8 (800) 333-03-76

Интернет-магазин

+7 (495) 775-13-13

Оптовый отдел

Мембраны: ​«Взгляд изнутри» – как это устроено и работает

Мембраны, используемые в одежде и обуви, не обладают свойствами однонаправленной паропроницаемости и водонепроницаемости. Сторону мембраны, обращенную к телу человека, назовём внутренней, а обращенную в атмосферу – внешней. Можно сделать ошибочный вывод, что мембрана не пропускает воду снаружи внутрь"и пропускает её в обратном направлении. Это совершенно не так! Пары воды мембрана пропускает в обе стороны, как и жидкую воду. Всё зависит от разности условий по обе стороны мембраны и времени.

a070be6d0bb916c5cef2a85e3fd8273f.jpg


Дальнейшие рассуждения опираются на школьную термодинамику, молекулярную физику и то, что называется здравым смыслом.


В нашем случае происходит диффузия водяных паров через полупроницаемую мембрану. Количество продиффундировавшего вещества через единицу площади мембраны за единицу времени будет зависеть от свойств вещества, свойств мембраны и градиента концентрации. Свойства паров воды и свойства мембраны остаются постоянными, а вот градиент концентрации – то, что нам нужно. Градиент концентрации в нашем случае – разница в концентрации (давлении) водяных паров, находящихся по разные стороны мембраны. Чем больше разница концентраций, тем больше поток молекул воды в область с меньшей концентрацией.


Рассмотрим следующие случаи. Пусть снаружи абсолютно сухой воздух, а с внутренней стороны воздух 100% влажности – человек получил физическую нагрузку и хорошенько вспотел. Концентрация водяных паров под одеждой будет выше, чем во внешней атмосфере, и молекулы воды будут стремиться рассеяться наружу. Мембрана только замедляет этот процесс, но в целом почти все молекулы воды найдут путь через лабиринт пор в мембране и уйдут в атмосферу.


С ростом влажности атмосферного воздуха интенсивность потока паров изнутри наружу будет падать. Если по обе стороны мембраны будет 100% влажность, переноса паров из-под одежды остановится. Но это не совсем так. До сих пор мы рассуждали в понятиях относительной влажности. Она определяется отношением содержания паров воды в воздухе к максимально возможному при данных условиях (давлении и температуре). Давление под одеждой равно атмосферному, остается температура. Только при одинаковой температуре и одинаковой влажности внутри и снаружи, диффузионный поток изнутри наружу и снаружи внутрь будет одинаковым и количество паров под одеждой будет постоянным – пот не будет уходить наружу. Другими словами, испарение остановится только при равных абсолютных влажностях снаружи и внутри.


При комнатной температуре давление насыщенного водяного пара, выраженное в миллиметрах ртутного столба, численно равно абсолютной влажности в г/м 3. По таблицам давления насыщенного водяного пара получаем.

d5c68f1bcfdc85c1d60ae4d059a2f17e.jpg


Так при 30°С и 100% влажности под одеждой и 0°С и 100% влажности в атмосфере, водяные пары под одеждой будут давить с силой в 6.9 раза большей, чем водяные пары снаружи одежды.


А что произойдет, если влажность атмосферного воздуха будет выше влажности воздуха, находящегося под одеждой? Поток диффузии в этом случае будет направлен из атмосферы под одежду, как бы наоборот, и молекулы воды из атмосферы начнут проходить через мембрану до тех пор, пока абсолютная влажность (концентрация) по обе стороны не выровняется.То есть мембрана никак не ограничивает направленность процесса. В каком направлении будут перемещаться водяные пары зависит только от условий по разные стороны мембраны.


100% водонепроницаемость тоже некоторое преувеличение. Фразы вроде –мембрана gore-tex никогда не промокает, не соответствуют действительности. Забегая вперед, скажу, что gore-tex – пористая мембрана и в первом приближении представляет собой пленку с большим количеством очень маленьких отверстий: настолько маленьких, что они пропускают только молекулы воды и не пропускают капли воды. Только это не дает 100% водонепроницаемость. При длительном – десятки и сотни часов, непрерывном воздействии воды на мембрану вода постепенно будет просачиваться через эти поры. Конечно, если воду просто налить на мембрану, то она быстрее испарится, чем просочится через поры. Но когда давление воды будет достаточно высоким – после нескольких дней ливней или многочасовой ходьба в мембранной обуви по воде, то через некоторое время она просочится.


Не стоит путать эффект конденсата с промоканием мембраны. Порой, замечая изнутри одежды большое количество влаги, мы сетуем на плохое качество мембраны. Но чаще всего это просто влага, сконденсировавшаяся на внутренней поверхности мембраны, из воздуха под одеждой.


Читать так же:

Мембраны. Немного физики

Разумно о мембранах

Методы определения паропроницаемости и Ret мембраны

Мембраны: «Взгляд снаружи» – из чего и как

Комментарии:


Комментариев пока никто не написал... Станьте первым!