METEOROLOGIA GENERALE

UMIDITA’UMIDITA’UMIDITA’UMIDITA’

A cura del Prof. G. ColellaA cura del Prof. G. Colella

ObiettivoObiettivoObiettivoObiettivo

Conoscere le grandezze Conoscere le grandezze igrometriche e il loro legame igrometriche e il loro legame

con la temperatura. Saper con la temperatura. Saper valutare l’importanza valutare l’importanza

dell’umidità nei fenomeni dell’umidità nei fenomeni meteorologicimeteorologici

Argomenti TrattatiArgomenti TrattatiArgomenti TrattatiArgomenti Trattati

Passaggi di stato

Pressione di vapore e legge di Magnus

Principio di Watt

Temperatura di rugiada

Temperatura di brina

Grandezze igrometriche

PASSAGGI DI STATOPASSAGGI DI STATO

CALORE LATENTECALORE LATENTEPROCESSO PASSAGGIO DI

STATO

CALORE LATENTE

EVAPORAZIONEEVAPORAZIONE liquido/vapore - 600 cal/g

CONDENSAZIONECONDENSAZIONE vapore/liquido + 600 cal/g

SOLIDIFICAZIONESOLIDIFICAZIONE liquido/ghiaccio +80 cal/g

FUSIONEFUSIONE ghiaccio/liquido - 80 cal/g

PRESSIONE TOTALEPRESSIONE TOTALE

La pressione totale è la somma delle pressione Parziali.

DEFINIZIONIDEFINIZIONI

Evaporazione: Passaggio del liquido allo stato aeriforme lento e graduale a qualsiasi temperatura in modo spontaneo.

Ebollizione: Passaggio del liquido allo stato aeriforme in modo tumultuoso e rapido. Interessa tutto il liquido, è funzione della pressione esterna ed avviene a temperatura ben definita per ogni sostanza.

Tensione di vapore: è la forza che il fluido esercita su ogni cm2 di superficie delle pareti del recipiente che lo contiene.

SATURAZIONESATURAZIONE

Un vapore si dice saturo quando è in presenza del suo

liquido e se lo stato liquido ed

aeriforme sono in equilibrio.

PRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPORE

1)Recipiente a T=cost. e con acqua.

L’acqua evapora e l’aria del recipiente diventa satura.

2) Aumentando la temperatura (da 20° a 30°) evaporerà altra acqua fina alla saturazione.

3) La pressione di saturazione aumenta

PRESSIONE di VAPORE PRESSIONE di VAPORE eess

Il legame tra temperatura e tensione Il legame tra temperatura e tensione di vapore saturo viene espresso di vapore saturo viene espresso

attraverso la legge diattraverso la legge di

MAGNUSMAGNUS

eS(t) = 6.1 10at/b+t

PRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPORE

La curva mostra La curva mostra l’andamento della l’andamento della pressione di vapore pressione di vapore saturo, rispetto saturo, rispetto all’acqua, in all’acqua, in funzione della funzione della temperatura.temperatura.

DEFINIZIONIDEFINIZIONI

SaturazioneSaturazione: Un vapore si dice saturo quando è in presenza del suo liquido e se lo stato liquido ed aeriforme sono in equilibrio.

Tensione di vapore saturoTensione di vapore saturo:è la forza che il fluido esercita su ogni cm2 di superficie delle pareti del recipiente che lo contiene in condizione di saturazione.

La tensione di vapore saturo dipende dalla temperatura (aumenta all’aumentare della temperatura)

Questo legame è espresso dalla formula di MAGNUS:

es(t) = 6.1 10at/b+t (hPa)

PRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPORE

eS(t) = 6.1 10at/b+t

TEMPERATURA DI RUGIADA tdTEMPERATURA DI RUGIADA td

E’E’ la temperatura alla la temperatura alla quale si deve quale si deve raffreddare, a pressione raffreddare, a pressione di vapore costantedi vapore costante, , l’aria l’aria umida affinché il vapore umida affinché il vapore in essa presente in essa presente raggiunga la raggiunga la saturazionesaturazione..

