مقدمه

رطوبت هوا را ممکن است با تعیین دمای تر اندازه گیری نمود. ادواتی که بدین منظور استفاده می‌شود سایکرومتر نامیده می‌شود. سایکرومتر از دو دماسنج تشکیل شده است که یکی از آنها مخزنش دائما مرطوب نگهداشته می‌شود و همان دماسنج تر است. هنگامی که هوا بر روی ادوات مورد نظر جریان می‌یابد فرآیند تبخیر به شرطی که هوای مورد نظر غیر اشباع باشد انجام می‌پذیرد. هوای مجاور دماسنج تر سرد می‌شود زیرا گرمای نهان را جهت فرآیند تبخیر تأمین می‌کند. در نتیجه دماسنج تر دمائی پایین تر از دماسنج خشک را نشان می‌دهد. کاهش دمای تر شاخصی از رطوبت هواست. در این صورت فرمول سایکرومتری رینول (REGNAULT) را می‌توان برای تعیین فشار بخار واقعی بکار برد.




در یک وضعیت خاص ، همه مقادیر معلوم بوده و یا قابل اندازه گیری است. سپس می‌توان سایر شاخصهای رطوبت را تعیین نمود. در حالت کلی ضریب سایکرومتری به طرح سایکرومتر ، سرعت تهویه هوا و دما و رطوبت بستگی دارد. در تهویه‌های کند این ضریب بطور واضحی به سرعت تهویه بستگی دارد. ولی به هر حال هنگامی که سرعت تهویه به 3 الی 5 متر بر ثانیه می‌رسد مقدار این ضریب در دماسنج با اندازه‌های رایج اساسا از سرعت تهویه مستقل می‌شود. در اینصورت در عمل مقدار ضریب سایکرومتری برای همه دماسنجهائی که طرح خوبی دارند، یکسان می‌باشد. در تهویه با سرعتهای زیادتر ، مقدار ضریب سایکرومتری خیلی زیاد به دما و رطوبت بستگی ندارد.

ضرایب سایکرومتری

جداول سایکرومتری مختلفی توسط سازمانهای هواشناسی بر مبنای فرضیات متفاوت با توجه به مقدار ضریب سایکرومتری (A) مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال در مورد سایکرومتر نوع آن فرض بر این است که هوا از روی مخزن با سرعت 4/2 متر بر ثانیه جریان می‌یابد و ضریب سایکرومتری برای دمای دماسنج تر در بالا و پائین صفر درجه سانتیگراد مقدار واحدی دارد. در حالتی که سایکرومتر ساده‌ای در داخل پناهگاه نسب می‌شود در اغلب مواقع فرض بر این است که سرعت متوسط هوای عبور کننده از روی مخزن دماسنجها در حدود 1 الی 5/1 متر بر ثانیه باشد. مقدار A در این سرعت انتخاب می‌شود. این دستورالعمل برای تمام مقاصد هواشناسی رضایتبخش نمی‌باشد. زیرا سرعت جریان واقعی عبور کننده از روی مخازن در پناهگاه اغلب با مقدار در نظر گرفته شده تفاوت فاحش دارد. فاکتور A در دامنه سرعت جریانی که اغلب در داخل پناهگاه اتفاق می‌افتد تغییرات قابل توجه‌ای را نشان می‌دهد.

فرمول سایکرومتری فشار جو (p) را نیز در بر دارد، با وجود این در صورت پایین‌تر بودن ارتفاع ایستگاه از سطح 100 متری نسبت به سطح متوسط دریا ، صحت عمل دیدبانیها ممکن است با در نظر گرفتن مقدار ثابتی برای فشار p عملی گردد. تغییر فشار به اندازه 30 میلی بار هنگامی که مقدار رطوبت نسبی در حدود 50% باشد باعث اختلاف تقریبی یک درصد در رطوبت نسبی می‌شود. هنگامی که دماسنج تر پایین‌تر از نقطه یخبندان ، باید از جداول دیگری استفاده شود و این موضوع بستگی به این دارد که مخزن دماسنج تر از یخ پوشیده است، با آنکه پوششی از قطرات آب فوق سرد دارد. در صورتی که پیوسته اطمینان حاصل شود که مخزن دماسنج تر از یخ پوشیده شده است از همان جداول یخ استفاده می‌شود.

