ما هي الرطوبة؟ النسبة ودرجة الحرارة ونقطة الندى

كيف نقرأ الرطوبة النسبية؟

نرمز لضغط بخار الماء الفعلي بالحرف e، ولضغط التشبع عند الحرارة الحالية بالرمز eₛ(T). تعريف النسبة هو RH=100×e/eₛ(T). ضغط التشبع يتغير مع الحرارة؛ لذلك لا تكفي النسبة وحدها لمعرفة كتلة الماء في عينة الهواء. ^[2]

مثلًا، «50%» لا تعني أن نصف كتلة الهواء ماء، ولا أن نصف حجمه قطرات. إنها نسبة بين ضغطين عند شروط محددة. والماء هنا بخار في الحالة الغازية؛ يختلف عن القطرات السائلة التي نراها في سحابة. ^[1][2]

مثال: النسبة تتغير دون تغيير ضغط البخار

نختار للشرح ضغط بخار فعليًا e=1.2 kPa، وضغط تشبع eₛ=2.4 kPa. نحسب RH=100×1.2/2.4=50%. هذه أرقام افتراضية، ولا نعين لها درجة حرارة من جدول لم نستعمله.

في حالة أدفأ نفترض أن ضغط التشبع صار 4.8 kPa، مع إبقاء e نفسه. تصبح النسبة 100×1.2/4.8=25%. تغير المقام، فهبطت النسبة إلى النصف؛ لا يثبت هذا الحساب أن نصف بخار الماء اختفى.

وفي الاتجاه المعاكس، إذا أصبح ضغط التشبع 1.2 kPa مع ثبات الضغط الفعلي، بلغت النسبة 100%. لا نواصل هذا المثال إلى حالات فوق التشبع أو نفترض وجود مطر؛ إنه يوضح الوصول إلى المساواة فقط.

المطلقة والنوعية: أساسان مختلفان

الرطوبة المطلقة تعبر عن كتلة بخار الماء لكل حجم من الهواء، وغالبًا بوحدة غ/م³. أما النوعية فتنسب كتلة البخار إلى كتلة الهواء الرطب، وغالبًا بوحدة غ/كغ. لا نستبدل كتلة الهواء الجاف بالهواء الرطب في هذا التعريف؛ لذلك يلزم تحديد المقام. ^[1]

في عينة تعليمية حجمها 2 m³ وكتلة بخارها 12 g، تكون الرطوبة المطلقة 12/2=6 g/m³. وإذا كانت كتلة الهواء الرطب كله 2.4 kg، كانت النوعية 12/2.4=5 g/kg. الرقمان يصفان العينة نفسها على أساسين، ولا تناقض بينهما.

نقطة الندى: متى يتساوى الضغطان؟

نقطة الندى هي الحرارة التي يصل عندها الهواء إلى التشبع إذا برد مع ثبات الضغط ومحتواه من بخار الماء. في وصف ضغط البخار يصل eₛ(T) إلى e. إنها درجة حرارة، وليست نسبة مئوية أو كتلة ماء. ^[2]

وعند التشبع المعتاد تتساوى حرارة الهواء ونقطة الندى وتكون الرطوبة النسبية 100%. لا يضمن ذلك هطول المطر؛ فالمرجع يميز حالة التشبع عن الشروط اللازمة لتكون الهطول ونمو قطراته. ^[1]

ما الذي يلزم لتفسير قراءة المقياس؟

مقياس الرطوبة، أو الهايجروميتر، جهاز يقيس رطوبة الهواء. راجع نوع الكمية المعروضة ووحدتها؛ إذا كانت نسبية فسجل حرارة القياس أيضًا. لا يعني اسم الجهاز أن كل أجهزة الرطوبة تعمل بحساسين جاف ورطب. ^[3]

عند مقارنة قراءتين اسأل: هل النسبة عند الحرارة نفسها؟ وهل تقارن كتلة لكل حجم أم لكل كتلة؟ وفي المثال السابق كان ضغط البخار ثابتًا لكن النسبة مختلفة. تحديد الكمية والشروط يزيل هذا الالتباس قبل البحث عن سبب تغيرها.