M00.12 – Umidità atmosferica e psicrometria¶
1. Obiettivi della lezione¶
Al termine di questa lezione sarai in grado di:
- comprendere il significato del vapore acqueo nell'atmosfera;
- distinguere umidità assoluta, specifica e relativa;
- comprendere il rapporto di mescolanza;
- conoscere la pressione parziale del vapore acqueo;
- comprendere la pressione di saturazione;
- calcolare l'umidità relativa;
- comprendere il punto di rugiada;
- interpretare il deficit di saturazione;
- conoscere i principi fondamentali della psicrometria;
- riconoscere i principali strumenti di misura dell'umidità;
- collegare l'umidità alla formazione di nebbia, nubi e precipitazioni.
2. Il vapore acqueo nell'atmosfera¶
L'atmosfera contiene una quantità variabile di vapore acqueo.
Il vapore acqueo è la componente gassosa dell'acqua presente nell'aria.
La sua concentrazione varia sensibilmente in funzione di:
- temperatura;
- disponibilità di acqua sulla superficie terrestre;
- evaporazione;
- traspirazione delle piante;
- movimenti delle masse d'aria;
- processi di condensazione e precipitazione.
La quantità di vapore acqueo è generalmente maggiore nelle regioni calde e umide e minore nelle regioni fredde.
Il vapore acqueo è importante perché:
- contribuisce all'effetto serra naturale;
- partecipa al ciclo dell'acqua;
- trasporta energia attraverso il calore latente;
- permette la formazione delle nubi;
- contribuisce allo sviluppo delle precipitazioni;
- influenza la densità dell'aria.
2.1 Il ciclo dell'acqua¶
L'acqua presente sulla superficie terrestre può evaporare per effetto dell'energia ricevuta.
Il vapore viene trasportato dall'atmosfera attraverso i movimenti dell'aria.
Quando le condizioni diventano favorevoli, il vapore condensa o deposita formando goccioline liquide o cristalli di ghiaccio.
Le particelle possono crescere e successivamente cadere sotto forma di precipitazioni.
L'acqua ritorna quindi al suolo, ai mari e alle acque interne.
Il ciclo comprende:
- evaporazione;
- evapotraspirazione;
- trasporto atmosferico;
- condensazione e deposizione;
- formazione delle nubi;
- precipitazione;
- infiltrazione e ruscellamento;
- ritorno alle acque superficiali.
3. Pressione atmosferica e pressione parziale del vapore¶
L'aria è una miscela di gas.
I principali componenti dell'aria secca sono:
- azoto;
- ossigeno;
- argon;
- anidride carbonica e altri gas in quantità minori.
Il vapore acqueo costituisce una componente variabile.
Secondo la legge di Dalton, la pressione totale di una miscela di gas ideali è la somma delle pressioni parziali dei singoli componenti.
La relazione è:
p = p1 + p2 + p3 + ... + pe
Dove:
- p = pressione totale;
- p1, p2, p3 = pressioni parziali dei componenti;
- pe = pressione parziale del vapore acqueo.
La pressione parziale del vapore acqueo è la pressione che il vapore eserciterebbe se occupasse da solo il volume della miscela, alla stessa temperatura.
In meteorologia viene indicata generalmente con la lettera e.
La pressione parziale del vapore è una grandezza fondamentale per descrivere lo stato di umidità dell'aria.
4. Pressione di saturazione¶
La pressione di saturazione è la pressione parziale massima del vapore acqueo in equilibrio con una superficie piana di acqua liquida o ghiaccio, a una determinata temperatura.
Viene indicata frequentemente con:
es
La pressione di saturazione dipende fortemente dalla temperatura.
Quando la temperatura aumenta, aumenta anche la pressione di saturazione.
Quando la temperatura diminuisce, la pressione di saturazione diminuisce.
Questo significa che aria calda e aria fredda possono trovarsi in condizioni di saturazione con differenti quantità di vapore acqueo.
4.1 Valori indicativi¶
Pressione di saturazione rispetto all'acqua liquida:
| Temperatura | Pressione di saturazione approssimativa |
|---|---|
| -10 °C | 2,86 hPa |
| 0 °C | 6,11 hPa |
| 10 °C | 12,27 hPa |
| 20 °C | 23,38 hPa |
| 25 °C | 31,67 hPa |
| 30 °C | 42,46 hPa |
| 40 °C | 73,85 hPa |
I valori sono approssimativi e si riferiscono alla saturazione rispetto all'acqua liquida.
