К какому свойству относится гигроскопичность
Гигроскопи́чность (от др.-греч. ὑγρός «влажный» + σκοπέω «наблюдаю») — способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха.
Примерами гигроскопичных веществ являются: мёд, этанол, метанол, глицерин, концентрированная серная кислота, концентрированный раствор гидроксида натрия, безводный хлорид кальция.
Из-за присутствия водяных паров в атмосфере, гигроскопические материалы должны храниться в запечатанных контейнерах. Для хранения гигроскопичных веществ в лаборатории можно использовать эксикатор.
Гигроскопичность силикагеля используется для понижения влажности находящихся рядом предметов: электроники, одежды, обуви.
Разные материалы и соединения имеют отличающиеся гигроскопические свойства, что может привести к вредным эффектам, вроде концентрации напряжений в композиционных материалах. Влияние окружающей влажности на материалы или соединения можно учесть коэффициентом гигроскопического расширения (КГР) или коэффициентом гигроскопического сжатия (КГС) — различие между ними определяется способностью веществ к изменению объёма под действием влажности и учитывается в формулах в виде знака.
Распространённым примером, на котором можно продемонстрировать это явление — книги в мягкой обложке. В относительно сыром месте обложка книги будет скручиваться. Это обусловлено тем, что неламинированная сторона обложки поглощает больше влаги, чем ламинированная, и её площадь увеличивается. Это вызывает напряжение, которое сгибает обложку в сторону ламинирования. Аналогию можно увидеть в биметаллических пластинах.
Порох и взрывчатые вещества[править | править код]
Порох[править | править код]
Дымный порох обладает небольшой гигроскопичностью, поскольку его основным компонентом является нитрат калия. Энергетически и экономически выгодна натриевая селитра, но из-за высокой способности поглощать влагу при влажности воздуха более 70 % (при меньшей влажности высыхает) применяется в производстве пороха ограниченно, а наибольшее применение нашла калиевая селитра с малой гигроскопичностью.
Нитроцеллюлоза, в отличие от селитр, не гигроскопична. Появление бездымного пороха на её основе ускорило развитие полуавтоматического и автоматического огнестрельного оружия, поскольку он не забивает механизмы и не меняет физических свойств при воздействии влажности. Гигроскопичность некоторых компонентов патронов, в первую очередь воспламеняющих составов капсюлей, компенсируется их высокой чувствительностью к воспламенению.
Взрывчатые вещества[править | править код]
Гигроскопичность взрывчатых веществ и взрывчатых составов в значительной степени определяет сроки и условия их хранения. Особенно значительное воздействие влага оказывает на селитросодержащие промышленные взрывчатые вещества, которые могут либо потерять необходимые физические и взрывчатые характеристики, либо, наоборот, приобрести повышенную чувствительность к внешним воздействиям.
Существуют водосодержащие ВВ, характеристики которых зависят от гигроскопичности и воздействия влаги в малой степени.
Строительство[править | править код]
Гигроскопичные материалы играют важную роль в строительстве; например, очень гигроскопична древесина. Такие материалы подвержены влиянию влаги, содержащейся в здании. Чем выше относительная влажность, тем больше пара адсорбируется. При этом многие сорта древесин начинают гнить, если относительная влажность в течение длительного времени более 80 %.
Большинство лёгких пористых стеновых камней (лёгкие керамические камни[1], газобетон и пенобетон, керамзитобетон, известняк) очень гигроскопичны — показатель может достигать 30 %, а некоторые известняки с Кипра набирают влажность до состояния сырой стены «на ощупь».
Кроме этого, на сыром основании они работают как фитиль керосиновой лампы, из-за капиллярного эффекта своей пористой структуры. Все лёгкие стеновые камни[2], требуют герметичной гидроизоляционной отсечки — от всех примыканий к стенам и монолитам с повышенной влажностью — отсечка стены должна быть только плёночного типа, гибкая, с полной водонепроницаемостью. Обычно так отрезают полуцокольный и 1-й этаж — от всех «мокрых» конструкций — фундамента, цоколя, подземной части цокольного этажа.
Общепринятая в СССР отсечка высокомарочным цементным раствором не работает — изначально подсос влаги в сухую стену она полностью не ограничивает — со временем циклы замораживания и оттаивания открывают и расширяют капилляры в растворе. Начинается постоянный подсос воды в толщу стены здания, новые порции влаги окончательно вымывают и открывают капилляры.
Необлегчённый кирпич менее подвержен капиллярному эффекту, но при отсутствии отсечки может вымокнуть на высоту нескольких этажей, до самой кровли.
Биология[править | править код]
Семена некоторых трав расширяются при изменении влажности, что позволяет им рассеиваться по земле.
Примечания[править | править код]
- ↑ POROTHERM и KERAKAM, изготавливаются из вспененной глины.
