Fuktighet

För den serbiska filmen, se Humidity (film) .

Global fördelning av relativ luftfuktighet vid ytan i genomsnitt över åren 1981–2010 från CHELSA-BIOCLIM+ datamängden

Fuktighet är koncentrationen av vattenånga som finns i luften. Vattenånga, vattnets gasformiga tillstånd, är i allmänhet osynlig för det mänskliga ögat. Fuktighet indikerar sannolikheten för nederbörd , dagg eller dimma .

Luftfuktigheten beror på temperaturen och trycket i systemet av intresse. Samma mängd vattenånga ger högre relativ fuktighet i kall luft än varm luft. En relaterad parameter är daggpunkten . Mängden vattenånga som behövs för att uppnå mättnad ökar när temperaturen ökar. När temperaturen på ett luftpaket minskar kommer det så småningom att nå mättnadspunkten utan att tillföra eller förlora vattenmassa. Mängden vattenånga som finns i ett luftpaket kan variera avsevärt. Till exempel kan ett luftpaket nära mättnad innehålla 28 g vatten per kubikmeter luft vid 30 °C (86 °F), men endast 8 g vatten per kubikmeter luft vid 8 °C (46 °F) .

Tre primära mätningar av luftfuktighet används ofta: absolut, relativ och specifik. Absolut luftfuktighet uttrycks som antingen massa vattenånga per volym fuktig luft (i gram per kubikmeter) eller som massa vattenånga per massa torr luft (vanligtvis i gram per kilogram). Relativ luftfuktighet , ofta uttryckt i procent, indikerar ett aktuellt tillstånd av absolut fuktighet i förhållande till en maximal luftfuktighet vid samma temperatur. Specifik luftfuktighet är förhållandet mellan vattenångmassan och den totala massan av fuktig luft.

Fuktighet spelar en viktig roll för ytlivslängden. För djur som är beroende av svett (svettning) för att reglera den inre kroppstemperaturen, försämrar hög luftfuktighet värmeväxlingseffektiviteten genom att minska hastigheten för fuktavdunstning från hudytor. Denna effekt kan beräknas med hjälp av en värmeindextabell , även känd som en humidex .

Begreppet luft som "håller" vattenånga eller är "mättad" av den nämns ofta i samband med begreppet relativ fuktighet. Detta är dock missvisande – mängden vattenånga som kommer in (eller kan komma in) i ett givet utrymme vid en given temperatur är nästan oberoende av mängden luft (kväve, syre, etc.) som finns närvarande. Faktum är att ett vakuum har ungefär samma jämviktskapacitet att hålla vattenånga som samma volym fylld med luft; båda ges av jämviktsångtrycket för vatten vid den givna temperaturen. Det finns en mycket liten skillnad som beskrivs under "Förbättringsfaktor" nedan, som kan försummas i många beräkningar om inte stor noggrannhet krävs.

Definitioner

Paranal-observatoriet på Cerro Paranal i Atacamaöknen är en av de torraste platserna på jorden.

Absolut fuktighet

Absolut luftfuktighet är den totala massan av vattenånga som finns i en given volym eller massa luft. Den tar inte hänsyn till temperaturen. Den absoluta luftfuktigheten i atmosfären sträcker sig från nära noll till ungefär 30 g (1,1 oz) per kubikmeter när luften är mättad vid 30 °C (86 °F).

Absolut fuktighet är massan av vattenångan ${\displaystyle (m_{H_{2}O})} ,$ dividerat med volymen av luft- och vattenångablandningen $(V_{net})$ , som kan uttryckas som:

$AH={\frac {m_{H_{2}O}}{V_{net}}}.$

Den absoluta luftfuktigheten ändras när lufttemperaturen eller trycket ändras, om volymen inte är fast. Detta gör den olämplig för kemitekniska beräkningar, t.ex. vid torkning, där temperaturen kan variera avsevärt. Som ett resultat kan absolut luftfuktighet inom kemiteknik avse massa vattenånga per massaenhet torr luft, även känt som fuktighetsförhållandet eller massblandningsförhållandet ( se "specifik fuktighet" nedan), vilket är bättre lämpat för värme och massa balansberäkningar. Vattenmassa per volymenhet som i ekvationen ovan definieras också som volymetrisk luftfuktighet . På grund av den potentiella förvirringen British Standard BS 1339 att man undviker termen "absolut fuktighet". Enheter ska alltid kontrolleras noggrant. Många luftfuktighetsdiagram anges i g/kg eller kg/kg, men alla massenheter kan användas.

