Speghiamo con esempi pratici e apprendiamo le differenze tra Umidità Assoluta e Umidità Relativa in ambito meteorologico e non solo.
Parte 1 – Premessa
Vediamo in questo articolo di spiegare le differenze tra Umidità Assoluta e Umidità Relativa.
In genere quando si parla di umidità si intende quasi sempre umidità relativa.
Anche negli apparecchi termoigrometrici che si possono comprare ormai a poco prezzo sugli store online, quasi sempre sono indicati sul display due valori : uno della temperatura e l’altro dell’umidità relativa.
Parte 2
Una domanda che possiamo subito porci è la seguente: ma l’umidità relativa è relativa a che cosa? La risposta è piuttosto semplice.
L’umidità relativa è appunto relativa alla temperatura dell’aria in cui ci troviamo a misurare.
Invece, l’umidità assoluta identifica un valore preciso di quantità di vapore acqueo contenuto nell’aria. La sua unità di misura è grammi su chilogrammo di aria secca (g/Kg a.s.). Nel proseguo di questo articolo per facilità indicheremo l’aria in metri cubi (m³), anche se in realtà non è pienamente corretto.¹
Il Vapore Acqueo è quindi un gas come lo è l’ossigeno o l’azoto, e tutti sono contenuti nell’aria. Anch’esso è invisibile, incolore e inodore.
Ma l’aspetto più importante da tenere a mente è il seguente: L’aria più è calda e più ha capacità di contenere vapore acqueo al suo interno. Mentre più è fredda e meno è capace di contenere vapore acqueo.
Per meglio spiegare questo concetto vale la pena fare un esempio quasi metaforico, ma che rende bene l’idea di come funziona questo aspetto fisico dell’atmosfera.
Paragoniamo la temperatura dell’aria della nostra stanza ad un camion.
Parte 3
Più questo camion è grande e più può contenere del peso delle cose che ci mettiamo dentro. Se, ad esempio, vogliamo fare il trasloco di casa nostra è chiaro che abbiamo necessità di un camion grande se vogliamo fare un unico viaggio.
Dopo aver caricato l’automezzo, immaginiamo che l’autista ci dica, ad esempio, che il camion è pieno al 60%.
Badate, non ci sta dicendo il peso che sta trasportando. Ci sta solo dicendo che l’automezzo non è completamente a pieno carico, ma che può ancora contenere il 40% del peso massimo consentito.
A questo punto sappiamo che abbiamo ancora disponibilità per mettere dentro al camion altre cose e quindi altro peso.
Metaforicamente parlando, la percentuale di carico del camion chiamato per il nostro trasloco altro non è che la nostra percentuale di umidità relativa, riferita al m3 di aria. Non indica cioè quanto vapore acqueo è presente nell’aria, ma solo quanto è il suo tasso di riempimento.
Se ci trovassimo in una stanza in cui ci sono 20 °C e un’umidità relativa al 60%, significa che l’aria di quella stanza è ancora in grado di contenere vapore acqueo al suo interno per un altro 40%.
Parte 4
Per conoscere il peso reale del vapore acqueo nell’aria in cui ci troviamo dovremo utilizzare il diagramma di Mollier (fig. 1).
Conoscendo la temperatura dell’aria (a bulbo secco) e umidità relativa, ci indicherà il valore corrispondente di umidità assoluta del vapore acqueo contenuto nell’aria.
Una volta che l’umidità relativa arriva al 100% significa che l’aria a quella determinata temperatura (il camion nella nostra metafora), non è più in grado di contenere altro vapore acqueo.
Quando ci si trova in quella condizione, si dice che l’aria è satura, ovvero che raggiunge il punto di rugiada o di condensazione. Il punto di rugiada è quindi il punto in cui avviene il passaggio dallo stato gassoso allo stato liquido.
Rimandendo nell ametafora del nostro camion, risulterà pieno (ossia saturo), e non si potrà aggiungere altro peso.
L’umidità assoluta, perciò, non dipende dalla temperatura dell’aria, mentre l’umidità relativa sì. Vediamolo in un esempio.
