رطوبت

هوا به طور کلی به دو صورت رطوبت مطلق هوا و رطوبت نسبی هوا در نظر گرفته می‌شود. رطوبت مطلق عبارت است از مقدار بخار آبی که در واحد حجم هوا موجود باشد. مقدار بخار آبی که برای اشباع یک حجم معین از هوا نیاز است، با افزایش دمای هوا بیشتر می‌شود. رطوبت نسبی مقدار رطوبت موجود در یک حجم هوا با دمای مشخص به حداکثر رطوبتی است که آن هوا می‌تواند در همان دما داشته باشد.[۱] هوای بدون بخار آب را هوای خشک می‌گویند. این نوع هوا در جو وجود ندارد، حتی در جو روی بیابان ها و عرض های بالا. هوای خشک به علاوهٔ رطوبت را هوای مرطوب می‌گویند. تبخیر که عامل مرطوب ساختن هوای خشک است، از سطح اقیانوس ها و آب های سطحی و تعرق، منبع رطوبت هوا، ایجاد ابرها و بارندگی است. حداکثر بخار آب موجود در جو ۴–۳ درصد است.

بخار آب موجود در جو در متعادل نگه داشتن دمای جو کره زمین نقش عمده‌ای دارد. زیرا بخار آب امواج تشعشعی با طول موج بلند را جذب می‌نماید. بنابراین، اگر در جو مقدار بخار آب کم باشد، اختلاف درجه حرارت بسیار زیاد می‌شود.

adz 400-1200 - Humidity-5-min
adz 400-1200 - Humidity-7-min

متغیرهای هوای مرطوب

رطوبت مطلق

مقدار بخار آب موجود در واحد حجم از هوا را رطوبت مطلق می‌گویند. واحد آن گرم بر متر مکعب یا میلی‌گرم در لیتر است.

در حالت کلی هوای خشک را گاز کامل در نظر می‌گیریم و از قانون عمومی گازهای کامل pv = RT استفاده می‌کنیم. وزن یک متر مکعب هوا ۱۲۹۳ گرم و چگالی بخار آب نسبت به هوا ۶۲٫۰ است.

رطوبت اشباع

اگر مقدار حداکثر بخار آب در دمای ثابتی وارد هوا شود، گویند هوا در این درجه حرارت از بخار آب اشباع شده و دارای رطوبت اشباع می‌باشد: فشار یا کشش بخار آب را در این حالت فشار بخار اشباع شده در درجه حرارت مزبور می‌نامند.

رطوبت نسبی

بنا به تعریف، رطوبت نسبی، نسبت رطوبت مطلق در دمای t به رطوبت اشباع در همان دما می‌نامند. به عبارت دیگر نسبت بخار آب موجود در حجم معینی از هوا در دمای t به وزن بیشینه بخار آبی که می‌تواند در همین حجم در دمای t داشته باشد را رطوبت نسبی می‌گویند.

فشار بخار آب

جو مخلوطی از گازهایی است که هر یک دارای فشار جزئی می‌باشند. فشار هوا در هر نقطه برابر مجموع فشارهای جزئی وارده از طرف هر گاز به انضمام بخار آب است. مقدار بخار آب موجود در هوا با مکان و زمان تغییر می‌کند. هرگاه فشار بالای سطح آب (یا زمین) در زمان معین و در دمای معین به صورت اشباع در آید، فشار جزئی بخار آب در آن زمان و دما را فشار اشباع گویند.

چنانچه هوا گرمتر شود موجب تبخیر مولکولهای بیشتری می‌شود تا آنکه فضای بالایی سطح آب (زمین) به حالت اشباع در می‌آید؛ بنابراین فشار بخار جزئی آب به دما بستگی دارد و با افزایش دما، فشار بخار اشباع نیز افزایش می‌یابد. هر چه دما کمتر باشد، مقدار بخار آب لازم برای رسیدن به مرحله اشباع کمتر است.