Sotto 0 °C è necessario distinguere la saturazione rispetto all'acqua sopraffusa da quella rispetto al ghiaccio.
4.2 Perché la temperatura è importante¶
Immaginiamo due masse d'aria:
- una a 10 °C;
- una a 30 °C.
La massa d'aria più calda può raggiungere la saturazione con una pressione parziale del vapore molto più elevata.
Non significa che l'aria calda contenga necessariamente più vapore: significa che può contenerne una quantità maggiore prima di raggiungere la saturazione, a parità delle altre condizioni.
5. Umidità assoluta¶
L'umidità assoluta è il rapporto tra la massa di vapore acqueo presente e il volume occupato dalla miscela.
La formula è:
ρv = mv / V
Dove:
- ρv = densità o concentrazione massica del vapore acqueo;
- mv = massa del vapore acqueo, in grammi o chilogrammi;
- V = volume dell'aria, in m³.
L'unità di misura più utilizzata è:
g/m³
5.1 Esempio numerico¶
In un volume di 2 m³ sono presenti 20 g di vapore acqueo.
Calcolo:
ρv = 20 / 2
ρv = 10 g/m³
L'umidità assoluta è 10 g/m³.
5.2 Limiti dell'umidità assoluta¶
L'umidità assoluta dipende dal volume occupato dal gas.
Se una massa d'aria si espande o si comprime, la sua umidità assoluta può cambiare anche senza aggiungere o sottrarre vapore.
Per questo motivo in meteorologia si utilizzano frequentemente anche altre grandezze, come il rapporto di mescolanza e l'umidità specifica.
6. Rapporto di mescolanza¶
Il rapporto di mescolanza indica la massa di vapore acqueo presente rispetto alla massa di aria secca.
La formula è:
r = mv / md
Dove:
- r = rapporto di mescolanza;
- mv = massa del vapore acqueo;
- md = massa dell'aria secca.
Può essere espresso in kg/kg oppure, più frequentemente nei valori meteorologici, in g/kg.
6.1 Esempio¶
Una massa d'aria contiene:
- 8 g di vapore acqueo;
- 1 kg di aria secca.
Il rapporto di mescolanza è:
r = 8 / 1
r = 8 g/kg
La massa d'aria contiene 8 grammi di vapore per ogni chilogrammo di aria secca.
6.2 Significato meteorologico¶
Il rapporto di mescolanza è utile perché, in una trasformazione senza scambi di vapore, rimane approssimativamente costante anche quando la massa d'aria cambia volume e pressione.
Può invece cambiare in presenza di:
- evaporazione;
- condensazione;
- mescolamento con altre masse d'aria;
- precipitazione e altri processi di scambio di acqua.
7. Umidità specifica¶
L'umidità specifica è il rapporto tra la massa di vapore acqueo e la massa totale dell'aria umida.
La formula è:
q = mv / (md + mv)
Dove:
- q = umidità specifica;
- mv = massa del vapore acqueo;
- md = massa dell'aria secca.
Si esprime generalmente in g/kg oppure kg/kg.
Il rapporto di mescolanza e l'umidità specifica sono grandezze simili, ma non identiche.
La relazione tra le due è:
q = r / (1 + r)
Questa formula richiede che r e q siano espressi in unità coerenti, per esempio kg/kg.
7.1 Esempio¶
Una massa d'aria contiene:
- 10 g di vapore acqueo;
- 990 g di aria secca.
La massa totale è:
10 + 990 = 1000 g
L'umidità specifica è:
q = 10 / 1000
q = 0,01 kg/kg
Convertendo:
q = 10 g/kg
7.2 Differenza tra rapporto di mescolanza e umidità specifica¶
| Grandezza | Definizione |
|---|---|
| Rapporto di mescolanza | Massa di vapore / massa di aria secca |
| Umidità specifica | Massa di vapore / massa totale dell'aria umida |
Per valori piccoli di umidità, le due grandezze assumono valori numericamente molto simili.
8. Umidità relativa¶
L'umidità relativa è il rapporto tra la pressione parziale effettiva del vapore acqueo e la pressione di saturazione alla stessa temperatura.
La formula è:
UR = (e / es) × 100
Dove:
- UR = umidità relativa, in percentuale;
- e = pressione parziale effettiva del vapore;
- es = pressione di saturazione alla temperatura dell'aria.