- ↑ Несмотря на заявления производителей об устойчивости изделий к влажности, капилляры есть всегда, а за счёт зимних морозов и множества циклов оттаивания, их количество резко увеличивается.
Гигроскопичность ткани – это одно из важнейших свойств продукции текстильной промышленности, использующейся для пошива одежды. При выборе той или иной вещи нужно проверять, обладает ли она этим качеством. При этом далеко не каждый потребитель знает, что скрывается под этим термином. Что подразумевается под гигроскопичностью ткани? Каковы показатели этого свойства у разных типов материала? Каким образом определяется уровень гигроскопичности материи?
Понятие гигроскопичности ткани
Под этим термином подразумевается способность ткани изменять первоначальные свойства под воздействием влаги, поглощая и удерживая ее внутри волокон. Проще говоря, гигроскопичность означает, способна ли та или иная вещь впитывать жидкость. При этом речь идет не только о воде, но и о различных осадках (снеге, дожде), а также о естественных выделениях тела человека (поте).
Почему важно знать о таком свойстве ткани?
Гигроскопичность является изменяющейся величиной, т.к. она зависит от множества факторов, например, температуры окружающего воздуха и относительной влажности. Ткани, наделенные этим качеством, создают баланс тепла между телом человека и окружающей средой.
Данное свойство материала учитывается при пошиве постельных принадлежностей, нижнего белья и детской одежды. Особое внимание этому моменту уделяется при изготовлении спортивного обмундирования. Высокая температура воздуха, активные движения и особенности организма человека способствуют выделению пота. Повышенное потоотделение вызывает определенные дискомфортные ощущения. Ношение одежды из гигроскопичных тканей поможет полностью решить эту проблему.
От высокой пропускаемости воздуха и паров воды зависит не только комфорт, но и здоровье человека. Способность ткани впитывать и удерживать влагу гораздо важнее способности сохранять тепло. Одежда поглощает различные пары, включая те, что выделяет человеческое тело. Во время нарушения дыхательной функции кожных покровов образуется конденсат. Скопившаяся влага вызывает парниковый эффект, что провоцирует отсыревание вещи.
Испарение жидкости приводит к значительной потере тепла, вследствие чего человек начинает мерзнуть. Использование предметов гардероба с низким уровнем гигроскопичности может привести к перегреванию или переохлаждению организма, а это, в свою очередь, — спровоцировать развитие дерматологических патологий, нарушений работы органов сердечно-сосудистой системы, простудных заболеваний, а также вызвать ухудшение общего самочувствия.
Показатели гигроскопичности у разных типов тканей
Требования к гигиеническим свойствам ткани, используемой для пошива верхней одежды и, например, нижнего белья значительно отличаются друг от друга. Изделия, непосредственно соприкасающиеся с телом человека, должны обладать высокой впитывающей и испаряющей способностью. При производстве пальто или курток предпочтение отдается тем материалам, которые имеют пусть не такую высокую гигроскопичность, но непременно хорошо сохраняют тепло.
Шерстяная ткань
Ткани бывают как натуральными, так и синтетическими. Продукция текстильной промышленности искусственного происхождения, как правило, обладает низкой влаговпитывающей способностью. Существует рейтинг тканей с самым высоким уровнем гигроскопичности. Информация о них представлена в таблице.
| Наименования тканей | Уровень гигроскопичности, % | |
| При нормальной влажности воздуха | При повышенной влажности окружающей среды | |
| Шерсть | 17 | 40 |
| Натуральный шелк | 11 | |
| Вискоза | 12 | |
| Лен | 12 | 21 |
| Хлопок | 8 | |
Шелковая ткань
Удивление вызывает тот факт, что в рейтинге материалов с самым высоким уровнем гигроскопичности третье место занимает вискоза, производимая из синтетических волокон. Возможность впитывать и удерживать влагу этой тканью обусловлена гигроскопичностью древесного сырья и целлюлозным каркасом, остающимся после обработки материалов.
Как уже отмечалось ранее, возможность впитывать и удерживать влагу является переменной величиной. Этот показатель зависит от волокнистого состава материала, способа переплетения волокон, характера отделки, температуры окружающей среды и относительной влажности воздуха.
Хлопчатобумажная ткань
Хлопок, несмотря на не самую высокую способность впитывать и удерживать влагу, является самой популярной тканью, использующейся для пошива постельных принадлежностей и одежды. Такая популярность этой ткани обусловлена ее абсолютной экологичностью и безопасностью. Этим объясняется и то, что большинство детских вещей изготавливается именно из хлопка. Кроме того, такая ткань достаточно проста в уходе.
Существует такое понятие, как «мерсеризированный хлопок». Под этим термином подразумевается обычная хлопчатобумажная ткань, которая для достижения наибольшей прочности и влаговпитывающей способности обрабатывается раствором каустической соды.