Parte 5
Ipotizziamo di riscaldare la nostra stanza e di portarla da 20 ° a 25 °C. L’umidità relativa che era al 60% scenderà al 44%. (fig. 2).
È un po’ come immaginare di aumentare magicamente la capacità di carico del nostro camion, mantenendo costante però la quantità di cose (vapore acqueo) al suo interno.
Quindi, se aumento la capacità di carico, e mantendo lo stesso carico all’interno del camion, la percentuale di carico scenderà.
Questo perché, come abbiamo detto, più la temperatura dell’aria è alta e più è in grado di contenere vapore acqueo.
Essendo che l’umidità relativa è in sostanza il rapporto tra la quantità di vapore acqueo e la temperatura dell’aria che lo contiene, il valore dell’umidità relativa varia con il variare della temperatura. Significa quindi che a 25 °C l’aria della nostra stanza è in grado di contenere molto più vapore acqueo rispetto a prima che era 20°C.
Ecco perché, quando l’umidità relativa è su valori più bassi (tempo secco), gli indumenti stesi ad asciugare lo fanno molto più velocemente di quando l’umidità relativa è su valori alti (tempo umido).
L’aria, avendo più capacità di inglobare vapore acqueo, aumenta la capacità dei nostri tessuti di asciugare prima, grazie ad una conseguente maggiore capacità di evaporazione dell’acqua contenuta nei tessuti stesi.
Quello che però non cambia è il contenuto del vapore acqueo nella nostra stanza, nell’esempio precedente, è stato mantenuto sempre a 8,7g/Kg a.s. (fig.2)
Parte 6
Facciamo ora un esempio per spiegare al meglio la rugiada, e quello che sicuramente è più indicato è relativo alla bottiglia fredda fuori dal frigo.
Quando si tira fuori la bottiglia dal frigo quasi sempre si forma dell’acqua sulla sua superficie di vetro. Quell’acqua che si forma non è altro che il passaggio di stato del vapore acqueo che si trasforma in condensa. E avviene perché la temperatura della bottiglia (supponiamo sia a 8°C) è ben al di sotto della temperatura di rugiada dell’aria che circonda la bottiglia. (supponiamo che la stanza sia a 25°C al 70%, situazione tipica in estate).
E quindi cosa fa? Ma ovvio, condensa. (fig.3)
Quello indicate dalle freccie blu è la quantità di vapore acqueo che abbiamo fisicamente tolto dall’aria grazie alla bottiglia fredda.
Stessa cosa avviene in inverno durante le ore notturne quando, in assenza di vento, l’aria fredda si deposita nei bassi strati dell’atmosfera (essendo l’aria fredda più pesante di quella calda) e, a contatto con le superficie del terreno o delle nostre automobili, l’aria umida condensa e forma la rugiada.
Se poi la temperatura è sottozero la rugiada si trasforma in brina, ma il principio non cambia. Cambia però la tipologia di passaggio di stato che da gas si trasforma in solido (brinamento).
Conclusione
Arrivando alla conclusione di questa spiegazione che ha preso in esame le differenze tra l’umidità assoluta e quella relativa, dobbiamo infine sapere che dove sono presenti le nuvole, l’umidità relativa è sempre al 100%.
Per cui le nuvole non sono vapore acqueo come spesso si pensa; abbiamo detto che il vapore acqueo è invisibile e le nuvole si vedono.
Le nuvole sono invece un ammasso di micro-goccioline di acqua in sospensione (o cristalli di ghiaccio) che, unendosi tra di loro e unendosi con il pulviscolo contenuto nell’atmosfera, diventano sempre più grandi fino a precipitare sottoforma di pioggia o neve.
Nella formazione delle nuvole, oltre a questo aspetto dell’umidità che abbiamo spiegato, interviene anche la pressione.
Infatti, a parità di temperatura e umidità relativa, se diminuiamo la pressione della nostra stanza, il punto di rugiada si abbassa.
Ma per ora fermiamoci qui.
Luca Pittaluga