8.1 Esempio numerico¶
Consideriamo aria con:
- pressione parziale del vapore = 12 hPa;
- pressione di saturazione = 24 hPa.
Calcolo:
UR = (12 / 24) × 100
UR = 50%
L'umidità relativa è del 50%.
8.2 Che cosa significa il 100% di umidità relativa¶
Quando l'umidità relativa raggiunge il 100%, l'aria è satura rispetto alla superficie di riferimento considerata.
Questo significa che la pressione parziale del vapore ha raggiunto la pressione di saturazione.
La saturazione non significa che l'aria sia composta interamente da acqua.
Significa che, a quella temperatura, il vapore ha raggiunto la condizione di equilibrio con acqua liquida o ghiaccio.
8.3 Perché l'umidità relativa cambia durante la giornata¶
L'umidità relativa dipende sia dalla quantità effettiva di vapore sia dalla temperatura.
Se la quantità di vapore rimane approssimativamente costante:
- quando la temperatura aumenta, l'umidità relativa tende a diminuire;
- quando la temperatura diminuisce, l'umidità relativa tende ad aumentare.
Per questo motivo l'umidità relativa spesso raggiunge valori elevati nelle ore più fredde e valori più bassi nelle ore più calde.
Non è una regola assoluta: evaporazione, ventilazione e mescolamento possono modificare anche la quantità di vapore presente.
8.4 Umidità relativa e percezione del caldo¶
L'umidità relativa influenza la capacità del corpo umano di raffreddarsi attraverso l'evaporazione del sudore.
Con umidità elevata l'evaporazione del sudore diventa meno efficace.
Di conseguenza il caldo può essere percepito come più intenso.
La sensazione termica dipende anche da temperatura, vento, radiazione solare, abbigliamento e condizioni individuali.
9. Punto di rugiada¶
Il punto di rugiada è la temperatura alla quale l'aria raggiunge la saturazione durante un raffreddamento a pressione pressoché costante, senza aggiunta o sottrazione di vapore acqueo.
Viene indicato frequentemente con Td.
Se l'aria si raffredda fino al punto di rugiada, l'umidità relativa raggiunge il 100%.
Un ulteriore raffreddamento può favorire la condensazione, se sono presenti nuclei di condensazione.
9.1 Esempio¶
Consideriamo una massa d'aria con:
- temperatura = 20 °C;
- punto di rugiada = 12 °C.
La differenza tra temperatura e punto di rugiada è:
20 - 12 = 8 °C
L'aria deve raffreddarsi di circa 8 °C, nelle condizioni ipotizzate, per raggiungere la saturazione.
9.2 Depressione del punto di rugiada¶
La differenza tra temperatura dell'aria e punto di rugiada viene chiamata depressione del punto di rugiada.
D = T - Td
Dove:
- D = depressione del punto di rugiada;
- T = temperatura dell'aria;
- Td = temperatura del punto di rugiada.
Una differenza piccola indica generalmente aria vicina alla saturazione.
Una differenza grande indica generalmente aria più lontana dalla saturazione.
9.3 Il punto di rugiada come indicatore di umidità¶
Il punto di rugiada è spesso più utile dell'umidità relativa per valutare il contenuto effettivo di vapore.
Due località possono avere entrambe il 70% di umidità relativa, ma punti di rugiada differenti.
La località con punto di rugiada più elevato presenta generalmente una maggiore quantità di vapore acqueo nell'aria, a parità delle altre condizioni di confronto.
10. Deficit di saturazione¶
Il deficit di saturazione indica la differenza tra pressione di saturazione e pressione parziale effettiva del vapore.
La formula è:
D = es - e
Dove:
- D = deficit di saturazione;
- es = pressione di saturazione;
- e = pressione parziale effettiva del vapore.
Si esprime nelle stesse unità della pressione, normalmente hPa.
10.1 Esempio¶
Consideriamo:
- es = 25 hPa;
- e = 15 hPa.
Calcolo:
D = 25 - 15
D = 10 hPa
Il deficit di saturazione è 10 hPa.
Quando il deficit si avvicina a zero, l'aria si avvicina alla saturazione.
11. Relazione tra pressione del vapore e rapporto di mescolanza¶
Per aria umida trattata come miscela di gas ideali, il rapporto di mescolanza può essere calcolato utilizzando la pressione parziale del vapore.