Как определяют гигроскопичность материалов?
Уровень этого показателя оценивают по величине влажности, в большей степени зависящей от условий ее определения:
- Фактической. У обывателей ее принято называть обычной или нормальной. Такой параметр показывает процентное содержание влаги по отношению к сухому материалу в фактических условиях.
- Кондиционной. Это влажность при нормальных атмосферных условиях, т.е. при влажности и температуре окружающего воздуха, равных 65 % и 20 градусов соответственно.
- Максимальной. Такой показатель определяется при условиях, когда влажность и температура воздуха составляют 100 % и 20 градусов соответственно.
В 80-е годы прошлого века в Советском союзе был издан ГОСТ, который содержал подробное описание способов определения некоторых гигиенических свойств текстильной продукции, включая гигроскопичность. Согласно этому стандарту, для вычисления уровня влаговпитывающей способности ткани нужно отрезать от нее кусок размером 5х20 см, после чего поместить его в отдельную емкость для взвешивания.
Основная цель этой процедуры – выяснение, сколько жидкости впитает ткань при определенных условиях. Для этого емкость с кусочком материи помещается в специальный толстостенный сосуд, в котором поддерживается определенная влажность воздуха. В этой ситуации этот показатель равен 97-99 %. Спустя 4 часа образец взвешивается. После этого он сушится при 105-109-градусной температуре. После высушивания ткани снова определяется ее вес.
Путешественник в одежде из негигроскопичной ткани
Уровень гигроскопичности измеряется в процентах. Для определения данного показателя вычисляется разница между весом влажного и сухого материала, после чего полученный результат умножается на 100. Таким образом специалистами оценивается уровень впитывающей возможности ткани. Разумеется, простой обыватель не в состоянии определить этот показатель с помощью такого метода. Эта процедура невозможна хотя бы потому, что для ее осуществления нужно иметь специальное лабораторное оборудование.
Наверняка многие не раз слышали это слово и даже, возможно, задавались вопросом, как именно оно пишется и что означает. Но не все осведомлены о том, что знания об этом физическом свойстве материалов могут пригодиться в повседневной жизни. Именно поэтому мы познакомимся с ним поближе.
Определение
Гигроскопичность – это свойство какого-либо материала впитывать и удерживать влагу из воздуха. Некоторых может смутить буква «г» в первой части слова, ведь все мы знаем, что сложные термины, связанные с водой, обычно начинаются с приставки «гидро». Но здесь речь идет немного о другом. Гигроскопичность учитывает впитывание материалами только той воды, которая распылена в воздухе в виде пара, а значит, и приставка нужна совсем другая. «Гигро» означает, что слово имеет отношение к влажности. Все просто.
Мы разобрали определение, а теперь пора выяснить, что же на самом деле означает это слово. Воздух вокруг нас имеет определенную влажность – об этом говорят даже в прогнозе погоды. Некоторые волокна способны впитывать эту воду, зачастую изменяя при этом свои свойства. Именно благодаря гигроскопичности одежда и обувь могут намокнуть даже без дождя. В каких случаях это хорошо, а в каких – плохо, узнаем ниже.
Какие материалы обладают гигроскопичностью?
В этой статье речь пойдет в основном о тканях. Но не только они умеют поглощать влагу из воздуха. Показатель гигроскопичности того или иного материала зачастую необходимо знать строителям, мебельщикам, производителям сложного оборудования и многим другим.
Например, все мы знаем, что древесина обладает пористой структурой, это увеличивает ее гигроскопические свойства. Вода, проникая в структуру дерева, деформирует его. Именно поэтому мебель из древесины практически не устанавливается в помещениях с повышенной влажностью. Для уменьшения гигроскопичности могут использоваться специальные пропитки.
Не менее важны и гигроскопические свойства утеплителей, используемых при строительстве. Воздух, находящийся в порах материала, удерживает тепло в помещении. Но если утеплитель намокнет, он мгновенно потеряет свои основные свойства. Поэтому материалы, используемые для этих целей, должны обладать минимальной гигроскопичностью. Идеальный показатель равен 0 %.
Гигиенические свойства ткани
Все материалы обладают различными физическими показателями, такими как плотность, прочность и т. д. Но для тканей, которые впоследствии должны превратиться в предметы гардероба, важны и другие свойства – гигиенические. Они определяют то, насколько комфортна будет одежда из того или иного материала.
- Воздухопроницаемость. Название говорит само за себя. Ткани с высоким показателем воздухопроницаемости способны «дышать», а с низким – защищают от ветра.
- Паропроницаемость. Способность ткани пропускать влагу с целью отвести пот и другие жидкости от тела.
- Водоупорность. Защищает тело от жидкостей. Это свойство ткани увеличивают при помощи различных пропиток и полимерных покрытий.
