METEOROLOGIA GENERALE UMIDITA’ A cura del Prof. G. Colella

Obiettivo Conoscere le grandezze igrometriche e il loro legame con la temperatura. Saper valutare l’importanza dell’umidità nei fenomeni meteorologici

Argomenti Trattati Passaggi di stato Pressione di vapore e legge di Magnus Principio di Watt Temperatura di rugiada Temperatura di brina Grandezze igrometriche

PASSAGGI DI STATO

CALORE LATENTE liquido/vapore - 600 cal/g vapore/liquido + 600 cal/g PROCESSO PASSAGGIO DI STATO CALORE LATENTE EVAPORAZIONE liquido/vapore - 600 cal/g CONDENSAZIONE vapore/liquido + 600 cal/g SOLIDIFICAZIONE liquido/ghiaccio +80 cal/g FUSIONE ghiaccio/liquido - 80 cal/g

PRESSIONE TOTALE La pressione totale è la somma delle pressione Parziali.

DEFINIZIONI 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.

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

PRESSIONE 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 es eS(t) = 6.1 10at/b+t Il legame tra temperatura e tensione di vapore saturo viene espresso attraverso la legge di MAGNUS eS(t) = 6.1 10at/b+t

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

DEFINIZIONI Saturazione: 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 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 VAPORE eS(t) = 6.1 10at/b+t

TEMPERATURA DI RUGIADA td E’ la temperatura alla quale si deve raffreddare, a pressione di vapore costante, l’aria umida affinché il vapore in essa presente raggiunga la saturazione.

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 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 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 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 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 Ua = Mv/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 Us Us = Mv / M (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 Us Umidità Specifica effettiva Use = Mve/M Non dipende in modo significativo dalla temperatura. Umidità Specifica di saturazione Uss = Mvs/M Aumenta con la temperatura anche se non sono direttamente proporzionali.

Rapporto di Mescolanza r r = Mv/ Ma (gr/Kg) E’ il rapporto tra la massa di vapore e la massa d’aria asciutta r è circa uguale a Us perché Ma è circa = a M

Umidità Relativa Ur Ur = (Mv/ Mvs) 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’ RELATIVA Ur = (Mv/ Mvs) 100 Ur = (e/es) x 100 Ur = (Use/Uss) 100

Umidità Relativa Ur Ur = 100% -5(t -td) 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)

IMPORTANTE Legame T, td, Ur 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

BIBLIOGRAFIA G. Colella V Edizione, Meteorologia Aeronautica IBN Editore, 2009, Cap 6.