- Hygroskopische Substanzen
- Hygroskopischer Ausdehnungskoeffizient
- Das Hygrometer
- RH
- Spezifische Luftfeuchtigkeit
- - Beispiel 2 (Heimversuch)
- Verweise
Die Hygroskopizität ist die Eigenschaft, die bestimmte Substanzen besitzen, um Wassermoleküle in oder aus der Umgebung zu absorbieren oder auszutreiben. Eine hygroskopische Substanz hat die Fähigkeit, Wasserdampf aus der sie umgebenden Luft zu absorbieren (oder auszutreiben), bis eine bestimmte Gleichgewichtsfeuchtigkeit erreicht ist oder bis die Substanz gesättigt ist.
Jede Substanz hat eine charakteristische Gleichgewichtsfeuchtigkeit. Wenn die Umgebung diesen Feuchtigkeitsgrad aufweist, entspricht die Geschwindigkeit, mit der die Substanz Umweltmoleküle von Wasser aufnimmt, der Anzahl der freigesetzten Moleküle.
Abbildung 1. Kieselgel wird als hygroskopische Substanz angesehen. Quelle: Pixabay.
Die Luftfeuchtigkeit ist ihrerseits auf atmosphärischen Wasserdampf zurückzuführen, der unter anderem aus verschiedenen Quellen wie Meer, Flüssen, Wasser im Boden, Atmung und Transpiration von Pflanzen und Tieren verdunstet.
Die Menge der in der Luft zurückgehaltenen Dampfmoleküle hängt von der Lufttemperatur ab. Je höher die Temperatur, desto stärker bleiben Wassermoleküle in der Luft zurück. Wenn die Umgebungsfeuchtigkeit jedoch über der Gleichgewichtsfeuchtigkeit eines bestimmten Materials liegt, nimmt das Material Wassermoleküle aus der Umgebung auf.
Als Raumtrockner werden Materialien und Substanzen mit niedriger Gleichgewichtsfeuchtigkeit verwendet, dies ist bei dem in Abbildung 1 gezeigten Kieselgel und bei Calciumchlorid der Fall.
Hygroskopische Substanzen
Die Substanzen, die den Wasserdampf aus der Luft oder der sie umgebenden Flüssigkeit auffangen, sind hygroskopische Substanzen und werden, wie gesagt, als Umwelttrocknungsmittel verwendet.
Für den Wirkungsmechanismus hygroskopischer Substanzen gibt es grundsätzlich zwei Arten:
-Die Wassermoleküle sind in der Kristallstruktur der Substanz eingeschlossen, ohne chemisch damit zu reagieren.
Eine chemische Reaktion findet zwischen den Wassermolekülen und der betreffenden Substanz statt.
Im ersten Fall gibt es Natriumsulfat, im zweiten Fall Alkalimetalle und Hydride, die stark mit Wasser reagieren.
Andere hygroskopische Substanzen oder Materialien sind:
-Papier
-Cotton Fasern
-Holz
-Zucker
-Honig
-Einige Alkohole wie Ethanol und Methanol
-Verkäufe wie Natriumhydroxid, Calciumchlorid, Natriumchlorid.
Einige der hygroskopischen Substanzen wie Salze, Zucker oder Honig lösen sich in dem Wasser auf, das sie aufnehmen. Eine Substanz, die sich im selbst aufgenommenen Wasser löst, wird als zerfließende Substanz bezeichnet.
Hygroskopischer Ausdehnungskoeffizient
Materialien oder Substanzen, die Feuchtigkeit einfangen, können sich ausdehnen und in diesem Fall die umgebenden Materialien belasten oder belasten. Dies ist der Fall bei alten Batterien, die die Umgebungsfeuchtigkeit erfassen, ihre Verpackung ausdehnen und platzen lassen.
Ein anderer ähnlicher Fall tritt bei den laminierten Umschlägen von Büchern auf, die aus einer Pappfläche bestehen, die Feuchtigkeit aufnimmt, während die Kunststofffolie dies nicht tut. In einer sehr feuchten Umgebung nimmt der Karton Wasser auf und dehnt sich aus, wodurch der Deckel nach außen durchhängt.
Die im vorherigen Absatz beschriebene Eigenschaft der unterschiedlichen Dilatation durch Hydratation zweier verschiedener Materialien wurde für den Bau von Instrumenten zur Messung der Umgebungsfeuchtigkeit wie dem Hygrometer verwendet.