- Пылеёмкость. Это свойство позволяет ткани удерживать мелкие частички на своей поверхности. Чем болеематериал рыхлый, тем выше показатель пылеёмкости.
- Электризуемость – способность ткани накапливать статическое электричество.
Не стоит забывать и о теплозащитных свойствах ткани. Это способность поддерживать нормальную температуру тела в то время, когда на улице холодно. А о последнем свойстве поговорим более подробно.
Гигроскопичность ткани
Этот показатель относится к гигиеническим свойствам текстиля, которые, в свою очередь, определяют комфортность того или иного материала при носке. Причем требования к одежде во многом зависят от ее назначения.
Гигроскопичность – это важнейшее свойство спортивной формы или летней одежды. Повышенная температура воздуха и тела приводит к обильному потоотделению, что, в свою очередь, создает немалый дискомфорт для человека. Избавиться от излишней влаги позволяет именно высокая гигроскопичность ткани. Это свойство является важнейшим показателем и для производителей повседневного нижнего белья.
От чего зависит способность ткани впитывать влагу из окружающей среды? В первую очередь – от волокон, из которых она сделана. Кроме того, значение имеет наличие защитных покрытий и пропиток.
Виды и гигроскопичность волокон
Материалы, из которых производятся ткани, могут иметь различное происхождение. Существуют натуральные волокна и синтетические. Для начала поговорим о первых. Они создаются самой природой, хоть и не без участия человека.
Шерсть, состригаемая с различных животных, чаще всего используется для производства теплой одежды. Именно она является одним из лидеров среди натуральных тканей по способности впитывать влагу. Гигроскопичность волокон шерсти составляет примерно 15-17 %. Но вот скорость впитывания влаги относительно невелика.
Этот показатель значительно выше у многих других тканей. Например, гигроскопичность хлопка составляет всего 8-9 %, зато он способен впитывать влагу намного быстрее шерсти. Другой натуральный материал – лен, получаемый из лубяного волокна. Его способность поглощать влагу может колебаться от 12 до 30 %.
Искусственные и синтетические волокна
К первому типу относятся материалы, получаемые из природных соединений. Яркий пример – вискоза. Ее создают с использованием природной целлюлозы. Для вискозных волокон характерна прочность, термостойкость, а также высокая гигроскопичность, равная почти 40%.
Синтетические волокна создают из продуктов переработки нефти и каменного угля. К ним относятся полиамиды. Из этих волокон создают нейлон, капрон и анид. Гигроскопичность у таких материалов довольно низкая, всего 3-4 %, зато они сохраняют прочность при растягивании и весьма долговечны. Полиэфирные волокна, из которых создают ткань лавсан, обладают высоким показателем термостойкости и устойчивости к свету. А вот их гигроскопичность минимальна – всего 0,4 %.
Полиуретановые волокна, являющиеся основой для лайкры и спандекса, также не отличаются способностью впитывать влагу из окружающей среды. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что гигроскопичность одежды из синтетических материалов значительно ниже, чем вещей из натуральных тканей. Но действительно ли это недостаток?
Гигроскопичность – это хорошо или плохо?
Все в мире относительно. Это же можно сказать и о поднятой нами теме. Нельзя однозначно сказать, что гигроскопичность – это хорошо. Да, она позволяет людям проще пережить жару, а спортсменам – выполнять упражнения в более комфортных условиях. Но некоторым тканям излишняя влажность может только навредить.
На примере утеплителя мы уже выяснили, что вода снижает теплоизоляционные свойства материалов. Кроме того, некоторые ткани деформируются под действием влаги – все мы знаем, как растягивается после стирки трикотаж. Такая же участь, только в меньших масштабах, может постигнуть некоторые материалы при очень высокой относительной влажности воздуха. Поэтому не всегда можно с уверенностью сказать, что гигроскопичность ткани – это плюс. Вопрос в предназначении того или иного материала.
Как определяют этот показатель?
В 80-е годы XX века в СССР был создан ГОСТ 3816-81. Он содержит подробное описание методов определения некоторых свойств текстиля, в том числе и гигроскопичности. Вот как это осуществляется.
Специалисты берут пробы ткани размером 5 х 20 см и каждую помещают в отдельный стаканчик для взвешивания. Основная задача эксперимента – выяснить, сколько воды впитает материал при определенных условиях. Для этого стаканчик с пробой помещают в эксикатор, в котором влажность воздуха составляет 97-99 %. Через 4 часа производится взвешивание образца, а после этого при температуре 105-109 °С материал высушивают и определяют его новый вес.
Показатель гигроскопичности (Н) в процентах определяют с помощью формулы: Н = (Мв – Мс) / Мс х 100, где за Мв и Мс принимают, соответственно, массу влажной и сухой ткани.