Området som berörs av studien av fysikaliska och termodynamiska egenskaper hos gas-ångblandningar kallas psykrometri .

Relativ luftfuktighet

Den relativa fuktigheten $(RH$ eller ${\displaystyle \phi )} för en$$(p)$ -vattenblandning definieras som förhållandet mellan vattenångans partialtryck ( i luft till mättnadsångtrycket $(p_{s})$ för vatten vid samma temperatur, vanligtvis uttryckt i procent:

$\phi ={100*p/p_{s}}$

Med andra ord är relativ luftfuktighet förhållandet mellan hur mycket vattenånga som finns i luften och hur mycket vattenånga luften potentiellt kan innehålla vid en given temperatur. Det varierar med luftens temperatur: kallare luft kan hålla mindre ånga. Så att ändra lufttemperaturen kan ändra den relativa luftfuktigheten, även när den absoluta luftfuktigheten förblir konstant.

Kylning av luft ökar den relativa luftfuktigheten och kan få vattenångan att kondensera (om den relativa luftfuktigheten stiger över 100 %, daggpunkten ) . Likaså minskar värmande luft den relativa luftfuktigheten. Att värma upp lite luft som innehåller en dimma kan göra att dimman avdunstar, eftersom luften mellan vattendropparna blir mer kapabel att hålla vattenånga.

Relativ luftfuktighet tar bara hänsyn till den osynliga vattenångan. Dimmor, moln, dimma och vattenaerosoler räknas inte med i måttet på luftens relativa fuktighet, även om deras närvaro är en indikation på att en luftkropp kan vara nära daggpunkten.

Relativ luftfuktighet uttrycks normalt i procent; en högre andel betyder att luft-vattenblandningen är fuktigare. Vid 100 % relativ luftfuktighet är luften mättad och befinner sig i daggpunkten. I frånvaro av en främmande kropp på vilken droppar eller kristaller kan bilda kärnor , kan den relativa luftfuktigheten överstiga 100%, i vilket fall luften sägs vara övermättad . Införande av vissa partiklar eller en yta till en luftkropp över 100 % relativ fuktighet kommer att tillåta kondens eller is att bildas på dessa kärnor, vilket tar bort en del av ångan och sänker fuktigheten.

Relativ luftfuktighet är ett viktigt mått som används i väderprognoser och väderrapporter, eftersom det är en indikator på sannolikheten för nederbörd , dagg eller dimma. I varmt sommarväder ökar en ökning av den relativa luftfuktigheten den skenbara temperaturen för människor (och andra djur) genom att hindra avdunstning av svett från huden. Till exempel, enligt värmeindexet, skulle en relativ luftfuktighet på 75 % vid en lufttemperatur på 80,0 °F (26,7 °C) kännas som 83,6 °F ±1,3 °F (28,7 °C ±0,7 °C).

Relativ luftfuktighet är också ett nyckelmått som används för att utvärdera när det är lämpligt att lägga golv över en betongplatta.

Samband mellan absolut, relativ luftfuktighet och temperatur

I jordens atmosfär vid havsnivån:

Absolut luftfuktighet i g/m ³ (oz/cu. yd)