La relazione è:
r = 0,622 × e / (p - e)
Dove:
- r = rapporto di mescolanza, in kg/kg;
- e = pressione parziale del vapore;
- p = pressione atmosferica totale;
- 0,622 = rapporto tra le costanti specifiche dei gas per aria secca e vapore acqueo.
Le pressioni devono essere espresse nella stessa unità.
11.1 Esempio numerico¶
Consideriamo:
- pressione atmosferica = 1000 hPa;
- pressione parziale del vapore = 15 hPa.
Calcolo:
r = 0,622 × 15 / (1000 - 15)
r = 9,33 / 985
r ≈ 0,00947 kg/kg
Convertendo:
r ≈ 9,47 g/kg
Il rapporto di mescolanza è circa 9,47 g/kg.
12. Psicrometria¶
La psicrometria è la disciplina che studia le proprietà termodinamiche dell'aria umida.
Permette di determinare o stimare:
- temperatura dell'aria;
- umidità relativa;
- punto di rugiada;
- pressione parziale del vapore;
- rapporto di mescolanza;
- umidità specifica;
- temperatura di bulbo umido.
La psicrometria viene utilizzata in meteorologia, climatizzazione, agricoltura, industria alimentare e conservazione dei materiali.
12.1 Temperatura di bulbo secco¶
La temperatura di bulbo secco è la normale temperatura dell'aria misurata con un termometro schermato dalla radiazione e adeguatamente ventilato.
È la temperatura che viene normalmente indicata nelle osservazioni meteorologiche.
12.2 Temperatura di bulbo umido¶
La temperatura di bulbo umido viene misurata con un termometro il cui bulbo è avvolto da una garza mantenuta umida e attraversata da aria.
L'evaporazione dell'acqua sottrae energia al bulbo e ne abbassa la temperatura.
In condizioni ordinarie:
- bulbo umido e bulbo secco possono avere temperature differenti;
- quando l'aria è satura, le due temperature tendono a coincidere.
La differenza tra temperatura di bulbo secco e temperatura di bulbo umido fornisce informazioni sullo stato di umidità dell'aria.
12.3 Esempio¶
Un osservatore rileva:
- temperatura di bulbo secco = 25 °C;
- temperatura di bulbo umido = 19 °C.
La differenza psicrometrica è:
25 - 19 = 6 °C
Questa differenza indica che l'aria non è satura.
Per ricavare con precisione l'umidità relativa occorre utilizzare una formula psicrometrica o una tabella appropriata, tenendo conto anche della pressione atmosferica e della ventilazione dello strumento.
13. Il diagramma psicrometrico¶
Il diagramma psicrometrico rappresenta graficamente le principali proprietà dell'aria umida.
Può contenere:
- temperatura di bulbo secco;
- rapporto di mescolanza;
- umidità relativa;
- temperatura di bulbo umido;
- entalpia;
- volume specifico;
- curva di saturazione.
Il diagramma permette di individuare lo stato dell'aria e di analizzare le trasformazioni che subisce.
È utilizzato soprattutto negli impianti di climatizzazione, ma i suoi principi sono utili anche per comprendere i processi atmosferici.
13.1 La curva di saturazione¶
La curva di saturazione rappresenta le condizioni nelle quali l'umidità relativa è pari al 100%.
Allontanandosi dalla curva, l'aria si trova in condizioni di insaturazione.
13.2 Interpretazione di un processo di raffreddamento¶
Quando una massa d'aria viene raffreddata senza modificare sensibilmente il contenuto di vapore:
- la temperatura diminuisce;
- la pressione di saturazione diminuisce;
- l'umidità relativa aumenta;
- si può raggiungere la saturazione.
Se il raffreddamento continua, può iniziare la condensazione.
14. Gli strumenti per misurare l'umidità¶
14.1 Igrometro¶
L'igrometro è uno strumento utilizzato per misurare l'umidità dell'aria.
Esistono diverse tecnologie:
- sensori capacitivi;
- sensori resistivi;
- sensori a polimero;
- strumenti meccanici;
- strumenti elettronici.
Gli igrometri digitali sono comunemente presenti nelle stazioni meteorologiche domestiche.
14.2 Psicrometro¶
Lo psicrometro è uno strumento che utilizza due termometri:
- termometro a bulbo secco;
- termometro a bulbo umido.
La differenza tra le due temperature permette di determinare l'umidità relativa attraverso apposite tabelle o formule.
