ITN - Luigi Rizzo - Riposto
L’umidità
Lezioni di meteorologia
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• Il vapore acqueo nell’atmosfera
• Evaporazione e tensione di vapore
• Le grandezze igrometricheLe grandezze igrometriche
• Variazione dell’umiditàVariazione dell’umidità
• Misura dell’umiditàMisura dell’umidità
• Effetti dell’umiditàEffetti dell’umidità
Indice degli argomenti
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Il vapore acqueo nell’atmosfera
Il vapore acqueo è presente nell’aria in percentuale variabile. Il valore massimo è del 4%.
Esso è distribuito quasi totalmente nella Troposfera.
Proviene dalla evaporazione delle acque.
Il vapore acqueo è presente nell’aria in percentuale variabile. Il valore massimo è del 4%.
Esso è distribuito quasi totalmente nella Troposfera.
Proviene dalla evaporazione delle acque.
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Evaporazione +600Fusione +80
Il vapore acqueo nell’atmosfera
Tale elemento è il più importante costituente dell’atmosfera, principalmente perché l’acqua, alle temperature terrestri, passa facilmente dallo stato liquido a quello di vapore con notevole assorbimento o liberazione di calore.
Tale elemento è il più importante costituente dell’atmosfera, principalmente perché l’acqua, alle temperature terrestri, passa facilmente dallo stato liquido a quello di vapore con notevole assorbimento o liberazione di calore.
Stato solido(Ghiaccio)
Stato liquido(Acqua)
Stato gassoso(Vapore)
Sublimazione + 680
Sublimazione - 680
Condensazione - 600
Solidificazione-80
I passaggi di stato da sinistra a destra avvengono con assorbimento di calore; da destra a sinistra con liberazione di energia
I passaggi di stato da sinistra a destra avvengono con assorbimento di calore; da destra a sinistra con liberazione di energia
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Evaporazione +600Fusione +80
Il vapore acqueo nell’atmosfera
Poiché nei passaggi di stato la temperatura non varia, il calore assorbito o ceduto è detto CALORE LATENTE, mentre se lo stato di aggregazione non cambia, la temperatura varia ed il calore è detto SENSIBILE.
Poiché nei passaggi di stato la temperatura non varia, il calore assorbito o ceduto è detto CALORE LATENTE, mentre se lo stato di aggregazione non cambia, la temperatura varia ed il calore è detto SENSIBILE.
Stato solido(Ghiaccio)
Stato liquido(Acqua)
Stato gassoso(Vapore)
Sublimazione + 680
Sublimazione - 680
Condensazione - 600
Solidificazione-80
Il passaggio dall’acqua a vapore avviene con assorbimento di una enorme quantità di calore, circa 600 Kcal/Kg di acqua. Tale calore latente di evaporazione viene successivamente ceduto nella fase di condensazione.
Il passaggio dall’acqua a vapore avviene con assorbimento di una enorme quantità di calore, circa 600 Kcal/Kg di acqua. Tale calore latente di evaporazione viene successivamente ceduto nella fase di condensazione.
Il vapore acqueo interviene in tutti i processi che portano alla formazione delle idrometeore e che danno luogo al ciclo idrologico
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Evaporazione e tensione di vaporeDall’esperienza sappiamo che la quantità di vapore acqueo che può essere contenuto in una massa d’aria dipende dalla temperatura.
Più alta è la temperatura maggiore risulta tale quantità.
Dall’esperienza sappiamo che la quantità di vapore acqueo che può essere contenuto in una massa d’aria dipende dalla temperatura.
Più alta è la temperatura maggiore risulta tale quantità.
L’evaporazione inizia quando in un liquido le molecole raggiungono una energia tale da vincere le forze di attrazione e riescono a lasciare la superficie liquida formando vapore nello spazio sovrastante.
L’evaporazione inizia quando in un liquido le molecole raggiungono una energia tale da vincere le forze di attrazione e riescono a lasciare la superficie liquida formando vapore nello spazio sovrastante.
