Definicja pojęcia:

wilgotność powietrza

Wilgotność powietrza – zawartość pary wodnej w powietrzu.
  1. Aktualna prężność pary wodnej
  2. Maksymalna prężność pary wodnej w danej temperaturze
  3. Niedosyt wilgotności
  4. Wilgotność względna pary wodnej
  5. Wilgotność bezwzględna pary wodnej
  6. Temperatura punktu rosy
  7. Pomiar wilgotności powietrza

Para wodna zawarta w atmosferze, głównie w jej warstwie rozciągającej się nad powierzchnią Ziemi (troposferze), jest bardzo ważnym wskaźnikiem pogodowym oraz klimatycznym. Dzięki obecności pary wodnej w atmosferze zachodzą procesy kondensacji, powstają chmury i opady atmosferyczne. Przemiany pary wodnej w wodę i odwrotnie są bardzo ważną częścią cyklu hydrologicznego (obiegu wody w przyrodzie). Zawartość pary wodnej w atmosferze wpływa na budowę roślin i zwierząt oraz przebieg procesów zachodzących w ich organizmach.

Ilość pary wodnej zawartej w powietrzu w dużym stopniu zależy od temperatury powietrza. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta zawartość pary wodnej w powietrzu. Nadmiar pary wodnej następnie ulega skropleniu, w wyniku czego powstają opady atmosferyczne. Powietrze niedosycone jest w stanie w danej temperaturze wchłonąć określoną ilość pary wodnej, powietrze nasycone w danej temperaturze zawiera maksymalną ilość pary wodnej.

Wilgotność powietrza jest określana przez kilka wskaźników:
  • aktualną prężność (ciśnienie) pary wodnej w danej temperaturze (e),
  • maksymalną prężność pary wodnej w danej temperaturze (E),
  • niedosyt wilgotności,
  • wilgotność względną (f),
  • wilgotność bezwzględną (a),
  • temperaturę punktu rosy.
Rozkład pary wodnej w atmosferze. Wikimedia.org


Aktualna prężność pary wodnej

Aktualna prężność pary wodnej (e) to ciśnienie wywierane przez parę wodną w danym miejscu i w danej chwili. Wyraża się je w jednostkach ciśnienia – milimetrach słupa rtęci (mm Hg) lub hektopaskalach (hPa).

Maksymalna prężność pary wodnej w danej temperaturze

Maksymalna prężność pary wodnej (E) to najwyższa wartość ciśnienia pary wodnej, jaka może wystąpić w określonej temperaturze, jest równoważne ciśnieniu pary nasyconej w tej temperaturze. Wartości prężności maksymalnej wrasta wraz ze wzrostem temperatury. Osiągnięcie maksymalnej prężności jest warunkiem koniecznym do rozpoczęcia procesu kondensacji pary wodnej.

Niedosyt wilgotności

Niedosyt wilgotności jest definiowany jako różnica pomiędzy maksymalna prężnością pary wodnej (E) i aktualną prężnością pary wodnej (e).
Jednostką niedosytu wilgotności jest hektopaskal (hPa):
Rosa powstaje w wyniku skraplania się pary wodnej zawartej w powietrzu. Pixabay.com

Wilgotność względna pary wodnej

Wilgotność względną pary wodnej (f) definiuje się jako procentowy stosunek aktualnej prężności pary wodnej zawartej w powietrzu do prężności nasyconej pary wodnej nad płaską powierzchnią czystej wody w danej temperaturze:
gdzie:
f
– wilgotność względna pary wodnej,
ew
– aktualna prężność pary wodnej,
E
– maksymalna prężność pary wodnej.

Wilgotność względna pary wodnej określa procentową zawartość pary nasyconej w powietrzu. Jest wskaźnikiem wykorzystywanym powszechnie w prognozowaniu pogody oraz raportach klimatycznych, gdyż z dużą dokładnością określa prawdopodobieństwo wystąpienia opadów, pojawienia się rosy lub mgły. Średnie wartości wilgotności względnej pary wodnej przedstawia się na mapach za pomocą izohigr – linii łączących obszary o jednakowej wilgotności powietrza.

Wilgotność bezwzględna pary wodnej

Wilgotność bezwzględną pary wodnej (a) definiuje się jako ilość pary wodnej zawartej w danej objętości lub masie powietrza:
gdzie:
a
– wilgotność bezwzględna [g/m³],
mp
masa pary wodnej [g], 
V
– objętość powietrza [m³],
ew
– aktualna prężność pary wodnej,
m
– współczynnik objętościowego rozszerzania gazów (m=0,00366),
t
– temperatura powietrza [°C].

Wilgotność bezwzględna pary wodnej w atmosferze wynosi od ok. 0-30 g/m³ dla powietrza nasyconego w temperaturze 30°C.

Maksymalna wilgotność bezwzględna pary wodnej odpowiada wilgotności względnej pary wodnej wynoszącej 100%, czyli powietrzu nasyconemu z maksymalną zawartością pary wodnej w danej temperaturze.
Chmury powstają w wyniku kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu atmosferycznym. Pixabay.com

Temperatura punktu rosy

Temperaturę punktu rosy definiuje się jako temperaturę powietrza, do której powietrze musi się ochłodzić, aby osiągnąć stan nasycenia parą wodną. W temperaturze punktu rosy rozpoczyna się proces kondensacji (skraplania) pary wodnej zawartej w powietrzu, co przyczynia się do powstawania mgieł, chmur, opadów atmosferycznych i opadów utajonych (rosy, szadzi, szronu).

Wzór do wyznaczania temperatury punktu rosy:
gdzie:
td
– temperatura punktu rosy [°C],
t
– temperatura [°C],
H
– wilgotność względna [%].

Pomiar wilgotności powietrza

Do pomiaru wilgotności powietrza służą urządzenia zwane wilgotnościomierzami, które w zależności od budowy i zasady działania dzieli się na higrometry i psychrometry.

Pomiar z wykorzystaniem higrometru polega na pochłanianiu wilgoci z powietrza przez dany materiał absorbujący, w wyniku czego zmieniają się jego właściwości, a następnie wyznaczaniu wilgotności bezwzględnej. Wyróżnia się higrometry włosowe, kondensacyjne, pojemnościowe, z ogrzewanymi czujnikami, przenośne stacje meteo i termohigrometry (mierzące, oprócz wilgotności powietrza, także temperaturę powietrza i temperaturę punktu rosy).

Psychrometry wyznaczają wilgotność powietrza, mierząc ochłodzenie ciała, z którego paruje woda lub poprzez wyznaczenie punktu rosy. Psychrometr składa się z dwóch termometrów – suchego wskazującego temperaturę powietrza i mokrego wskazującego tzw. „temperaturę termometru mokrego” niższą od temperatury powietrza. Różnica wskazań obu termometrów (różnica psychrometryczna) umożliwia wyznaczenie wilgotności względnej powietrza w oparciu o tabelę psychrometryczną. W powietrzu nasyconym parą wodną (o wilgotności względnej wynoszącej 100%) oba termometry wskazują tę samą temperaturę.
Higrometr. Wikimedia.org
 

Bibliografia

  1. Frederic P. Miller Agnes F. Vandome John McBrewster; “Earth's Atmosphere”; Alphascript Publishing, 2009;
  2. Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee; “Ekologia. Krótkie wykłady”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015;
  3. Grażyna Łabno; “Ekologia. Słownik encyklopedyczny”; Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006;
  4. Zdzisława Otałęga (red. nacz.), ; “Encyklopedia Geograficzna Świata, tom IX Ziemia”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1997;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.6
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy