Wilgoć - Polski Serwis Naukowy

Wilgoć (W) - popularne określenie na wodę zawartą w powietrzu w formie aerozolu lub pary, obecną w porach substancji porowatych lub na powierzchni ciał stałych w formie drobnych kropelek lub jednolitego, cienkiego filmu.

Wilgoć w środowisku naturalnym występuje właściwie prawie wszędzie (oprócz obszarów pustynnych i polarnych), jest ona też nieodłączonym elementem wnętrz, w których przebywają ludzie.

Wilgoć w powietrzu

Zawartość pary wodnej w powietrzu nazywa się jego wilgotnością, którą podaje się zwykle w jednostkach względnych, przyjmując za 100% maksymalną zawartość pary wodnej w określonej temperaturze, od której zaczyna się w danych warunkach jej skraplanie. Zawartość wilgoci w powietrzu na terenie otwartym zależy od warunków atmosferycznych (opady i temperatura).

Temperatura – jedna z podstawowych ) w termodynamice, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp. Termin "tworzywa sztuczne" funkcjonuje obok niepoprawnych często stosowanych żargonowych określeń takich jak: plastik lub plastyk. Najbardziej poprawnym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające jako główny składnik polimer, bez rozróżniania, czy jest on pochodzenia sztucznego czy naturalnego, jest określenie "tworzywa polimerowe".

Zawartość pary wodnej w powietrzu w pomieszczeniach zależy od wielu czynników:

od wilgotności powietrza na zewnątrz

od sposobu ogrzewania i wentylacji

od liczby osób przebywających w pomieszczeniu i rodzaju ich aktywności

od innych czynników takich jak źródła wilgoci (np. gotująca się woda, procesy technologiczne wydzielające lub pochłaniające wodę).

Wilgotność w pomieszczeniach, gdzie na stałe przebywają ludzie, powinna mieścić się w zakresie od 40 do 60%. Wilgotność poniżej 40% powoduje u ludzi nieprzyjemne uczucie suchości w nosie i na ustach, ze względu na wysychanie błon śluzowych. Wilgotność powyżej 60% jest natomiast zwykle odbierana jako "duszność" czy "parność" i powoduje złe samopoczucie.

Tłuszcze – zwyczajowa nazwa grupy lipidów, estrów glicerolu i kwasów tłuszczowych, głównie triacylogliceroli. Reszty kwasowe występujące w cząsteczkach tłuszczów zawierają zwykle od 12 do 18 atomów węgla.

Szkło – według amerykańskiej normy ASTM-162 (1983) szkło zdefiniowane jest jako nieorganiczny materiał, który został schłodzony do stanu stałego bez krystalizacji.

Usunięcie wilgoci z powietrza jest czasami potrzebne ze względu na wymagania procesu technologicznego wymagającego bezwodnych warunków (np. w fabrykach produkujących mikroprocesory. W tym celu zazwyczaj stosuje się specjalne klimatyzatory, w których występują elementy pochłaniające wodę, zwane absorberami.

Woda, tlenek wodoru (nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.

Wiązanie wodorowe – rodzaj stosunkowo słabego wiązania chemicznego polegającego głównie na przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym wolne pary elektronowe. Klasyczne wiązanie wodorowe powstaje, gdy atom wodoru jest połączony wiązaniem kowalencyjnym z innym atomem o dużej elektroujemności (np. tlenem) i w ten sposób uzyskuje nadmiar ładunku dodatniego. W wyniku tego oddziaływania pierwotne, kowalencyjne wiązanie wodór – inny atom ulega częściowemu osłabieniu, powstaje zaś nowe, stosunkowo słabe wiązanie między wodorem i innym atomem (akceptorem wiązania wodorowego). Nie można wytłumaczyć natury tego wiązania wyłącznie za pomocą elektrostatyki, ponieważ oprócz przyciągania elektrostatycznego, zachodzi przeniesienie ładunku z akceptora na atom wodoru i związane z nim atomy, a także polaryzacja chmury elektronowej zarówno akceptora, jak i donora wiązania wodorowego.

Wilgoć w ciałach stałych

Całkowita zawartość wody w ciałach stałych jest nazywana wilgocią całkowitą. Zwykle podaje się ją jako procent wagowy wody w stosunku do całkowitej masy ciała. Część wilgoci, która uchodzi z ciała stałego przy suszeniu go w temperaturze pokojowej nazywa się wilgocią przemijającą. Pozostała zaś w ciele stałym część wilgoci nazywa się wilgocią próbki powietrznosuchej lub wilgocią higroskopijną.