Alcune molecole ricadono lungo la superficie e il processo continua fino a quando non si raggiunge un equilibrio dinamico con le molecole che lasciano il liquido. In tal caso si dice che il vapore è saturo
Alcune molecole ricadono lungo la superficie e il processo continua fino a quando non si raggiunge un equilibrio dinamico con le molecole che lasciano il liquido. In tal caso si dice che il vapore è saturo
Evaporazione Saturazione
Evaporazione e tensione di vaporeSe immaginiamo che tutto il vapore che si va formando non venga rimosso dalla superficie liquida , sarà facile dedurre che ad un certo punto il vapore raggiungerà una pressione tale per cui nessuna altra molecola potrà aggiungersi a quelle già esistenti, senza che un’altra le faccia spazio.
La pressione esercitata dal vapore nell’ambiente si chiama “pressione di saturazione del vapore” o “Tensione del vapore saturo”
La tensione di Vapore saturo dipende dalla temperatura.
Se immaginiamo che tutto il vapore che si va formando non venga rimosso dalla superficie liquida , sarà facile dedurre che ad un certo punto il vapore raggiungerà una pressione tale per cui nessuna altra molecola potrà aggiungersi a quelle già esistenti, senza che un’altra le faccia spazio.
La pressione esercitata dal vapore nell’ambiente si chiama “pressione di saturazione del vapore” o “Tensione del vapore saturo”
La tensione di Vapore saturo dipende dalla temperatura.
SaturazioneEvaporazioneT
ensi
one
di v
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eUna volta raggiunta la saturazione solo un aumento della temperatura può permettere una nuova aggiunta di vapore.
Infatti, con l’aumento della temperatura la densità del gas diminuisce ed aumenta la disponibilità dello spazio creandosi il posto per altre molecole.
Si ha, in parole povere uno spostamento dell’equilibrio a favore dell’evaporazione in quanto altre molecole andrebbero ad aggiungersi a quelle preesistenti fino a raggiungere un nuovo stato di saturazione.
Una volta raggiunta la saturazione solo un aumento della temperatura può permettere una nuova aggiunta di vapore.
Infatti, con l’aumento della temperatura la densità del gas diminuisce ed aumenta la disponibilità dello spazio creandosi il posto per altre molecole.
Si ha, in parole povere uno spostamento dell’equilibrio a favore dell’evaporazione in quanto altre molecole andrebbero ad aggiungersi a quelle preesistenti fino a raggiungere un nuovo stato di saturazione.
Evaporazione e tensione di vapore
Si vede dalla figura che, approssimativamente, per ogni 10 gradi di aumento della temperatura la tensione si raddoppia
Si vede dalla figura che, approssimativamente, per ogni 10 gradi di aumento della temperatura la tensione si raddoppia
Ten
sion
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vap
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Il grafico a lato rappresenta la curva empirica che dà la variazione di e (Tensione) al variare di T (Temperatura)
Il grafico a lato rappresenta la curva empirica che dà la variazione di e (Tensione) al variare di T (Temperatura)
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Le grandezze igrometriche
La quantità di vapore acqueo presente nell’aria si può esprimere in diversi modi utilizzando le seguenti grandezze igrometriche :
Umidità assoluta
Umidità relativa
Umidità specifica
La quantità di vapore acqueo presente nell’aria si può esprimere in diversi modi utilizzando le seguenti grandezze igrometriche :
Umidità assoluta
Umidità relativa
Umidità specifica
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Le grandezze igrometriche
L’Umidità assoluta rappresenta la massa di vapore per metro cubo di aria umida. In termini di tensione di vapore si può definire come la tensione che il vapore esercita in un metro cubo di aria. Essa si esprime in g/m3. Tale grandezza è usata per descrivere le caratteristiche dell’umidità di una grande massa d’aria.
L’Umidità assoluta rappresenta la massa di vapore per metro cubo di aria umida. In termini di tensione di vapore si può definire come la tensione che il vapore esercita in un metro cubo di aria. Essa si esprime in g/m3. Tale grandezza è usata per descrivere le caratteristiche dell’umidità di una grande massa d’aria.
L’Umidità assoluta di una massa d’aria cresce rapidamente con il crescere della temperatura
L’Umidità assoluta di una massa d’aria cresce rapidamente con il crescere della temperatura
L’Umidità assoluta è un parametro geografico che può essere applicato dalle regioni polari alle equatoriali. E’ una misura della quantità d’acqua che può essere sottratta all’atmosfera sotto forma di precipitazioni.