Temperatur	Relativ luftfuktighet
	0 %	10 %	20 %	30 %	40 %	50 %	60 %	70 %	80 %	90 %	100 %
50 °C (122 °F)	0 (0)	8,3 (0,22)	16,6 (0,45)	24,9 (0,67)	33,2 (0,90)	41,5 (1,12)	49,8 (1,34)	58,1 (1,57)	66,4 (1,79)	74,7 (2,01)	83,0 (2,24)
45 °C (113 °F)	0 (0)	6,5 (0,18)	13,1 (0,35)	19,6 (0,53)	26,2 (0,71)	32,7 (0,88)	39,3 (1,06)	45,8 (1,24)	52,4 (1,41)	58,9 (1,59)	65,4 (1,76)
40 °C (104 °F)	0 (0)	5,1 (0,14)	10,2 (0,28)	15,3 (0,41)	20,5 (0,55)	25,6 (0,69)	30,7 (0,83)	35,8 (0,97)	40,9 (1,10)	46,0 (1,24)	51,1 (1,38)
35 °C (95 °F)	0 (0)	4,0 (0,11)	7,9 (0,21)	11,9 (0,32)	15,8 (0,43)	19,8 (0,53)	23,8 (0,64)	27,7 (0,75)	31,7 (0,85)	35,6 (0,96)	39,6 (1,07)
30 °C (86 °F)	0 (0)	3,0 (0,081)	6,1 (0,16)	9,1 (0,25)	12,1 (0,33)	15,2 (0,41)	18,2 (0,49)	21,3 (0,57)	24,3 (0,66)	27,3 (0,74)	30,4 (0,82)
25 °C (77 °F)	0 (0)	2,3 (0,062)	4,6 (0,12)	6,9 (0,19)	9,2 (0,25)	11,5 (0,31)	13,8 (0,37)	16,1 (0,43)	18,4 (0,50)	20,7 (0,56)	23,0 (0,62)
20 °C (68 °F)	0 (0)	1,7 (0,046)	3,5 (0,094)	5,2 (0,14)	6,9 (0,19)	8,7 (0,23)	10,4 (0,28)	12,1 (0,33)	13,8 (0,37)	15,6 (0,42)	17,3 (0,47)
15 °C (59 °F)	0 (0)	1,3 (0,035)	2,6 (0,070)	3,9 (0,11)	5,1 (0,14)	6,4 (0,17)	7,7 (0,21)	9,0 (0,24)	10,3 (0,28)	11,5 (0,31)	12,8 (0,35)
10 °C (50 °F)	0 (0)	0,9 (0,024)	1,9 (0,051)	2,8 (0,076)	3,8 (0,10)	4,7 (0,13)	5,6 (0,15)	6,6 (0,18)	7,5 (0,20)	8,5 (0,23)	9,4 (0,25)
5 °C (41 °F)	0 (0)	0,7 (0,019)	1,4 (0,038)	2,0 (0,054)	2,7 (0,073)	3,4 (0,092)	4,1 (0,11)	4,8 (0,13)	5,4 (0,15)	6,1 (0,16)	6,8 (0,18)
0 °C (32 °F)	0 (0)	0,5 (0,013)	1,0 (0,027)	1,5 (0,040)	1,9 (0,051)	2,4 (0,065)	2,9 (0,078)	3,4 (0,092)	3,9 (0,11)	4,4 (0,12)	4,8 (0,13)
−5 °C (23 °F)	0 (0)	0,3 (0,0081)	0,7 (0,019)	1,0 (0,027)	1,4 (0,038)	1,7 (0,046)	2,1 (0,057)	2,4 (0,065)	2,7 (0,073)	3,1 (0,084)	3,4 (0,092)
−10 °C (14 °F)	0 (0)	0,2 (0,0054)	0,5 (0,013)	0,7 (0,019)	0,9 (0,024)	1,2 (0,032)	1,4 (0,038)	1,6 (0,043)	1,9 (0,051)	2,1 (0,057)	2,3 (0,062)
−15 °C (5 °F)	0 (0)	0,2 (0,0054)	0,3 (0,0081)	0,5 (0,013)	0,6 (0,016)	0,8 (0,022)	1,0 (0,027)	1,1 (0,030)	1,3 (0,035)	1,5 (0,040)	1,6 (0,043)
−20 °C (−4 °F)	0 (0)	0,1 (0,0027)	0,2 (0,0054)	0,3 (0,0081)	0,4 (0,011)	0,4 (0,011)	0,5 (0,013)	0,6 (0,016)	0,7 (0,019)	0,8 (0,022)	0,9 (0,024)
−25 °C (−13 °F)	0 (0)	0,1 (0,0027)	0,1 (0,0027)	0,2 (0,0054)	0,2 (0,0054)	0,3 (0,0081)	0,3 (0,0081)	0,4 (0,011)	0,4 (0,011)	0,5 (0,013)	0,6 (0,016)

Specifik luftfuktighet

Specifik fuktighet (eller fukthalt) är förhållandet mellan massan av vattenånga och luftpaketets totala massa. Specifik luftfuktighet är ungefär lika med blandningsförhållandet , vilket definieras som förhållandet mellan mängden vattenånga i ett luftpaket och massan torr luft för samma paket. När temperaturen sjunker minskar också mängden vattenånga som behövs för att nå mättnad. När temperaturen på ett luftpaket blir lägre kommer det så småningom att nå mättnadspunkten utan att tillföra eller förlora vattenmassa.

