Что такое гигроскопичность

Гигроскопи́чность (от др.-греч. ὑγρός — влажный и σκοπέω — наблюдаю) — способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха.

Пример гигроскопического вещества — биодизель, он поглощает воду приблизительно 1200 частей на миллион (PPM). Примерами также являются: мёд, этанол, метанол, глицерин, концентрированная серная кислота, концентрированный раствор гидроксида натрия, безводный хлорид кальция. Причём последний настолько гигроскопичен, что в конце концов распадается в воде, которую поглощает. Из-за присутствия водяных паров в атмосфере, гигроскопические материалы должны храниться в запечатанных контейнерах. Для хранения гигроскопичных веществ в лаборатории можно использовать эксикатор.

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.

  • 1 Порох и взрывчатые вещества
    • 1.1 Пороха
    • 1.2 Взрывчатые вещества
  • 2 Строительство
  • 3 Биология
  • 4 Примечания

Порох и взрывчатые вещества

Пороха

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

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.

Строительство

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 — цифра 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 водонепронецаемостью. 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 капиляры в растворе. Начинается постоянный подсос воды в толщу стены здания, новые порции влаги окончательно вымывают и открывают капиляры.

Необлегчённый кирпич менее подвержен капилярному эффекту, но при отсутствии отсечки может вымокнуть на высоту нескольких этажей, до самой кровли.

Биология

Семена некоторых трав расширяются при изменении влажности, что позволяет им рассеиваться по земле.

dic.academic.ru


Гигроскопичность

— способность твердых тел, особенно пористых и порошковатых, поглощать влагу из воздуха. Поглощение гигроскопической воды есть особая форма частичного взаимодействия между телами и водой, составляющая переход от прилипания к явлениям настоящего химического притяжения и из них особенно к растворению. Связь между водой и гигроскопическим телом, ее удерживающим, хотя и слаба, но однако такова, что разделить их представляется возможным только превращая гигроскопическую воду в пар. Это легко достигается с помощью нагревания (большей частью достаточно 100°С) или помещения влажного тела в сухую атмосферу (притом, еще лучше, разреженную — см. Сушение). Количество поглощаемой воды зависит не только от природы тела, но и от величины его поверхности, температуры и влажности воздуха. Одно и то же тело удерживает воды тем больше, чем оно рыхлее, чем ниже температура и влажнее воздух. Из обычных тел гигроскопичностью отличаются: дерево, бумага, полотно, хлопок, и вообще растительные волокна и животные ткани (напр. кость, шерсть), крахмал, сухой белок, уголь, плохая поваренная соль, содержащая подмесь хлористого магния, вещества очень гигроскопичного, натровая или чилийская селитра, окись меди, свинца и мн. др. Тело, содержащее гигроскопическую воду, обыкновенно не кажется влажным на ощупь и вообще по виду ничем не отличается от сухого. Так, напр., бумага или вата при обыкновенных условиях содержат 5-8% влажности, хотя и кажутся вполне сухими.


иногда, притягивая влагу, вещества заметно изменяют свой вид и объем: разбухают, размягчаются (крахмал, белок), становятся сырыми (соль), а иногда вполне расплываются, образуя раствор (поташ) и давая место явлениям уже с более ясно выраженным химическим характером. Если внешний вид тела не указывает на присутствие в нем влажности, то она легко обнаруживается при нагревании его в запаянной с одного конца стеклянной трубке, ибо тогда вода, испаряясь, оседает в виде росы в верхней не нагретой части прибора. О количестве гигроскопической воды судят по потере веса тела (если само оно не летуче) при высушивании его нагреванием, или, поместив его в трубку, открытую с обоих концов, пропускают над ним струю сухого воздуха; если нужно, при нагревании, поглощают уносимую им влагу серной кислотой, хлористым кальцием и т. п. веществами, энергично соединяющимися с водой, и узнают прибыль в их весе или потерю в весе высушиваемого вещества.

П. П. Рубцов. Δ.

www.wikiznanie.ru

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.


гигроскопичность этоМы 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.

гигроскопичность ткани это

  • 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.

гигроскопичность волоконШерсть, 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%.


высокая гигроскопичностьПолиуретановые 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.

гигроскопичность одеждыНа 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.

гигроскопичность хлопкаСпециалисты берут пробы ткани размером 5х20 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 105-109оС 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.

fb.ru

Гигроскопичность

Гигроскопичность волокон — это их способность поглощать из окружающей среды и отдавать в нее водяные пары и воду. Обычно гигроскопичность волокна характеризуется его влажностью при нормальных условиях. Количество гигроскопической влаги в волокне зависит от химической структуры волокна, относительной влажности и температуры воздуха. Имеющиеся в волокнах полярные группы ОН, NH2, СООН и CONH обусловливают большую гигроскопичность и лучшую окрашиваемость волокон. Отсутствие таких групп в строении большинства синтетических волокон является причиной их малой гигроскопичности, трудности окрашивания и значительной химической стойкости. Чем больше относительная влажность воздуха, тем больше влажность волокон. Чем выше температура воздуха, тем ниже влажность волокон.

Впитываемая волокном влага проникает между макромолекулами и ослабляет связи между ними, вследствие чего уменьшается прочность волокон и увеличиваются их мягкость, гибкость и удлинение. Исключением являются волокна льна и хлопка, у которых при увеличении влажности прочность возрастает примерно на 10—15% вследствие более равномерного распределения напряжений в волокне.

Влажность волокон (W) определяют высушиванием в сушильно-кондиционном аппарате от начального веса (q) до получения сухого веса (дс) и рассчитывают по формуле

Влажность различных волокон в нормальных условиях (при температуре 20°С и 65%-ной относительной влажности воздуха), а также при 95%-ной относительной влажности воздуха, когда волокна на ощупь остаются сухими.

Гигроскопичность волокон обеспечивает в одежде поглощение пота, выделяемого кожей человека, и отдачу его во внешнюю среду. Испаряющиеся потовые выделения понижают температуру человеческого организма. Волокна при поглощении влаги выделяют тепло. Это приводит к увеличению давления водяных паров в волокне, что в свою очередь вызывает удаление части влаги из волокна и поглощение тепла волокном. Эффект охлаждения тела человека уменьшается. Таким образом, как при поглощении влаги волокном, так и при испарении влаги волокна благодаря своей гигроскопичности защищают тело от резкого влияния температуры окружающего воздуха. Чем выше поглощение влаги волокном, тем сильнее его защитное действие от резких изменений температуры, тем выше его гигиеничность.

При погружении волокон в воду они впитывают ее. Различные волокна впитывают воду с разной скоростью и в неодинаковом количестве. Целлюлозные волокна быстро впитывают влагу и в большом количестве, волокна шерсти впитывают влагу медленно и еще в большем количестве, синтетические волокна очень мало впитывают влагу. При впитывании влаги волокна набухают и изменяют свои размеры.

Различная способность волокон набухать объясняется их химическим составом и молекулярной структурой. Так, например, при погружении в воду целлюлозных волокон молекулы воды проникают между молекулярными цепями целлюлозы, раздвигают их и вызывают набухание волокна. В волокнах хлопка молекулы целлюлозы уложены более плотно, чем в волокнах искусственного шелка, и связи между ними более прочны, поэтому их набухаемость меньше набухаемости вискозных волокон.

При набухании волокон несколько увеличивается их длина: У хлопка, шерсти, капрона на 1,2%, у шелка на 1,7%, У вискозного волокна на 3—5%.

Иногда волокна (чаще вискозное) после набухания сокращаются по длине. Это объясняется тем, что до увлажнения они находились в растянутом зафиксированном состоянии. Вследствие набухания молекулы принимают равновесное изогнутое положение, что приводит к уменьшению волокна по длине.

Молекулы воды легко проникают в аморфные участки волокна и очень мало — в кристаллические. Вследствие того что кристаллические участки расположены главным образом по длине волокон набухание последних по длине очень ограниченное. Несмотря на то что у шерсти и нитрона аморфная фаза примерно одинаковая, аморфная фаза шерсти набухает значительно больше благодаря большому содержанию полярных групп. Чем больше набухаемость волокон, тем больше они теряют прочность при намокании (исключая хлопок и лен) и больше усадочность тканей из них. При набухании волокна могут удерживать такое количество влаги, которое в 2 раза превышает их вес, а после отжима на центрифуге — 70—90% от веса волокна.

Однако после высыхания волокна прирост его поперечного сечения уменьшается и составляет (в %).

Поглощенная волокном влага удерживается в виде свободной воды, заполняющей поры, межклеточные пространства, связанной или сорбированной воды, заполняющей межфибриллярные пространства или пропитывающая клеточные оболочки, и гидратационной или химически связанной воды.

Содержание сорбированной и гидратационной воды имеет большое значение, так как в процессах влажно-тепловой обработки тканей она является пластификатором вещества волокна, обеспечивая переход волокон в высокоэластическое состояние и способствуя формуемости изделий.

Свободная вода не является пластификатором волокна, но при влажно-тепловой обработке ускоряет нагревание волокон и формование изделий.

Свободная и сорбированная вода удаляется при сушке волокон сравнительно легко, гидратационная вода удаляется лишь в токе сухого нейтрального газа при 120—125°С.

Если поместить волокна в атмосферу с влажностью около 0%, из них начинает удаляться влага, причем синтетические волокна быстро теряют влагу, хлопок, натуральный шелк и вискозное волокно высыхают медленнее, а шерсть теряет влагу наиболее медленно.

Теплостойкость волокон характеризуется обратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур. Этот показатель измеряют при повышенной температуре.

Теплостойкость волокон определяет предельные температуры, которые в течение длительного времени не оказывают вредного влияния на свойства волокон, а также режимы тепловых обработок тканей в текстильном производстве.

Термоустойчивость волокон характеризуется необратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур и определяется после охлаждения волокна до нормальной температуры.

Термоустойчивость определяет возможную потерю волокном прочности и удлинения в зависимости от величины температуры и продолжительности воздействия ее, а также возможность использования тканей для изготовления изделий различного назначения.

Эти свойства очень важны, так как они определяют режимы влажно-тепловой обработки тканей в швейном производстве.

www.proseptic.ru