تاثیر بخار آب بر روی دانسیته هوا

جرم اتمی هیدروژن تقریبات برابر واحد جرم اتمی می‌باشد، در حالی که جرم اتمی اکسیژن تقریبا به اندازه 16 برابر آن است. همچنین می‌توان جرم نسبی مولکولها را تعیین نمود. به عنوان مثال ، جرم مولکولی آب (H₂O) در حدود 18 برابر از جرم اتمی واحد جرم بیشتر است.
هوای خشک اختلاطی از گازها بوده و بنابراین چیزی بنام مولکول هوا وجود ندارد، ولی به هر حال می‌توان متوسط جرم مولکولی هوای خشک را تعیین نمود. در سطح متوسط دریا مقدار متوسط جرم مولکولی هوای خشک در حدود 96/28 برابر از جرم اتمی واحد جرم بزرگتر است. باید توجه داشت که جرم مولکولی آب فقط در حدود 8/5 متوسط جرم مولکولی هوای خشک است.

دانسیته هر جسم جرم واحد حجم آن جسم می‌باشد لاکن حجم هر گازی با فشار دما تغییر می‌کند و در نتیجه دانسیته گاز نیز وابسته به این عوامل است. حال چنانچه تعداد مشخصی از مولکولهای هوای خشک توسط تعداد مساوی از مولکولهای آب جایگزین شود در اینصورت جرم هوای مورد نظر تقلیل می‌یابد. بنابراین دانسیته هوای مرطوب کمتر از هوای خشک در شرایط مشابه از نظر فشار و دما می‌باشد.

نشان دهنده های رطوبت

همچنین رطوبت هوا را ممکن است توسط تعدادی از بستگیهای دما نشان داد:

دمای نقطه شبنم (Td)

دمای نقطه شبنم دمایی است که هوای مرطوب برای آنکه نسبت به سطح آب به حد اشباع برسد، بایستی تا آن دما سرد شود. در این فرآیند فشار هوای مرطوب P و نسبت اختلاطr ثابت می‌ماند. باید توجه داشت که در این فرآیند فشار هوا ثابت می‌ماند و هیچ بخار آبی به نمونه هوا اضافه نشده و یا از آن برداشت نمی‌شود. بنابراین نسبت اختلاط هوا ثابت می‌ماند. ولی به هر حال هوا در دمای نقطه شبنم به حد اشباع می‌رسد و بنابراین مقدار نسبت اختلاط مساوی با نسبت اختلاط اشباع در این دما می‌شود. سرد شدن نسبی لایه‌ای از هوا در نزدیکی زمین در هنگام شب ممکن است دمای هوا را تا حد نقطه شبنم برساند. از آن پس از سرد شدن باعث تراکم بخار آب می‌شود. در واقع این میان فرآیند اصلی تشکیل شبنم است.

دمای نقطه شبنم یخی (rf)

نقطه شبنم یخی دمایی است که هوای مرطوب و برای آنکه در مجاورت یخ اشباع شود بایستی تا آن دما سرد شود. در این فرآیند فشار هوای مرطوب p و نسبت اختلاطهای r ثابت می‌ماند.

دمای تر (Tw)

دمای تر پایین‌ترین دمایی است که بسته هوا در فشار ثابت در اثر تبخیر آب بدون آن می‌تواند سرد شود. گرمای نهانی که برای تبخیر آب نیاز است از هوای خشک موجود در بسته هوا تأمین می‌شود. چنانچه هوا بدوا اشباع شده باشد تبخیر نمی‌تواند انجام پذیرد و در نتیجه سرد شدن محیط بوجود نمی‌آورد. در این صورت دمای تر هوای اشباع شده برابر دمای هواست (دمای خشک و تر و نقطه شبنم باهم برابرند). چنانچه هوای مورد نظر بدوا غیر اشباع باشد، نسبت اختلاط در اثر تبخیر آب بدون بسته هوا افزایش می‌یابد. در این صورت چنین هوایی با فشاری بخاری بیشتر از حالت اولیه حالت اشباع می‌رسد. بنابراین دمای تر بیشتر از دمای نقطه شبنم هوای اولیه است. اختلاف بین دمای هوا (منظور دمای خشک است) و دمای تر را کاهش دمای تر می‌گویند. هر چه این کاهش دمای تر بیشتر باشد هوای مربوطه خشک تر است.

مباحث مرتبط با عنوان

• آب و هواشناسی
• آلاینده‌های جوی
• اتمسفر
• ترکیبات جو زمین
• رطوبت نسبی
• فیزیک جو
• فشار بخار
• فشار هوا