Relaterade begrepp

Termen relativ fuktighet är reserverad för system med vattenånga i luft. Termen relativ mättnad används för att beskriva den analoga egenskapen för system som består av en annan kondenserbar fas än vatten i en annan icke kondenserbar fas än luft.

Mått

En hygrotermograf för fukt- och temperaturregistrering

Hygrometer för hushållsbruk, våt/torr psykrometer typ

Termohygrometer som visar temperatur och relativ fuktighet

En enhet som används för att mäta luftfuktigheten kallas en psykrometer eller hygrometer . En hygrostat är en fuktutlöst strömbrytare som ofta används för att styra en avfuktare .

Fuktigheten hos en luft- och vattenångblandning bestäms genom användning av psykrometriska diagram om både torrkolvstemperaturen ( _T ) och våtkolvstemperaturen ( Tw) för blandningen är kända. Dessa kvantiteter uppskattas lätt med hjälp av en slingpsykrometer .

Det finns flera empiriska formler som kan användas för att uppskatta jämviktsångtrycket för vattenånga som en funktion av temperaturen. Antoines ekvation är bland de minst komplexa av dessa, med endast tre parametrar ( A , B och C ). Andra formler, som Goff–Gratch-ekvationen och Magnus–Tetens approximation , är mer komplicerade men ger bättre noggrannhet.

Arden Buck-ekvationen förekommer ofta i litteraturen om detta ämne:

$e_{w}^{*}=\left(1,0007+3,46\-s 3,46^-s 6}P\right)\times 6.1121\,e^{17.502T/(240.97+T)},$

där $T$ är torrlampans temperatur uttryckt i grader Celsius (°C), $P$ är det absoluta trycket uttryckt i millibar, och $e_{w}^{* }$ är jämviktsångtrycket uttryckt i millibar. Buck har rapporterat att det maximala relativa felet är mindre än 0,20 % mellan -20 och +50 °C (-4 och 122 °F) när denna speciella form av den generaliserade formeln används för att uppskatta jämviktsångtrycket för vatten.

Det finns olika enheter som används för att mäta och reglera luftfuktighet. Kalibreringsstandarder för den mest exakta mätningen inkluderar gravimetrisk hygrometer, kyld spegelhygrometer och elektrolytisk hygrometer. Den gravimetriska metoden är, även om den är mest exakt, mycket besvärlig. För snabb och mycket exakt mätning är den kylda spegelmetoden effektiv. För processmätningar online är de vanligaste sensorerna numera baserade på kapacitansmätningar för att mäta relativ fuktighet, ofta med interna omvandlingar för att visa absolut fuktighet också. Dessa är billiga, enkla, generellt korrekta och relativt robusta. Alla luftfuktighetssensorer har problem med att mäta dammladdad gas, såsom avgasströmmar från torktumlare.

Luftfuktigheten mäts också på en global skala med hjälp av fjärrplacerade satelliter. Dessa satelliter kan detektera koncentrationen av vatten i troposfären på höjder mellan 4 och 12 km (2,5 och 7,5 mi). Satelliter som kan mäta vattenånga har sensorer som är känsliga för infraröd strålning . Vattenånga absorberar specifikt och återutstrålar strålning i detta spektrala band. Satellitbilder av vattenånga spelar en viktig roll vid övervakning av klimatförhållanden (som bildandet av åskväder) och i utvecklingen av väderprognoser .

Luftdensitet och volym

Huvudartiklar: Volym (termodynamik) , luftdensitet och lag om idealgas

Fuktigheten beror på vattenförångning och kondens, vilket i sin tur främst beror på temperaturen. Därför, när man applicerar mer tryck på en gas mättad med vatten, kommer alla komponenter initialt att minska i volym ungefär enligt den ideala gaslagen . En del av vattnet kommer dock att kondensera tills det återgår till nästan samma luftfuktighet som tidigare, vilket ger den resulterande totala volymen som avviker från vad den ideala gaslagen förutspådde. Omvänt skulle sjunkande temperatur också få en del vatten att kondensera, vilket igen gör att den slutliga volymen avviker från förutspått av den ideala gaslagen. Därför kan gasvolymen alternativt uttryckas som torrvolymen, exklusive fukthalten. Denna fraktion följer mer exakt den ideala gaslagen. Tvärtom är den mättade volymen den volym en gasblandning skulle ha om fukt tillsattes till den till mättnad (eller 100 % relativ fuktighet).