14.3 Psicrometro ventilato¶
Lo psicrometro ventilato garantisce il passaggio controllato di aria intorno ai termometri.
La ventilazione è importante perché influenza l'evaporazione dal bulbo umido e quindi la qualità della misura.
14.4 Sensori elettronici¶
Le moderne stazioni meteorologiche utilizzano spesso sensori elettronici di umidità relativa.
I sensori possono registrare automaticamente:
- umidità relativa;
- temperatura;
- punto di rugiada calcolato;
- andamento temporale dell'umidità.
La qualità della misura dipende dalla taratura, dalla protezione dalla radiazione e dalla corretta installazione.
15. Applicazioni meteorologiche¶
15.1 Formazione della rugiada¶
Durante la notte il terreno perde energia per irraggiamento e si raffredda.
L'aria a contatto con la superficie può raffreddarsi fino al punto di rugiada.
Il vapore acqueo condensa sulle superfici formando goccioline.
Questo fenomeno viene chiamato rugiada.
Se la temperatura della superficie scende sotto il punto di congelamento, può formarsi brina attraverso il deposito diretto del vapore o il congelamento delle goccioline.
15.2 Formazione della nebbia¶
La nebbia è costituita da minuscole goccioline d'acqua sospese nell'aria in prossimità del suolo.
Si forma quando l'aria raggiunge condizioni di saturazione e si sviluppa condensazione.
Le cause principali possono essere:
- raffreddamento per irraggiamento;
- passaggio di aria umida sopra una superficie più fredda;
- mescolamento di masse d'aria con caratteristiche differenti;
- evaporazione da superfici umide e successivo raffreddamento.
La nebbia riduce la visibilità orizzontale.
15.3 Formazione delle nubi¶
Le nubi si formano quando l'aria raggiunge la saturazione e il vapore condensa su nuclei di condensazione.
Il raffreddamento può essere causato da:
- sollevamento convettivo;
- sollevamento orografico;
- convergenza delle masse d'aria;
- sollevamento associato ai sistemi frontali.
Le goccioline e i cristalli di ghiaccio costituiscono le particelle delle nubi.
15.4 Umidità e precipitazioni¶
L'umidità è necessaria per la formazione delle precipitazioni, ma la saturazione da sola non garantisce che piova.
Per produrre precipitazioni occorre che le particelle delle nubi crescano sufficientemente.
Le gocce possono crescere per collisione e coalescenza.
I cristalli di ghiaccio possono crescere attraverso processi di deposizione e interazione con goccioline sopraffuse.
Quando le particelle diventano sufficientemente grandi, possono precipitare.
15.5 Umidità e temporali¶
L'aria umida può favorire lo sviluppo dei temporali perché contiene vapore acqueo che, condensando, libera calore latente.
Il rilascio di energia contribuisce a sostenere le correnti ascendenti.
L'umidità, da sola, non è sufficiente a generare un temporale: sono importanti anche instabilità, sollevamento e altri fattori atmosferici.
16. Interpretare i dati di una stazione meteorologica¶
Una stazione meteorologica può fornire contemporaneamente:
- temperatura;
- umidità relativa;
- punto di rugiada;
- pressione atmosferica;
- velocità e direzione del vento;
- precipitazioni.
L'interpretazione congiunta permette di comprendere meglio l'evoluzione del tempo.
16.1 Esempio di osservazione¶
Supponiamo di rilevare:
- temperatura = 18 °C;
- umidità relativa = 90%;
- punto di rugiada prossimo a 16,3 °C.
La temperatura è vicina al punto di rugiada.
L'aria è quindi prossima alla saturazione.
In presenza di ulteriore raffreddamento, può verificarsi condensazione.
16.2 Umidità relativa elevata e punto di rugiada¶
Un'umidità relativa elevata non indica necessariamente una grande quantità assoluta di vapore.
Un'aria fredda può raggiungere il 100% di umidità relativa con una quantità di vapore inferiore rispetto a un'aria calda.
Per valutare il contenuto effettivo di vapore è utile considerare il punto di rugiada o il rapporto di mescolanza.
17. Errori comuni da evitare¶
- Confondere umidità relativa e quantità effettiva di vapore.
- Pensare che il 100% di umidità relativa significhi aria composta interamente da acqua.
- Confondere umidità assoluta e umidità specifica.
- Confondere rapporto di mescolanza e umidità specifica.
