ITN - Luigi Rizzo - Riposto Lezioni di meteorologia L’umidità ITN - Luigi Rizzo - Riposto

Indice degli argomenti Il vapore acqueo nell’atmosfera Evaporazione e tensione di vapore Le grandezze igrometriche Variazione dell’umidità Misura dell’umidità Effetti dell’umidità ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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. ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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. I passaggi di stato da sinistra a destra avvengono con assorbimento di calore; da destra a sinistra con liberazione di energia Sublimazione + 680 Evaporazione +600 Stato solido (Ghiaccio) Fusione +80 Stato liquido (Acqua) Stato gassoso (Vapore) Solidificazione-80 Condensazione - 600 Sublimazione - 680 ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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. 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. Sublimazione + 680 Evaporazione +600 Stato solido (Ghiaccio) Fusione +80 Stato liquido (Acqua) Stato gassoso (Vapore) Solidificazione-80 Condensazione - 600 Sublimazione - 680 Il vapore acqueo interviene in tutti i processi che portano alla formazione delle idrometeore e che danno luogo al ciclo idrologico ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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Evaporazione e tensione di vapore 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. 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 ITN - Luigi Rizzo - Riposto

Evaporazione e tensione di vapore 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. Tensione di vapore 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 Saturazione

Evaporazione e tensione di vapore Il grafico a lato rappresenta la curva empirica che dà la variazione di e (Tensione) al variare di T (Temperatura) Si vede dalla figura che, approssimativamente, per ogni 10 gradi di aumento della temperatura la tensione si raddoppia Tensione di vapore

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 ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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 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 di una massa d’aria cresce rapidamente con il crescere della temperatura ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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. 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 ITN - Luigi Rizzo - Riposto

Le grandezze igrometriche 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 0,622 e q = p 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. ITN - Luigi Rizzo - Riposto

e Le grandezze igrometriche U = E 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” e U = E 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. ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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 03.0 g/m3 10.0 g/m3 19.5 g/m3 ITN - Luigi Rizzo - Riposto

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.

Zone di confort termo-igrometrico Effetti dell’umidità 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. 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 ITN - Luigi Rizzo - Riposto

ITN - Luigi Rizzo - Riposto Effetti dell’umidità 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. T° | U% 20 60 100 35 27 31 30 23 25 17 18 15 13 14 Valori in °C delle temperature di effetto con calma di vento 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. T° | U% 20 60 100 35 25 28 33 30 21 24 27 17 19 13 13.5 14 15 07 7.3 7.5 Valori in °C delle temperature di effetto con venti di 3m/sec 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 ITN - Luigi Rizzo - Riposto