Fuktig luft är mindre tät än torr luft eftersom en vattenmolekyl ( M ≈ 18 u ) är mindre massiv än antingen en kvävemolekyl (M ≈ 28) eller en syremolekyl (M ≈ 32). Cirka 78 % av molekylerna i torr luft är kväve (N ₂ ). Ytterligare 21 % av molekylerna i torr luft är syre (O ₂ ). Den sista 1% torr luft är en blandning av andra gaser.

För vilken gas som helst, vid en given temperatur och tryck, är antalet molekyler som finns i en viss volym konstant. Så när vattenmolekyler (ånga) införs i den volymen torr luft, måste antalet luftmolekyler i volymen minska med samma antal, om temperaturen och trycket förblir konstanta. (Tillsättning av vattenmolekyler, eller andra molekyler, till en gas, utan att ta bort lika många andra molekyler, kommer nödvändigtvis att kräva en förändring i temperatur, tryck eller total volym; det vill säga en förändring av minst en av dessa tre parametrar.Om temperatur och tryck förblir konstanta ökar volymen och de torra luftmolekylerna som förträngdes kommer initialt att flytta ut i den extra volymen, varefter blandningen så småningom blir enhetlig genom diffusion.) Därav massan per volymenhet av gasen – dess densitet – minskar. Isaac Newton upptäckte detta fenomen och skrev om det i sin bok Opticks .

Tryckberoende

Den relativa luftfuktigheten i ett luft-vattensystem beror inte bara på temperaturen utan också på det absoluta trycket i det aktuella systemet. Detta beroende demonstreras genom att betrakta luft-vattensystemet som visas nedan. Systemet är stängt (dvs. ingen sak kommer in i eller lämnar systemet).

Om systemet vid tillstånd A är isobariskt uppvärmt (uppvärmning utan förändring av systemtrycket), så minskar systemets relativa fuktighet eftersom jämviktsångtrycket i vattnet ökar med ökande temperatur. Detta visas i tillstånd B.

Om systemet vid tillstånd A är isotermiskt komprimerat (komprimerat utan någon förändring i systemtemperatur), så ökar systemets relativa fuktighet eftersom partialtrycket av vatten i systemet ökar med volymminskningen. Detta visas i tillstånd C. Över 202,64 kPa skulle RH överstiga 100 % och vatten kan börja kondensera.

Om trycket i tillstånd A ändrades genom att helt enkelt tillsätta mer torr luft, utan att ändra volymen, skulle den relativa luftfuktigheten inte förändras.

Därför kan en förändring i relativ fuktighet förklaras av en förändring i systemtemperatur, en förändring i systemets volym eller förändring i båda dessa systemegenskaper.

Förbättringsfaktor

Förbättringsfaktorn $(f_{w})$ definieras som förhållandet mellan det mättade ångtrycket för vatten i fuktig luft $(e'_{w})$ till det mättade ångtrycket för rent vatten:

$f_{W}={\frac {e'_{w}}{e_{w}^{*}}}.$

Förbättringsfaktorn är lika med enhet för idealiska gassystem. I verkliga system resulterar emellertid interaktionseffekterna mellan gasmolekyler i en liten ökning av jämviktsångtrycket för vatten i luft i förhållande till jämviktsångtrycket för ren vattenånga. Därför är förbättringsfaktorn normalt något större än enhet för riktiga system.

Förbättringsfaktorn används vanligtvis för att korrigera jämviktsångtrycket för vattenånga när empiriska samband, såsom de som utvecklats av Wexler, Goff och Gratch, används för att uppskatta egenskaperna hos psykrometriska system.

Buck har rapporterat att, vid havsnivå, uppgår ångtrycket för vatten i mättad fuktig luft till en ökning med cirka 0,5 % jämfört med jämviktsångtrycket för rent vatten.