Das Hygrometer
Das Hygrometer ist das Instrument zur Messung der Umgebungsfeuchtigkeit. Zu diesem Zweck entwickelte Instrumente messen indirekt die Umgebungsfeuchtigkeit.
Beispielsweise kann es sich um eine mechanische Variation aufgrund der Absorption von Feuchtigkeit durch die Substanz handeln, die als Sensor dient.
Abbildung 2. Doppelschicht-Spiralspulen-Hygrometer (mit Salz imprägniertes Metall-Papier). Quelle: Wikimedia Commons.
Die elektrische Kapazität von zwei durch Luft getrennten Metallplatten kann sich aufgrund von Schwankungen der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung geringfügig ändern.
Der spezifische elektrische Widerstand bestimmter Materialien kann auch empfindlich auf Änderungen der Umgebungsfeuchtigkeit reagieren. Es sind diese Eigenschaften, die als Feuchtigkeitssensoren verwendet werden.
Es gibt einen bestimmten Hygrometertyp, der als Psychrometer bezeichnet wird und die Luftfeuchtigkeit anhand der Temperaturdifferenz zweier Thermometer berechnet: eines mit der trockenen Glühbirne und das andere mit der feuchten Glühbirne.
RH
Hygrometer messen im Allgemeinen die relative Luftfeuchtigkeit. Dies ist definiert als der Quotient zwischen der Luftfeuchtigkeit geteilt durch die Luftfeuchtigkeit der gesättigten Luft und multipliziert mit 100. Daher wird die relative Luftfeuchtigkeit zweckmäßigerweise als Prozentsatz ausgedrückt.
Eine Formel, die die Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit ermöglicht, lautet wie folgt:
In diesem Ausdruck ist Pv der Dampfdruck und Pvs der Sättigungsdampfdruck.
Um sicherzustellen, dass die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist, wird der Taupunkt durchsucht. Dies besteht darin, die Temperatur so weit zu senken, dass die Luft keinen Wasserdampf mehr zulässt und auf kalten Gegenständen wie Metallen und Glas zu kondensieren beginnt.
Die Feuchtemessung am Taupunkt beträgt 100% auf der relativen Feuchtigkeitsskala.
Spezifische Luftfeuchtigkeit
Eine weitere sehr nützliche Größe ist die spezifische Luftfeuchtigkeit. Es ist definiert als die Anzahl der Gramm Wasserdampf pro 1000 Gramm feuchter Luft und wird anhand der folgenden Beziehung bestimmt:
- Beispiel 2 (Heimversuch)
Das folgende Experiment ist eine praktische und visuelle Demonstration der Hygroskopizität von Holz, dh seiner Fähigkeit, Wasser zu absorbieren und Expansion und Kräfte zu erzeugen.
Nehmen Sie fünf hölzerne Zahnstocher und teilen Sie sie in zwei Hälften, ohne sie jedoch vollständig zu trennen. Sie sind dann in einem Kreis wie dem in der folgenden Abbildung gezeigten angeordnet:
Abbildung 3. Erste Anordnung der trockenen und gebrochenen Zahnstocher in ihrer Mitte. Quelle: raulexperimentos.blogspot.com
Ein Wassertropfen wird in die Mitte gegeben. Sobald der Wassertropfen in die Mitte der Anordnung der Holzstäbchen fällt, neigt er dazu, sich aufgrund der Adsorption (nicht zu verwechseln mit der Absorption) des Wassers durch die Fasern des Holzes auszudehnen.
In kurzer Zeit scheint das Holz aufgrund seiner allmählichen Ausdehnung zum Leben zu erwachen, und nach ungefähr 1 Minute ist das Ergebnis wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Abbildung 4. Endgültige Entsorgung von Zahnstochern aufgrund von Feuchtigkeitsadsorption. Quelle: raulexperimentos.blogspot.com
Verweise
- Biostudie. 2 Schlüssel aus natürlichen Materialien. Hygroskopizität und Dampfdiffusion. Wiederhergestellt von: mirencaballerobioestudio.com
- Raulexperimente. Holz, Anisotropie und Hygroskopie: Ein Stern wird geboren. Wiederhergestellt von: raulexperimentos.blogspot.com
- TIS. Hygroskopizität / überraschendes Verhalten. Wiederhergestellt von: tis-gdv.de
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- Wikipedia. Hygroskopie. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.com