ITN - Luigi Rizzo - Riposto Lumidità Lezioni di meteorologia.

ITN - Luigi Rizzo - Riposto

L’umidità

Lezioni di meteorologia


• 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


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.


Evaporazione +600Fusione +80


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


Evaporazione +600Fusione +80


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


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

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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

e di

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)


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



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.



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


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


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


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”


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


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.


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


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

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