Effekter

Hygrostat inställd på 50 % relativ luftfuktighet

Humidor , används för att kontrollera luftfuktigheten i cigarrer

Klimatkontroll avser kontroll av temperatur och relativ fuktighet i byggnader, fordon och andra slutna utrymmen i syfte att tillhandahålla människors komfort, hälsa och säkerhet och för att uppfylla miljökrav på maskiner, känsliga material (till exempel historiska) och tekniska processer.

Klimat

Se även: Nederbörd (meteorologi) och fuktigt subtropiskt klimat

Genomsnittlig luftfuktighet runt Australien året runt kl. 9.00

 80–90 %

 30–40 %

Även om luftfuktigheten i sig är en klimatvariabel, påverkar den även andra klimatvariabler. Luftfuktigheten i omgivningen påverkas av vindar och regn.

De mest fuktiga städerna på jorden är i allmänhet belägna närmare ekvatorn, nära kustområden. Städer i delar av Asien och Oceanien är bland de fuktigaste. Bangkok, Ho Chi Minh City , Kuala Lumpur , Hong Kong, Manila , Jakarta , Naha , Singapore, Kaohsiung och Taipei har mycket hög luftfuktighet mest eller året runt på grund av sin närhet till vattendrag och ekvatorn och ofta mulet väder. Vissa platser upplever extrem luftfuktighet under sina regnperioder i kombination med värme som ger känslan av en ljummen bastu, som Kolkata , Chennai och Kochi i Indien och Lahore i Pakistan. Staden Sukkur som ligger vid Indusfloden i Pakistan har några av de högsta och mest obekväma daggpunkterna i landet, som ofta överstiger 30 °C (86 °F) under monsunsäsongen .

Höga temperaturer kombineras med den höga daggpunkten för att skapa ett värmeindex på över 65 °C (149 °F). Darwin upplever en extremt fuktig våtperiod från december till april. Houston, Miami, San Diego, Osaka, Shanghai, Shenzhen och Tokyo har också en extremt fuktig period under sina sommarmånader. Under sydvästra och nordöstra monsunsäsongerna (respektive slutet av maj till september och november till mars), förvänta dig kraftiga regn och en relativt hög luftfuktighet efter nederbörd. Utanför monsunsäsongerna är luftfuktigheten hög (i jämförelse med länder längre från ekvatorn), men helt soliga dagar finns det i överflöd. På kallare platser som norra Tasmanien, Australien, upplevs hög luftfuktighet året runt på grund av havet mellan Australiens fastland och Tasmanien. På sommaren absorberas den varma torra luften av detta hav och temperaturen klättrar sällan över 35 °C (95 °F).

Globalt klimat

Se även: Växthuseffekt

Fuktighet påverkar energibudgeten och påverkar därmed temperaturerna på två stora sätt. För det första innehåller vattenånga i atmosfären "latent" energi. Under transpiration eller avdunstning avlägsnas denna latenta värme från ytvätskan, vilket kyler jordens yta. Detta är den största icke-strålande kyleffekten på ytan. Den kompenserar för ungefär 70 % av den genomsnittliga nettostrålningsuppvärmningen vid ytan.

För det andra är vattenånga den vanligaste av alla växthusgaser . Vattenånga, som en grön lins som låter grönt ljus passera genom den men absorberar rött ljus, är en "selektiv absorbator". Liksom de andra växthusgaserna är vattenånga genomskinlig för de flesta solenergi. Den absorberar dock den infraröda energin som sänds ut (utstrålas) uppåt av jordens yta, vilket är anledningen till att fuktiga områden upplever väldigt lite nattlig kylning men torra ökenområden svalnar avsevärt på natten. Denna selektiva absorption orsakar växthuseffekten. Den höjer yttemperaturen avsevärt över dess teoretiska strålningsjämviktstemperatur med solen, och vattenånga är orsaken till mer av denna uppvärmning än någon annan växthusgas.

Till skillnad från de flesta andra växthusgaser är vattnet dock inte bara under sin kokpunkt i alla delar av jorden, utan under sin fryspunkt på många höjder. Som en kondenserbar växthusgas faller den ut , med en mycket lägre skalhöjd och kortare atmosfärisk livslängd - veckor istället för decennier. Utan andra växthusgaser skulle jordens svartkroppstemperatur , under vattnets fryspunkt, orsaka att vattenånga avlägsnas från atmosfären. Vattenånga är alltså en "slav" till de icke kondenserbara växthusgaserna.