- Pensare che l'aria calda contenga sempre più vapore di quella fredda.
- Dimenticare che la pressione di saturazione dipende dalla temperatura.
- Confondere punto di rugiada e temperatura dell'aria.
- Pensare che il raggiungimento della saturazione produca automaticamente pioggia.
- Confondere rugiada e brina.
- Considerare il bulbo umido uguale al punto di rugiada.
- Dimenticare che la misura dell'umidità dipende anche dalla corretta installazione dello strumento.
- Considerare il punto di rugiada una misura diretta dell'umidità relativa.
- Confondere condensazione e precipitazione.
18. Esercizi di verifica¶
Esercizio 1 – Umidità assoluta¶
In un volume di 5 m³ sono presenti 40 g di vapore acqueo.
Calcola l'umidità assoluta.
Esercizio 2 – Rapporto di mescolanza¶
Una massa d'aria contiene 12 g di vapore acqueo e 2 kg di aria secca.
Calcola il rapporto di mescolanza in g/kg.
Esercizio 3 – Umidità specifica¶
Una massa d'aria è composta da:
- 15 g di vapore acqueo;
- 1485 g di aria secca.
Calcola l'umidità specifica in g/kg.
Esercizio 4 – Umidità relativa¶
La pressione parziale effettiva del vapore è 15 hPa.
La pressione di saturazione è 25 hPa.
Calcola l'umidità relativa.
Esercizio 5 – Deficit di saturazione¶
La pressione di saturazione è 30 hPa e la pressione effettiva del vapore è 18 hPa.
Calcola il deficit di saturazione.
Esercizio 6 – Rapporto di mescolanza¶
Una massa d'aria presenta:
- pressione atmosferica = 1000 hPa;
- pressione parziale del vapore = 10 hPa.
Calcola il rapporto di mescolanza utilizzando:
r = 0,622 × e / (p - e)
Esprimi il risultato in g/kg.
Esercizio 7 – Punto di rugiada¶
Una massa d'aria presenta:
- temperatura = 22 °C;
- punto di rugiada = 17 °C.
Calcola la depressione del punto di rugiada.
Esercizio 8 – Interpretazione meteorologica¶
Una stazione registra un'umidità relativa del 95%.
Quali condizioni suggerisce questo dato rispetto alla saturazione?
Esercizio 9 – Psicrometria¶
Un termometro a bulbo secco misura 28 °C e un termometro a bulbo umido misura 22 °C.
Calcola la differenza psicrometrica.
Spiega che cosa indica qualitativamente.
Esercizio 10 – Formazione della nebbia¶
Descrivi il processo che può portare alla formazione della nebbia durante una notte serena e con vento debole.
19. Soluzioni degli esercizi¶
Soluzione 1 – Umidità assoluta¶
ρv = mv / V
ρv = 40 / 5
ρv = 8 g/m³
Soluzione 2 – Rapporto di mescolanza¶
r = mv / md
r = 12 / 2
r = 6 g/kg
Soluzione 3 – Umidità specifica¶
La massa totale è:
15 + 1485 = 1500 g
q = 15 / 1500
q = 0,01 kg/kg
Convertendo:
q = 10 g/kg
Soluzione 4 – Umidità relativa¶
UR = (e / es) × 100
UR = (15 / 25) × 100
UR = 60%
Soluzione 5 – Deficit di saturazione¶
D = es - e
D = 30 - 18
D = 12 hPa
Soluzione 6 – Rapporto di mescolanza¶
r = 0,622 × 10 / (1000 - 10)
r = 6,22 / 990
r ≈ 0,00628 kg/kg
Convertendo:
r ≈ 6,28 g/kg
Soluzione 7 – Punto di rugiada¶
D = T - Td
D = 22 - 17
D = 5 °C
La depressione del punto di rugiada è 5 °C.
Soluzione 8 – Interpretazione meteorologica¶
Un'umidità relativa del 95% indica che l'aria è molto vicina alla saturazione.
Un ulteriore raffreddamento può portare al raggiungimento della saturazione e favorire la condensazione.
Soluzione 9 – Psicrometria¶
Differenza psicrometrica:
28 - 22 = 6 °C
La differenza indica che l'aria non è satura.
Per determinare il valore preciso dell'umidità relativa occorre utilizzare una relazione psicrometrica o una tabella, considerando anche pressione e ventilazione.