L’Umidità assoluta è un parametro geografico che può essere applicato dalle regioni polari alle equatoriali. E’ una misura della quantità d’acqua che può essere sottratta all’atmosfera sotto forma di precipitazioni.
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Le grandezze igrometriche
Le figure a lato mostrano come varia L’Umidità assoluta con la latitudine e in che relazione sta con la temperatura media dell’aria di superficie.
Le figure a lato mostrano come varia L’Umidità assoluta con la latitudine e in che relazione sta con la temperatura media dell’aria di superficie.
I due tracciati sono simili perché la capacità dell’aria di contenere vapore d’acqua è determinata dalla temperatura
I due tracciati sono simili perché la capacità dell’aria di contenere vapore d’acqua è determinata dalla temperatura
La curva dell’umidità assoluta mostra chiaramente che i valori più alti sono per la zona equatoriale, mentre verso i poli i valori diminuiscono rapidamente.
Questa curva rappresenta abbastanza fedelmente l’andamento dell’insolazione
La curva dell’umidità assoluta mostra chiaramente che i valori più alti sono per la zona equatoriale, mentre verso i poli i valori diminuiscono rapidamente.
Questa curva rappresenta abbastanza fedelmente l’andamento dell’insolazione
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L’Umidità Specifica rappresenta la massa di vapore presente in un Kg di aria umida. In termini di pressioni si può scrivere :
Dove “e” è la tensione di vapore e “p” la pressione atmosferica.
Essa si esprime in g/Kg
L’Umidità Specifica rappresenta la massa di vapore presente in un Kg di aria umida. In termini di pressioni si può scrivere :
Dove “e” è la tensione di vapore e “p” la pressione atmosferica.
Essa si esprime in g/Kg
Le grandezze igrometriche
Se l’aria che possiede l’umidità specifica “q”, spostandosi da una regione all’altra della terra subisce espansioni o compressioni, riscaldamenti o raffreddamenti, senza che si verificano in essa evaporazione o condensazione, essa conserverà sempre la stessa umidità specifica “q”. Non è variata, infatti, né la massa dell’aria né quella del vapore.
Se l’aria che possiede l’umidità specifica “q”, spostandosi da una regione all’altra della terra subisce espansioni o compressioni, riscaldamenti o raffreddamenti, senza che si verificano in essa evaporazione o condensazione, essa conserverà sempre la stessa umidità specifica “q”. Non è variata, infatti, né la massa dell’aria né quella del vapore.
q =0,622 e
p
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L’Umidità relativa è data dal rapporto tra la quantità di vapore presente nell’aria e la quantità massima che l’ambiente può contenere alla medesima temperatura.
Si può esprimere anche come il rapporto fra la tensione che il vapore esercita realmente e la tensione di saturazione che potrebbe raggiungere a quella temperatura “T”
L’Umidità relativa è data dal rapporto tra la quantità di vapore presente nell’aria e la quantità massima che l’ambiente può contenere alla medesima temperatura.
Si può esprimere anche come il rapporto fra la tensione che il vapore esercita realmente e la tensione di saturazione che potrebbe raggiungere a quella temperatura “T”
Le grandezze igrometriche
Per es. una umidità relativa del 10% sta ad indicare che il vapore esercita nell’aria una tensione che è solo la decima parte di quella che potrebbe raggiungere a quella temperatura per saturarsi. Esso è, dunque, ben lontano dalle condizioni di saturazione.
All’aumentare della temperatura diminuisce l’umidità. Viceversa essa aumenta al diminuire della temperatura.
Per es. una umidità relativa del 10% sta ad indicare che il vapore esercita nell’aria una tensione che è solo la decima parte di quella che potrebbe raggiungere a quella temperatura per saturarsi. Esso è, dunque, ben lontano dalle condizioni di saturazione.
All’aumentare della temperatura diminuisce l’umidità. Viceversa essa aumenta al diminuire della temperatura.
U = eE
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Variazione dell’umidità
L’Umidità assoluta varia negli strati bassi dell’atmosfera.
I valori normali di tale parametro evidenziano un andamento legato alle variazioni periodiche della temperatura.
