮解性物质。
吸湿膨胀系数
捕获水分的材料或物质会膨胀,在这种情况下,会在周围的材料上产生应力或应变。老式电池就是这种情况,它会捕获周围的湿气,使包装膨胀并破裂。
另一个类似的情况是书本的层压封面,它由吸收水分的纸板面组成,而塑料膜则不然。在非常潮湿的环境中,纸板会吸收水并膨胀,从而导致盖子向外下垂。
上段中描述的通过两种不同材料的水合作用进行微分膨胀的特性已用于构建用于测量环境湿度的仪器,例如湿度计。
湿度计
湿度计是用于测量环境湿度的仪器。为此目的设计的仪器可以间接测量环境湿度。
例如,由于用作传感器的物质吸收了水分,可能是机械变化。
图2.双层螺旋线圈湿度计(金属-纸浸有盐)。资料来源:维基共享资源。
由于环境湿度的变化,被空气隔开的两个金属板的电容可能会略有变化。
某些材料的电阻率也可能对环境湿度的变化敏感。这些属性被用作湿度传感器。
有一种特殊的湿度计称为干湿计,它根据两个温度计的温差计算湿度:一个温度计是干球,另一个是湿球。
相对湿度
湿度计通常测量空气的相对湿度。定义为空气湿度除以饱和空气湿度再乘以100的商。因此,相对湿度通常用百分比表示。
可以确定相对湿度的公式如下:
在该表达式中,Pv是蒸气压,Pvs是饱和蒸气压。
为了确保空气中充满水蒸气,必须搜索露点。这包括将温度降低到一定程度,以使空气不允许更多的水蒸气进入,并开始冷凝在诸如金属和玻璃之类的较冷物体上。
露点的湿度测量值为相对湿度刻度的100%。
比湿
另一个非常有用的量是比湿度。定义为每1000克湿空气中水蒸气的克数,并使用以下关系式确定它:
-示例2(家庭实验)
以下实验是木材吸湿性(即其吸水,产生膨胀和作用力的能力)的实用且直观的演示。
取五根木牙签,将其分成两半,但不要完全分开。然后将它们排列成圆形,如下图所示:
图3.干燥和折断的牙签在其中心的初始布置。资料来源:raulexperimentos.blogspot.com
在中央放一滴水。一旦水滴落在木棍的布置中心,由于水通过木材纤维的吸附(不要与吸收相混淆),水滴倾向于膨胀。
木材似乎会由于其逐渐膨胀而恢复活力,大约1分钟后,结果如下图所示。
图4.由于水分吸收而导致的牙签的最终处置。资料来源:raulexperimentos.blogspot.com
参考文献
- 生物研究。2把天然材料的钥匙。吸湿性和蒸气扩散。从以下网站恢复:mirencaballerobioestudio.com
- raulexperiments。木材,各向异性和吸湿性:一颗星星诞生了。从以下位置恢复:raulexperimentos.blogspot.com
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