Soluzione 10 – Formazione della nebbia¶
Durante una notte serena il terreno perde energia per irraggiamento.
L'aria vicina al terreno si raffredda.
Se raggiunge il punto di rugiada, l'umidità relativa arriva al 100% e il vapore può condensare in minuscole goccioline sospese nell'aria.
Se il fenomeno si verifica in prossimità del suolo, può formarsi nebbia.
20. Glossario¶
| Termine | Significato |
|---|---|
| Vapore acqueo | Acqua presente nell'atmosfera allo stato gassoso |
| Pressione parziale | Contributo di un singolo gas alla pressione totale di una miscela |
| Pressione di saturazione | Pressione parziale del vapore in equilibrio con acqua liquida o ghiaccio alla temperatura considerata |
| Umidità assoluta | Massa di vapore acqueo per unità di volume |
| Rapporto di mescolanza | Massa di vapore rispetto alla massa di aria secca |
| Umidità specifica | Massa di vapore rispetto alla massa totale dell'aria umida |
| Umidità relativa | Rapporto percentuale tra pressione effettiva del vapore e pressione di saturazione |
| Punto di rugiada | Temperatura alla quale l'aria raggiunge la saturazione durante il raffreddamento |
| Depressione del punto di rugiada | Differenza tra temperatura dell'aria e punto di rugiada |
| Deficit di saturazione | Differenza tra pressione di saturazione e pressione effettiva del vapore |
| Psicrometria | Studio delle proprietà termodinamiche dell'aria umida |
| Bulbo secco | Temperatura ordinaria dell'aria misurata con termometro schermato e ventilato |
| Bulbo umido | Temperatura misurata con un bulbo mantenuto umido e ventilato |
| Psicrometro | Strumento con termometro a bulbo secco e a bulbo umido |
| Igrometro | Strumento per misurare l'umidità |
| Diagramma psicrometrico | Rappresentazione grafica delle proprietà dell'aria umida |
| Nucleo di condensazione | Particella che favorisce la formazione di goccioline d'acqua |
| Nebbia | Goccioline d'acqua sospese nell'aria vicino al suolo che riducono la visibilità |
| Rugiada | Goccioline d'acqua che si formano per condensazione sulle superfici |
| Brina | Deposito di ghiaccio formatosi per deposizione del vapore o congelamento dell'acqua |
21. Riepilogo della lezione¶
I concetti fondamentali da ricordare sono:
- L'atmosfera contiene una quantità variabile di vapore acqueo.
- Il vapore acqueo è essenziale per il ciclo dell'acqua e per l'evoluzione meteorologica.
- La pressione di saturazione aumenta con la temperatura.
- L'umidità assoluta esprime la massa di vapore per unità di volume.
- Il rapporto di mescolanza confronta la massa di vapore con quella dell'aria secca.
- L'umidità specifica confronta la massa di vapore con la massa totale dell'aria umida.
- L'umidità relativa esprime quanto l'aria è vicina alla saturazione.
- Il punto di rugiada indica la temperatura alla quale l'aria raggiunge la saturazione durante il raffreddamento.
- Il deficit di saturazione misura la distanza dalla condizione di saturazione in termini di pressione del vapore.
- La psicrometria studia le proprietà dell'aria umida.
- Psicrometri e igrometri permettono di misurare o determinare l'umidità.
- La condensazione contribuisce alla formazione di rugiada, nebbia e nubi.
- La presenza di umidità è necessaria per la formazione delle precipitazioni, ma non è sufficiente da sola.
Concetto chiave: per comprendere l'umidità atmosferica non basta conoscere la quantità di vapore presente nell'aria: bisogna considerare anche la temperatura, la pressione di saturazione e le condizioni nelle quali avviene la condensazione.
22. Collegamento con la lezione successiva¶
La prossima lezione sarà dedicata alla struttura verticale dell'atmosfera e ai suoi principali strati.
Studieremo:
- omosfera ed eterosfera;
- troposfera;
- tropopausa;
- stratosfera;
- stratopausa;
- mesosfera;
- mesopausa;
- termosfera;
- ionosfera;
- esosfera;
- variazione di temperatura e pressione con la quota;
- composizione e densità dell'aria;
- importanza meteorologica dei diversi strati.
Questi argomenti permetteranno di comprendere dove avvengono i principali fenomeni meteorologici e come cambia l'atmosfera salendo dalla superficie terrestre verso lo spazio.