  • شبنم رطوبتی است متراکم که به صورت قطراتی روی اشیاء و سطوح مختلف مشاهده می‌گردد. در شب‌های صاف و آرام ، زمیناز طریق تشعشع به سرعت سرد می‌شود و در نتیجه درجهحرارت آن ازهوای مجاور کمتر می‌شود. آنگاه هوای اطراف که خنک شده بر اثر تماس با زمین تانقطهٔ شبنم سرد می‌شود.۲

نقطه شبنم

هر گاه یک مخلوط هوا بخار با رطوبت مطلق ثابت، سرد شود، در درجه رطوبت معینی رطوبت نسبی آن به ۱۰۰٪ رسیده و اشباع می‌شود. درجه حرارتی را که رطوبت نسبی ۱۰۰٪ می‌شود را نقطه شبنم گویند. شبنم زمانی که تراکم در زیر دماهای نقطه انجماد رخ می‌دهد تشکیل می‌شود.۲

adz 400-1200 - Humidity-20-min
adz 400-1200 - Humidity-1-min

تغییرات رطوبت نسبی

تغییرات شبانه‌روزی رطوبت نسبی برعکس تغییرات شبانه‌روزی درجه حرارت است. بیشینه آن کمی قبل از طلوع آفتاب و کمینه آن در حدود ساعت ۲ بعد از ظهر است. تغییرات سالانه رطوبت نسبی منظم نیست و نسبت به موقعیت منطقه تغییر می‌کند. رطوبت نسبی نسبت به ارتفاع نیز کاملاً نامنظم است و نمی‌توان قاعده خاصی برای آن بیان کرد. بطوری که ممکن است در اطراف یک ابر رطوبت نسبی صد در صد باشد و در فاصله کمی از آن خیلی کمتر از این مقدار باشد

adz 400-1200 - Humidity-9-min
adz 400-1200 - Humidity-15-min

دما ثابت باقی می‌ماند ولی مقدار بخار آب در حال تغییر است

اگر دما ثابت باقی بماند، با افزایش مقدار بخار آب موجود در هوا، «رطوبت» (Humidity) نیز افزایش می‌یابد. نکته دیگری که باید به آن توجه کرد این است که در هر دمای مشخص، یک مقدار بیشینه برای بخار آب موجود در هوا قابل تعیین است و به نقطه‌ای که این مقدار بیشینه در آن حضور دارد، نقطه اشباع می‌گویند.

در واقع زمانی که بعد از نقطه اشباع، بخار آب بیشتری به هوا اضافه شود، مقداری برابر با همان مقدار اضافه شده، به شکل قطرات مایع یا کریستال یخ شکل می‌گیرد. در هوای بیرون این قطرات مایع را به شکل مه، ابر و باران مشاهده می‌کنیم و کریستال‌های یخ را به شکل برف یا تگرگ می‌توان مشاهده کرد.

نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد این است که نمودار سایکرومتریک تنها در شرایطی قبل از نقطه اشباع کاربرد دارد. در واقع این نمودار به بررسی آب در فاز بخار می‌پردازد و قطرات مایع یا کریستال یخ را مورد مطالعه قرار نمی‌دهد.

adz 400-1200 - Humidity-17-min
adz 400-1200 - Humidity-18-min

دما در حال تغییر است ولی مقدار بخار آب ثابت باقی می‌ماند

اگر دمای هوا کاهش پیدا کند، به «خط اشباع» (Saturation Line) می‌رسد و اگر باز هم این کاهش ادامه داشته باشد، «شبنم» (Dew) شکل می‌گیرد. برای مثال، اگر یک ظرف نوشیدنی را از یخچال بیرون بیاورید و برای چند دقیقه بیرون از یخچال قرار دهید، ظرف آن مرطوب می‌شود. دلیل این موضوع این است که هوای مرطوب در تماس با ظرف سرد قرار می‌گیرد و این ظرف سرد، هوایی که با آن در تماس است را تا دمایی پایین‌تر از دمای اشباع سرد می‌کند و در نتیجه شبنم شکل می‌گیرد. این موضوع در شکل زیر به خوبی به تصویر کشیده شده است.

adz 400-1200 - Humidity-10-min
adz 400-1200 - Humidity-13-min
adz 400-1200 - Humidity-14-min
adz 400-1200 - Humidity-16-min
فهرست