رطوبت چیست؟ (انواع رطوبت نسبی و مطلق)

حضور رطوبت در هوای اطراف ما شاید با چشم و نگاه معمول دیده نشود؛ اما نمی توان منکر اهمیت و مزایای حضور آن شد.

میزان رطوبت موجود در یک محیط به عوامل مختلفی وابسته است و اگر کمتر یا بیشتر از یک حد مطلوب باشد می تواند برای انسان ها آزار دهنده باشد.

اگر می خواهید به صورت علمی با مفهوم رطوبت، انواع آن و مفاهیم مهم این حوزه آشنا شوید تا انتهای مقاله همراه ما باشید.

1# رطوبت چیست؟

اگر بخواهیم یک گرم آب را به بخار آب تبدیل کنیم چیزی حدود 540 کالری حرارت لازم است و
این مقدار گرما از محیط اطراف جذب می شود.

بنابراین عمل تبخیر گرماگیر یا سرماساز است.

وقتی که در عمل میعان حرارت آزاد شده موجب زیاد شدن گرمای محیط شود،
هر چقدر هوا گرمتر شود بخار آب بیشتری در هوا ذخیره می شود ولی به طور کلی ظرفیت ذخیره بخار آب در هوا محدود است.

موقعی که بخار آب وارد هوا می شود به صورت ذرات ریز آب ظاهر شود در این حالت گفته می شود که
هوا دارای رطوبت است.

طبق این تعریف هوای خشک، هوایی است که بدون بخار آب باشد.

این نوع هوا در جو وجود ندارد حتی روی جو بیابان ها عرض های بالاتر هم پیدا نمی شود.

2# انواع رطوبت

به طور کلی رطوبت هوا به صورت رطوبت مطلق و رطوبت نسبی در نظر گرفته می شود.

1-2# رطوبت مطلق چیست؟ (Absolute humidity)

به مقدار بخار آب موجود در واحد حجم از هوا رطوبت مطلق گفته می شود.

واحد های اندازه گیری رطوبت مطلق گرم بر متر مکعب (g/m³) یا میلی گرم در لیتر (mg/L) است.

به صورت کلی برای محاسبات هوای خشک را گاز کامل در نظر می گیریم و
از قانون عمومی گاز های کامل (یعنی: PV=RT) استفاده می کنیم.

2-2# رطوبت نسبی چیست؟ (Relative Humidity)

رطوبت نسبی به صورت نسبت فشار جزئی بخار آب، به فشار بخار آب در یک دمای خاص تعریف می شود.

این پارامتر با حروف RH یا Φ نشان داده می شود.

رطوبت نسبی برای سیستم مورد اندازه گیری به دما و فشار بستگی دارد.

برای مثال در یک دمای سرد تر در میزان بخار آب یکسان باعث داشتن رطوبت نسبی بیشتر می شود.

اگر رطوبت نسبی صد در صد شود به این معناست که هوا اشباع شده است.

در ادامه مقاله به معرفی کامل تر رطوبت اشباع می پردازیم.

1) رابطه محاسبه Relative Humidity

برای به دست آوردن رطوبت نسبی باید دمای حباب تر و خشک و فشار هوا را بدانیم.

بعد با استفاده از رابطه زیر رطوبت نسبی را به دست بیاوریم:

P_SW – (T_A – T_w)(P_A – P_S)/1547.6 – 1.478T_W] RH = 100/P_SW]

T_A دمای هوا (درجه سلسیوس)
T_w دمای تر (درجه سلسیوس)
P_A فشار جو بر حسب (KPa)
P_S فشار بخار آب در دمای خشک بر حسب (KPa)
P_SW فشار بخار آب در دمای تر (KPa)

3# تعاریف مهم رطوبت

1-3# 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 می باشد.

فشار یا کشش بخار آب را در این حالت فشار بخار اشباع شده در درجه حرارت مزبور می نامند.

وقتی که مقدار حداکثر بخار آب در دمای ثابتی وارد هوا شود آن موقع می گویند که
هوا در این درجه حرارت از بخار آب اشباع شده است و
هوا دارای رطوبت اشباع می باشد.

کشش بخار آب یا فشار را در این حالت، فشار بخار آب اشباع شده در درجه حرارت مزبور می نامند.

2-3# فشار بخار آب

به مخلوطی از گاز هایی که هر یک دارای فشار جزئی باشد را جو می گویند.

تعریف فشار هوا در هر نقطه برابر است با مجموع فشار های جزئی وارد شده از طرف هر گاز به انضمام بخار آب.

مقدار بخار آب موجود در هوا با مکان و زمان قابل تغییر است.

