HIGROSKOPIKLIK: KAVRAM, HIGROSKOPIK MADDELER, ÖRNEKLER - FIZIKSEL - 2024

Higroskopisite sahip bir özelliktir ile ya da çevreye, belirli maddelerin absorbe ya da akma, su molekülleri. Higroskopik bir madde, belirli bir denge nemine ulaşılıncaya veya madde doyana kadar etrafındaki havadan su buharını emme (veya dışarı atma) yeteneğine sahiptir.

Her maddenin karakteristik bir denge nemi vardır. Ortam bu derecede neme sahip olduğunda, maddenin çevresel su moleküllerini yakalama hızı, salınan molekül sayısına eşittir.

Şekil 1. Silika jel, higroskopik bir madde olarak kabul edilir. Kaynak: Pixabay.

Hava nemi, diğer kaynakların yanı sıra deniz, nehirler, yerdeki su, bitki ve hayvanların solunumu ve terlemesi gibi çeşitli kaynaklardan buharlaşmadan kaynaklanan atmosferik su buharından kaynaklanmaktadır.

Havada tutulan buhar moleküllerinin miktarı hava sıcaklığına bağlıdır. Sıcaklık ne kadar yüksekse, havadaki su moleküllerinin tutulması o kadar fazla olur. Ancak ortam nemi belirli bir malzemenin denge neminin üzerindeyse, malzeme çevreden su moleküllerini toplayacaktır.

Düşük denge nemine sahip malzemeler ve maddeler oda kurutucuları olarak kullanılır, bu şekil 1'de gösterilen silika jel ve kalsiyum klorür için geçerlidir.

Higroskopik maddeler

Havadaki su buharını veya onları çevreleyen sıvıyı yakalayan maddeler higroskopik maddelerdir ve dediğimiz gibi çevresel kurutucular olarak kullanılırlar.

Higroskopik maddelerin etki mekanizmasına gelince, temelde iki tür vardır:

-Su molekülleri kimyasal olarak reaksiyona girmeden maddenin kristal yapısında hapsolur.

-Su molekülleri ile söz konusu madde arasında kimyasal bir reaksiyon meydana gelir.

İlk durumda sodyum sülfat bulunurken, ikinci durumda su ile güçlü reaksiyona giren alkali metaller ve hidritler vardır.

Diğer higroskopik maddeler veya malzemeler şunlardır:

-Kağıt

-Pamuk elyafları

-Odun

-Şeker

-Bal

-Etanol ve metanol gibi bazı alkoller

-Sodyum hidroksit, kalsiyum klorür, sodyum klorür gibi satışlar.

Higroskopik maddelerin bazıları, tuzlar, şeker veya bal gibi emdikleri suda çözülme eğilimindedir. Kendi kendine alınan suda çözünen bir maddeye eriyen madde denir.

Higroskopik genişleme katsayısı

Nemi hapseden malzemeler veya maddeler genişleyebilir ve bu durumda çevredeki malzemeler üzerinde gerilmelere veya gerilmelere neden olabilir. Ortam nemini yakalayan, genişleyen ve ambalajlarını patlatan eski piller için durum böyledir.

Bir başka benzer durum, nemi emen karton bir yüzden oluşan lamine kitap kapaklarında meydana gelirken, plastik film yapmamaktadır. Çok nemli bir ortamda karton suyu emer ve genişleyerek kapağın dışa doğru sarkmasına neden olur.

Bir önceki paragrafta tanımlanan, iki farklı malzemenin hidrasyonuyla diferansiyel genişlemesinin özelliği, higrometre gibi çevresel nemi ölçmek için aletlerin yapımında kullanılmıştır.

Higrometre

Higrometre, ortam nemini ölçmek için kullanılan alettir. Bu amaç için tasarlanan cihazlar, ortam neminin dolaylı bir ölçümünü yapar.

Örneğin, sensör görevi gören madde tarafından nemin emilmesine bağlı olarak mekanik bir değişiklik olabilir.