Essa è massima in estate e minima in inverno ed ha un valore variabile da :
19.5 g/m3 equatore
10.0 g/m3 latitudini medie
03.0 g/m3 regioni artiche
L’Umidità assoluta varia negli strati bassi dell’atmosfera.
I valori normali di tale parametro evidenziano un andamento legato alle variazioni periodiche della temperatura.
Essa è massima in estate e minima in inverno ed ha un valore variabile da :
19.5 g/m3 equatore
10.0 g/m3 latitudini medie
03.0 g/m3 regioni artiche
19.5 g/m3
10.0 g/m3
03.0 g/m3
Variazione dell’umidità
Le variazioni dell’umidità relativa sono general-mente inverse da quelle della temperatura.
L’escursione diurna registra, infatti, un minimo in corrispondenza della massima temperatura ed un massimo all’alba.
Le variazioni dell’umidità relativa sono general-mente inverse da quelle della temperatura.
L’escursione diurna registra, infatti, un minimo in corrispondenza della massima temperatura ed un massimo all’alba.
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Effetti dell’umiditàL’Umidità esercita un’influenza determinante su alcune sensazioni fisiologiche e sulla conservazione di merci organiche e deperibili.
L’Umidità esercita un’influenza determinante su alcune sensazioni fisiologiche e sulla conservazione di merci organiche e deperibili.
Il corpo umano avverte sensazioni di insofferenza in presenza di un eccesso di umidità e di caldo.
Il corpo umano avverte sensazioni di insofferenza in presenza di un eccesso di umidità e di caldo.
L’Umidità è anche causa di danni alle merci perché può generare muffa, il germoglio del grano, corrosione di metalli, alterazione di prodotto chimici.
La condensazione dell’umidità si può avere direttamente sul carico o attraverso il fenomeno della parete fredda.
I carichi igroscopici, quelli deperibili e quelli che generano gas sono particolarmente sensibili all’umidità.
L’Umidità è anche causa di danni alle merci perché può generare muffa, il germoglio del grano, corrosione di metalli, alterazione di prodotto chimici.
La condensazione dell’umidità si può avere direttamente sul carico o attraverso il fenomeno della parete fredda.
I carichi igroscopici, quelli deperibili e quelli che generano gas sono particolarmente sensibili all’umidità. Zone di confort termo-igrometrico
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Effetti dell’umiditàL’Umidità esercita un’influenza determinante su alcune sensazioni termiche del corpo umano. Il nostro corpo, infatti, per mantenere costante la sua temperatura deve disperdere nell’ambiente le calorie prodotte in eccedenza.
L’Umidità esercita un’influenza determinante su alcune sensazioni termiche del corpo umano. Il nostro corpo, infatti, per mantenere costante la sua temperatura deve disperdere nell’ambiente le calorie prodotte in eccedenza.
La dispersione del calore avviene attraverso la pelle per convezione, per irraggiamento e mediante l’evaporazione del sudore.
La perdita di calore con il sudore è condizionata dall’umidità dell’aria.
La dispersione del calore avviene attraverso la pelle per convezione, per irraggiamento e mediante l’evaporazione del sudore.
La perdita di calore con il sudore è condizionata dall’umidità dell’aria.
In assenza di vento, quanto maggior è l’umidità relativa dell’aria che avvolge il corpo umano, tanto minore sarà l’evaporazione del sudore.
Quando l’umidità relativa raggiunge il 100% non può esservi evaporazione
In assenza di vento, quanto maggior è l’umidità relativa dell’aria che avvolge il corpo umano, tanto minore sarà l’evaporazione del sudore.
Quando l’umidità relativa raggiunge il 100% non può esservi evaporazione
T° | U% 20 60 100
35 27 31 35
30 23 27 30
25 20 23 25
20 17 18 20
15 13 14 15
T° | U% 20 60 100
35 25 28 33
30 21 24 27
25 17 19 20
20 13 13.5 14
15 07 7.3 7.5
Valori in °C delle temperature di effetto con calma di vento
Valori in °C delle temperature di effetto con calma di vento
Valori in °C delle temperature di effetto con venti di 3m/sec
Valori in °C delle temperature di effetto con venti di 3m/sec