Djur- och växtliv

Tillandsia usneoides i tropiskt hus, Royal Botanic Gardens, Kew. Den växer där klimatet är tillräckligt varmt och har en relativt hög medelfuktighet.

Fuktighet är en av de grundläggande abiotiska faktorerna som definierar alla livsmiljöer (tundran, våtmarkerna och öknen är några exempel), och är en avgörande faktor för vilka djur och växter som kan frodas i en given miljö.

Människokroppen avleder värme genom svett och dess avdunstning. Värmekonvektion till den omgivande luften och termisk strålning är de primära sätten för värmetransport från kroppen. Under förhållanden med hög luftfuktighet minskar avdunstningshastigheten för svett från huden. Dessutom, om atmosfären är lika varm eller varmare än huden under tider med hög luftfuktighet, kan blod som förs till kroppsytan inte avleda värme genom ledning till luften. Med så mycket blod som går till den yttre ytan av kroppen, går mindre till de aktiva musklerna, hjärnan och andra inre organ. Den fysiska styrkan minskar och tröttheten uppstår snabbare än den annars skulle göra. Vakenhet och mental kapacitet kan också påverkas, vilket resulterar i värmeslag eller hypertermi .

Mänsklig komfort

Även om luftfuktighet är en viktig faktor för termisk komfort, är människor mer känsliga för variationer i temperatur än för förändringar i relativ luftfuktighet. Fuktighet har liten effekt på termisk komfort utomhus när lufttemperaturen är låg, något mer uttalad effekt vid måttliga lufttemperaturer och mycket starkare påverkan vid högre lufttemperaturer.

Människor är känsliga för fuktig luft eftersom människokroppen använder evaporativ kylning som den primära mekanismen för att reglera temperaturen. Under fuktiga förhållanden är hastigheten med vilken svett avdunstar på huden lägre än den skulle vara under torra förhållanden. Eftersom människor uppfattar värmeöverföringshastigheten från kroppen snarare än temperaturen i sig, känner vi oss varmare när den relativa luftfuktigheten är hög än när den är låg.

   Människor kan vara bekväma inom ett brett spektrum av luftfuktigheter beroende på temperaturen – från 30 till 70 % – men helst inte över den absoluta (60°F daggpunkt), mellan 40 % och 60 %. I allmänhet kommer högre temperaturer att kräva lägre luftfuktighet för att uppnå termisk komfort jämfört med lägre temperaturer, med alla andra faktorer som hålls konstanta. Till exempel, med klädnivå = 1, ämnesomsättning = 1,1 och lufthastighet 0,1 m/s, skulle en förändring i lufttemperatur och medelstrålningstemperatur från 20 °C till 24 °C sänka den maximalt acceptabla relativa luftfuktigheten från 100 % till 65 % för att bibehålla termiska komfortförhållanden. CBE av relativ fuktighet för specifika termiska komfortförhållanden och det kan användas för att visa överensstämmelse med ASHRAE Standard 55-2017.

Vissa människor upplever svårt att andas i fuktiga miljöer. Vissa fall kan möjligen vara relaterade till andningssjukdomar som astma, medan andra kan vara resultatet av ångest. De som lider kommer ofta att hyperventilera som svar, vilket orsakar känslor av domningar, matthet och förlust av koncentration , bland annat.

  Mycket låg luftfuktighet kan skapa obehag, andningsproblem och förvärra allergier hos vissa individer. Låg luftfuktighet gör att vävnadsbeklädnaden i näsgångarna torkar, spricker och blir mer mottagliga för penetration av rhinovirus förkylningsvirus. Extremt låg (under 20 %) relativ luftfuktighet kan också orsaka ögonirritation. Användningen av en luftfuktare i hem, särskilt sovrum, kan hjälpa till med dessa symtom. Den relativa luftfuktigheten inomhus bör hållas över 30 % för att minska sannolikheten för att den åkandes näsgångar torkar ut, särskilt på vintern.

Luftkonditionering minskar obehag genom att minska inte bara temperaturen utan också luftfuktigheten. Uppvärmning av kall utomhusluft kan minska den relativa luftfuktigheten inomhus till under 30 %. Enligt ASHRAE Standard 55-2017: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, kan termisk komfort inomhus uppnås genom PMV -metoden med relativ luftfuktighet som sträcker sig från 0 % till 100 %, beroende på nivåerna av andra faktorer som bidrar till termisk komfort. Det rekommenderade intervallet för relativ luftfuktighet inomhus i luftkonditionerade byggnader är i allmänhet 30–60 %.