Şekil 2. İki tabakalı spiral bobin higrometresi (metal - tuz emdirilmiş kağıt). Kaynak: Wikimedia Commons.

Hava ile ayrılan iki metal plakanın elektrik kapasitesi, ortamdaki nem değişimlerinden dolayı biraz değişebilir.

Bazı malzemelerin elektrik direnci, ortam nemindeki değişikliklere karşı da hassas olabilir. Nem sensörleri olarak kullanılan bu özelliklerdir.

İki termometrenin sıcaklık farkına dayalı olarak nemi hesaplayan psikrometre adı verilen özel bir higrometre türü vardır: biri kuru termometre ve diğeri ıslak termometre ile.

RH

Higrometreler genellikle havanın bağıl nemini ölçer. Bu, havanın neminin doymuş havanın nemine bölünmesi ve 100 ile çarpılması arasındaki bölüm olarak tanımlanır. Bu nedenle, bağıl nem uygun bir şekilde yüzde olarak ifade edilir.

Bağıl nemin belirlenmesine izin veren bir formül aşağıdaki gibidir:

Bu ifadede Pv buhar basıncı ve Pvs doyma buhar basıncıdır.

Havanın su buharına doymasını sağlamak için çiğlenme noktası aranır. Bu, havanın daha fazla su buharı kabul etmediği ve metaller ve cam gibi soğuk nesnelerde yoğunlaşmaya başlayacağı bir noktaya kadar sıcaklığın düşürülmesinden ibarettir.

Çiğ noktasındaki nem ölçümü bağıl nem ölçeğinde% 100'dür.

Özgül nem

Çok kullanışlı bir başka miktar da özgül nemdir. 1000 gram nemli hava başına gram su buharı sayısı olarak tanımlanır ve bunu belirlemek için aşağıdaki ilişki kullanılır:

- Örnek 2 (Ev deneyi)

Aşağıdaki deney, ahşabın higroskopikliğinin, yani suyu emme ve genişleme ve kuvvet üretme yeteneğinin pratik ve görsel bir göstergesidir.

Beş tahta kürdan alın ve tamamen ayırmadan ikiye bölün. Daha sonra aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir daire şeklinde düzenlenirler:

Şekil 3. Merkezlerinde kuru ve kırık kürdanların ilk düzenlemesi. Kaynak: raulexperimentos.blogspot.com

Merkeze bir damla su konur. Su damlası, tahta çubukların düzeninin ortasına düşer düşmez, suyun ahşabın lifleri yoluyla adsorpsiyonu (absorpsiyonla karıştırılmaması) nedeniyle genişleme eğilimindedir.

Kısa sürede odun kademeli olarak genişlemesi nedeniyle canlanıyor gibi görünmekte ve yaklaşık 1 dakika sonra sonuç aşağıdaki şekilde görüldüğü gibidir.

Şekil 4. Kürdanların nem adsorpsiyonu nedeniyle son atılması. Kaynak: raulexperimentos.blogspot.com

Referanslar

1. Biostudy. 2 doğal malzeme anahtarı. Higroskopisite ve buhar difüzyonu. Kurtarıldı: mirencaballerobioestudio.com
2. raulexperiments. Tahta, anizotropi ve higroskopi: bir yıldız doğar. Kurtarıldı: raulexperimentos.blogspot.com
3. TIS. Higroskopiklik / şaşırtıcı davranış. Kurtarıldı: tis-gdv.de
4. Vikipedi. Higrometre. Kurtarıldı: es.wikipedia.com
5. Vikipedi. Hygroscopicity. Kurtarıldı: es.wikipedia.com
6. Vikipedi. Mutlak nem. Kurtarıldı: es.wikipedia.com
7. Vikipedi. Hava nemi. Kurtarıldı: es.wikipedia.com
8. Vikipedi. RH. Kurtarıldı: es.wikipedia.com
9. Vikipedi. Higroskopik. En.wikipedia.com adresinden kurtarıldı