فشار اشباع به فشاری می گویند که بالای سطح آب (یا زمین) در زمان و دمای معین به صورت اشباع دربیاید یا
به عبارت دیگر به فشار جزئی بخار آب در آن زمان و دما فشار اشباع می گویند.

وقتی که هوا گرمتر می شود باعث تبخیر مولکول های بیشتری می شود تا
زمانی که فضای بالایی سطح آب (یا زمین) به حالت اشباع در می آیند.

به همین دلیل است که فشار بخار جزئی آب به دما بستگی دارد یعنی اگر دما افزایش یابد فشار بخار اشباع هم افزایش می یابد و
هرچه دما کمتر بشود مقدار بخار آب لازم برای رسیدن به مرحله اشباع کمتر می شود.

4# اهمیت رطوبت نسبی

1-4# آسایش گرمایی

دمای هوا، دمای تشعشع متوسط، سرعت هوا، نرخ سوخت ساز بدن و میزان پوشش و لباس این ها در کنار رطوبت نسبی نقش بسیار زیادی در آسایش گرمایی انسان دارد.

معمولا رطوبت نسبی آسایش انسان بین 30 تا 60 درصد در نظر گرفته شده است.

برای به دست آوردن آسایش گرمایی در دمای های بالاتر به رطوبت نسبی کمتری نیاز داریم.

رطوبت نسبی برای داشتن آسایش گرمایی نقش بسیار مهمی دارد ولی
اکثر انسان ها به نغییرات دما حساسیت بیشتری دارند.

وقتی که دمای هوا کم است نقش رطوبت نسبی در آسایش گرمایی کمتر می شود ولی
وقتی دما افزایش پیدا می کند نقش رطوبت نسبی در آسایش گرمایی بیشتر می شود.

2-4# افزایش ناراحتی

هنگامی که هوا سرد است دمای پایین هوا باعث می شود تا
ظرفیت آن برای پذیرش رطوبت کاهش بیابد و با احتمال اینکه ممکن است بیرون برف ببارد و
رطوبت نسبی هوا بیرون از خانه خیلی بالا باشد وقتی که این هوا وارد خانه شده و
گرم می شود رطوبت نسبی جدید به دست آمده در این دما بسیار کم است و این باعث خشک بودن هوا می شود.

یکی از ضرر های این خشکی هوا این است که باعث ناراحتی برای انسان می شود و
خشکی پوست را به دنبال دارد.

یکی از عوامل خونریزی بینی همین خشکی هوا است.

برای اینکه از این مشکل جلوگیری کنیم پیشنهاد می شود از رطوبت ساز ها مخصوصا در اتاق خواب ها استفاده کنیم.

5# پارامترهای نشان دهنده های رطوبت

1-5# دمای نقطه شبنم (T_d)

دمایی که هوای مرطوب برای آن که نسبت به سطح آب به حد اشباع برسد باید تا آن دما سرد شود را دمای نقطه شبنم می گویند.

به این نکته باید دقت کرد که فرآیند فشار هوا ثابت باقی می ماند و
هیچ بخار آبی به نمونه هوا اضافه نشده و یا از آن برداشت نمی شود.

به همین دلیل است که نسبت اختلاط هوا ثابت می ماند ولی در دمای نقطه شبنم به حد اشباع می رسد و
به خاطر همین مقدار نسبت اختلاط مساوی با نسبت اختلاط اشباع در این دما است.

وقتی که لایه ای نسبی از هوا در نزدیکی زمین در هنگام شب سرد شود امکان دارد که دما را به حد نقطه شبنم برساند.

پس سرد شدن باعث تراکم بخار آب می شود.

در این میان فرآیند اصلی تشکیل شبنم است.

2-5# دمای تر (T_w)

پایین ترین دمایی که هوا در فشار ثابت و در اثر تبخیر آب بدون آن می تواند سرد شود دمای تر است.

گرمایی که برای تبخیر آب نیاز است را می توان از هوای خشک موجود در بسته هوا تامین کرد.

زمانی تبخیر انجام نمی پذیرد که هوا اشباع شده باشد و
در این نتیجه محیط سرد نمی شود و دمای تر هوای اشباع شده برابر با دمای هواست یا
به عبارتی دمای تر و خشک و نقطه شبنم با هم برابرند.

موقعی نسبت اختلاط در اثر تبخیر آب بدون بسته هوا افزایش می یابد که
هوای مورد نظر غیر اشباع باشد.

به همین دلیل است که دمای تر بیشتر از دمای نقطه شبنم هوای اولیه است.

کاهش دمای تر یعنی اختلاف بین دمای تر و دمای هوا (که منظور همان دمای خشک است).

زمانی هوای مربوطه خشک تراست که کاهش دمای تر بیشتر باشد.