Aerozol – odmiana gazozolu, układ koloidalny, w którym ośrodkiem rozpraszającym jest powietrze, a cząstkami koloidalnymi są substancje ciekłe lub stałe. Aerozole są najpowszechniejszą odmianą gazozoli. Aerozole dzieli się na mgły (cząstki ciekłe) i dymy (cząstki stałe).

Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.

Wilgoć na powierzchni ciał stałych

Mikrowarstwa

W normalnych warunkach na powierzchni wielu ciał stałych (np. szkło, niektóre tworzywa sztucznie, metale, tkaniny itp.) wystawionych na kontakt z powietrzem powstaje cienka warstwa wody (o grubości rzędu od 1 do 10 cząsteczek wody, której się zwykle w ogóle nie zauważa. Warstwa ta powstaje na skutek osadzania się wilgoci z powietrza na powierzchni i jest utrzymywana na niej w wyniku oddziaływań słabych (wiązania wodorowe, oddziaływania elektrostatyczne).

Aceton (nazwa systematyczna: propanon) – najprostszy przedstawiciel grupy ketonów alifatycznych. Posiada ostry, jak twierdzą niektórzy, kojarzący się z owocami zapach. Miesza się w każdych proporcjach z wodą, etanolem, eterami i innymi ketonami o niskiej masie cząsteczkowej.

Para wodna - stan gazowy wody. Jako prawie czysty gaz, występuje w naturze w gejzerach, w gorących jaskiniach, jest wyrzucana z podziemi, jest wytwarzana i używana w technice oraz w gospodarstwie domowym. Jest też składnikiem powietrza atmosferycznego, jej zawartość w powietrzu zmienia się.

Normalnie warstwa ta nikomu w niczym nie przeszkadza, jednak w niektórych szczególnych przypadkach istnieje konieczność jej usunięcia (np. z przyrządów chirurgicznych, przy produkcji urządzeń precyzyjnych, w laboratoriach chemicznych, przy wykonywaniu rekacji w ściśle bezwodnych warunkach) Aby uniknąć powstawania tej warstwy można:

zlikwidować przyczynę jej powstawania - czyli całkowicie wysuszyć powietrze, lub prowadzić procesy w atmosferze suchego gazu obojętnego lub próżni

zabezpieczyć powierzchnię przed jej powstawaniem poprzez stosowanie powłok z materiałów na których ta warstwa się nie osadza (np. teflon, niektóre tłuszcze)

Gdy warstwa ta osadzi się już na powierzchni można się jej zwykle pozbyć w wyniku długtrwałego ogrzewania w wysokiej temperaturze (np. pow 120 °C dla szkła), lub poprzez jej zwilżenie inną cieczą, która ma zdolność wypierania wody (np. aceton), jednak ponowny kontakt tej powierzchni z wilgotnym powietrzem powoduje szybkie odtworzenie się tej warstwy.

Zaparowywanie

Wilgoć w większych ilościach może się osadzać na powierzchni w formie mgiełki lub kropel. Mgiełka osadzająca się np. na szybach samochodowych lub okularach jest zwykle nieprzeźroczysta, co popularnie nazywa się zaparowywaniem. Mgiełka ta to w istocie bardzo drobne i równomiernie rozmieszczone kropelki wody, na których rozprasza się światło. To czy wilgoć osadzi się w formie mgiełki czy w formie większych kropel, które nie utrudniają widoczności, zależy od szybkości tego osadzania oraz od własności samej powierzchni. Powierzchnie które są zdolne do oddziaływań z cząsteczkami wody (poprzez tworzenie wiązań wodorowych, oddziaływań elektrostatycznych i Van Der Waalsa) zwykle mają większą tendencję do zaparowywania się. Aby uniknąć tego efektu, należy tak zmodyfikować tę powierzchnię aby zmniejszyć te oddziaływania do minimum, gdyż wówczas osadzająca się woda ma tendencję do szybszego spływania z powierzchni lub tworzenia dużych kropel. Stosuje się tu zazwyczaj albo stałe warstwy z substancji hydrofobowych (odpychających wodę) (np. polietylen), albo środki, którymi smaruje się te powierzchnie (oparte zwykle na tłuszczach lub zawiesinach polimerów).