PRINCIPIO DI WATT

La tensione del vapore saturo, contenuto in un

recipiente a temperatura non uniforme, è uguale alla

tensione di vapore corrispondente alla

temperatura più bassa

TEMPERATURA DI RUGIADATEMPERATURA DI RUGIADA

td fornisce la

quantità di vapore presente nella massa d’aria

Se t = td l’aria è

satura

td è sempre minore o uguale a t

Temperatura di brina tfTemperatura di brina tf

E’ la temperatura alla quale si deve raffreddare l’aria umida affinché diventi satura rispetto al ghiaccio mantenendo costante la pressione di vapore.

Temperatura di bulbo bagnato twTemperatura di bulbo bagnato tw

E’ la temperatura che assumerebbe una massa

d’aria quando, seguendo un processo adiabatico a

pressione costante, venisse portata alla saturazione

mediante evaporazione di acqua a spese del calore ceduto dall’aria stessa.

GRANDEZZE IGROMETRICHEGRANDEZZE IGROMETRICHEGRANDEZZE IGROMETRICHEGRANDEZZE IGROMETRICHE

Umidità Assoluta Ua = Mv/V (gr/m3 )

Umidità Specifica Us = Mv/M (gr/Kg)

Rapporto di Mescolanza r = Mv/ Ma (gr/Kg)

Umidità Relativa Ur = (Mv/ Mvs) 100 (%)

Umidità Assoluta Ua Umidità Assoluta Ua

UUaa = M = Mvv/V/V (gr/m3 )

E’ il rapporto tra la massa di vapore e il volume di aria che lo

contiene.

Non dipende dalla temperatura

Umidità Specifica UsUmidità Specifica Us

UUss = M = Mv v / / MM (gr/Kg)

E’ il rapporto tra la massa di vapore e la massa d’aria che lo contiene

M = Ma + Mv

Us = Mv/M= Mv / Ma + Mv

Umidità Specifica UsUmidità Specifica Us

Umidità Specifica effettiva UUsese = M = Mveve/M/MNon dipende in modo significativo dalla

temperatura.

Umidità Specifica di saturazione UUssss = = MMvsvs/M/M Aumenta con la temperatura anche se non sono

direttamente proporzionali.

Rapporto di Mescolanza rRapporto di Mescolanza r

r = Mr = Mvv/ M/ Maa (gr/Kg)

E’ il rapporto tra la massa di vapore e la massa

d’aria asciutta r è circa uguale a Us perché MMa a è circa = a Mè circa = a M

Umidità Relativa UrUmidità Relativa Ur

UUrr = (M= (Mvv/ / MMvsvs) 100) 100 (%)

Ur = (Use/Uss) 100 (%)

E’ il rapporto tra la massa di vapore effettivamente presente in un

volume d’aria ad una data temperatura, e la massa di vapore

necessaria per saturare quel volume d’aria, alla stessa

temperatura

UMIDITA’ RELATIVAUMIDITA’ RELATIVA

Ur = (Mv/ Mvs) 100

Ur = (e/es) x 100

Ur = (Use/Uss) 100

Umidità Relativa UrUmidità Relativa Ur

Una regola pratica che permette di determinare approssimativamente

la Ur è quella di applicare la seguente formula empirica derivata

dall’esperienza:

Ur = 100% -5(t -td)

IMPORTANTEIMPORTANTE

Legame T, tLegame T, tdd,, UrUr

T è sempre MAGGIORE o UGUALE a td

se T = td Ur = 100% (aria satura)

se T diminuisce e si avvicina a td,

Ur AUMENTA

se T aumenta e si allontana da td,

Ur DIMINUISCE

G. Colella V Edizione, Meteorologia Aeronautica

IBN Editore, 2009, Cap 6.

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA