„Zimowy sen” optymalnej wilgotności powietrza

Dlaczego powietrze zimą jest suche?

Czy zastanawiałeś się kiedyś dlaczego latem woda skrapla się na ściankach pojemnika z zimnym napojem? I czemu zimą to zjawisko nie zachodzi? Lub dlaczego zimą powietrze sprawia wrażenie suchego pomimo zalegającego na ulicach śniegu? Przyczyny tych zjawisk tłumaczy termodynamika. I chociaż na płaszczyźnie obliczeń mogą być to być kwestie dosyć złożone, ich koncepcyjne zrozumienie jest dosyć proste.

Zapewne zetknąłeś się z pojęciem wilgotności względnej. Jest to wielkość definiowana jako ilość wody w powietrzu odniesiona do rozpuszczalności wody w powietrzu w danych warunkach (temperatura, ciśnienie).

Wyobraź sobie jednostkową ilość powietrza jako pewną objętość, tym większą, im wyższa jest jego temperatura. Przyczyną rozszerzalności jest fakt, że powietrze składa się z cząsteczek a ciepło jest równoważne energii ich drgań. Pod wpływem ruchu „rozpychają się” one, zwiększając objętość tworzonego przez siebie gazu. Jednocześnie czym większe odległości pomiędzy cząsteczkami gazu, tym więcej przestrzeni pozostaje do zmagazynowania cząsteczek wody. Tak więc chłodząc powietrze bez wymiany materii z otoczeniem, powodujemy zwiększenie wilgotności względnej a grzejąc je, wartość RH się zmniejsza. Kiedy powietrze jest ochładzane, jego molekuły przybliżają się do siebie a wolna przestrzeń się zmniejsza. Można to sobie zwizualizować tak, jak przedstawia to Rys. 1.  Obrazuje on sytuację, gdzie ilość wody w pojemnikach jest identyczna, jednak w mniejszym pojemniku (zimniejsze powietrze), stanowi ona większy procent całkowitej objętości.

Rys. 1 Wizualizacja zjawiska zmiany wilgotności względnej w zależności od temperatury powietrza

Jeżeli ilość wilgoci zawartej w powietrzu jest większa niż jej rozpuszczalność dla danego ciśnienia i temperatury, osiągany jest punkt rosy i wilgoć wykrapla się z powietrza. Osiada ona na powierzchniach naczynia, wyglądem przypominając kropelki potu na skórze. Ze zjawiskiem takim mamy do czynienia na przykład latem na krawędziach kubeczków z zimnymi napojami, biorąc gorącą kąpiel w zimnej łazience czy obserwując zbieranie się kondensatu w klimatyzacji. To zjawisko jest przyczyną tego że zimą powietrze na zewnątrz mając blisko 100% wilgotności względnej, po doprowadzeniu do pomieszczenia i ogrzaniu jest suche. Jedynym sposobem na uzupełnienie wilgotności w powietrzu i poprawę warunków psychofizycznych osób użytkujących zasilane nim pomieszczenia jest dodatkowe nasycenie go wodą przez zastosowanie nawilżacza.

Wilgotność powietrza a choroby sezonowe

Współczesne badania dotyczące czynników wpływających na rozprzestrzenianie się wirusa grypy zmieniają nasze poglądy na to, jakie parametry środowiska w którym żyjemy mają wpływ na zachorowalność na zimowe infekcje. Powszechnie uważa się, że podstawową przyczyną zachorowań na choroby określane jako przeziębienia jest osłabienie układu odpornościowego wynikające głównie z niskiej temperatury powietrza i jest to z pewnością czynnik zwiększający naszą podatność na zachorowania. Niewątpliwie czynnikiem ryzyka jest także to, że zimą przebywamy więcej wśród innych osób w pomieszczeniach zamkniętych, zwiększając ryzyko ekspozycji na bakterie i wirusy. To jednak, co rzadko bierze się pod uwagę, rozpatrując ryzyko rozprzestrzeniania się chorób sezonowych to wilgotność powietrza. Częste opady atmosferyczne powodują wrażenie, że wilgotność powietrza zimą jest wysoka, jednak w związku z tym, że rozpuszczalność wody w powietrzu drastycznie spada wraz ze spadkiem temperatury, jest ono w rzeczywistości najczęściej znacznie bardziej suche niż latem. Co więcej, ogrzewanie pomieszczeń mieszkalnych i biurowych w okresie zimowym powoduje także znaczące wyparcie wody z powietrza, nierzadko poniżej wartości 30% rH, uznawanej za dolną granicę zalecanej wartości ze względu na poczucie komfortu.

virus 3d image in attractive colour background. 3d rendering ofTak niska wilgotność, poza odczuciem suchych spojówek i zwiększoną ilością kurzu w powietrzu wiąże się z innymi niekorzystnymi zjawiskami- stwarza to doskonałe warunki do rozprzestrzeniania się drobnoustrojów. Dlaczego? Najczęstszą drogą przenoszenia się zimowych infekcji jest powietrze. Bakterie i wirusy unoszą się na kropelkach wody, drobinach kurzu. Odpowiednio wysoka wilgotność, w przypadku kichnięcia czy kaszlnięcia przez osobę chorą, pozwala uzyskać efekt łączenia się kropli w większe, przez co potencjalne źródła zakażenia są stosunkowo szybko grawitacyjnie strącane na ziemię. Tymczasem kiedy powietrze jest suche, krople mają tendencję do rozdzielania się na mniejsze, co pozwala im na długotrwałe, nawet kilkudniowego unoszenie się w pomieszczeniu.

Udowodniono także, że suche powietrze dobrze ‚konserwuje’ wirusy, tymczasem gdy zapewniona jest optymalna wilgotność, ich struktura jest deformowana według nieznanego jeszcze dokładnie mechanizmu, prawdopodobnie poprzez zmianę koncentracji soli bądź pH w ich strukturze.

 

http://www.bbc.com/future/story/20151016-the-real-reason-germs-spread-in-the-winter?ocid=global_future_rss

http://www.welloinc.com/wp-content/uploads/2014/06/Our-Health-and-Indoor-Weather.pdf