Mänsklig hälsa

Högre luftfuktighet minskar smittsamheten hos aerosoliserat influensavirus. En studie drog slutsatsen, "Att bibehålla relativ luftfuktighet inomhus >40% kommer att avsevärt minska smittsamheten hos aerosoliserade virus."

Slemhinnan i luftvägarna hindras också av låg luftfuktighet. En studie på hundar fann att slemtransporten var lägre vid en absolut luftfuktighet på 9 g vatten/m ³ än vid 30 g vatten/m ³ .

Ökad luftfuktighet kan också leda till förändringar i det totala kroppsvattnet som vanligtvis leder till måttlig viktökning, särskilt om man är van vid att arbeta eller träna i varmt och fuktigt väder.

Byggnadskonstruktion

Effekter av hög luftfuktighet i en byggnadsstruktur ( primär utblomning )

Vanliga konstruktionsmetoder ger ofta byggnadsinneslutningar med dålig termisk gräns, vilket kräver en isolering och ett luftbarriärsystem utformat för att bibehålla inomhusmiljön samtidigt som det motstår yttre miljöförhållanden. Den energieffektiva, hårt förseglade arkitekturen som introducerades på 1900-talet stängde också av förflyttning av fukt, och detta har resulterat i ett sekundärt problem med kondensbildning i och runt väggar, vilket uppmuntrar utvecklingen av mögel och mögel. Dessutom kommer byggnader med fundament som inte är ordentligt tätade att tillåta vatten att strömma genom väggarna på grund av kapillärverkan av porer som finns i murverksprodukter. Lösningar för energieffektiva byggnader som undviker kondens är ett aktuellt ämne inom arkitekturen.

För klimatkontroll i byggnader som använder HVAC- system är nyckeln att bibehålla den relativa luftfuktigheten inom ett bekvämt område - tillräckligt låg för att vara bekväm men tillräckligt hög för att undvika problem i samband med mycket torr luft.

När temperaturen är hög och den relativa luftfuktigheten är låg, avdunstar vattnet snabbt; jorden torkar, våta kläder hängde på en lina eller ett ställ torkar snabbt och svett avdunstar lätt från huden. Trämöbler kan krympa, vilket gör att färgen som täcker dessa ytor spricker.

  När temperaturen är låg och den relativa luftfuktigheten är hög, avdunstar vattnet långsamt. När den relativa luftfuktigheten närmar sig 100 % kan kondens uppstå på ytor, vilket leder till problem med mögel, korrosion, röta och annan fuktrelaterad försämring. Kondens kan utgöra en säkerhetsrisk eftersom det kan främja tillväxten av mögel och träröta samt eventuellt frysa nödutgångar stängda.

Vissa produktions- och tekniska processer och behandlingar i fabriker, laboratorier, sjukhus och andra anläggningar kräver att specifika relativa luftfuktighetsnivåer upprätthålls med hjälp av luftfuktare, avfuktare och tillhörande kontrollsystem.

Fordon

Grundprinciperna för byggnader ovan gäller även för fordon. Dessutom kan det finnas säkerhetsaspekter. Till exempel kan hög luftfuktighet inuti ett fordon leda till problem med kondens, som imma på vindrutor och kortslutning av elektriska komponenter. I fordon och tryckkärl som trycksatta flygplan, dränkbara farkoster och rymdfarkoster kan dessa överväganden vara avgörande för säkerheten, och komplexa miljökontrollsystem inklusive utrustning för att upprätthålla trycket behövs.

Flyg

  Flygplan trafikerar med låg inre relativ luftfuktighet, ofta under 20 %, särskilt på långa flygningar. Den låga luftfuktigheten är en följd av att man drar in den mycket kalla luften med en låg absolut luftfuktighet, som finns på flygplanets marschhöjd. Efterföljande uppvärmning av denna luft sänker dess relativa fuktighet. Detta orsakar obehag som ömma ögon, torr hud och uttorkning av slemhinnan, men luftfuktare används inte för att höja den till bekväma mellannivåer eftersom den mängd vatten som krävs för att bäras ombord kan vara en betydande viktstraff. När flygplan går ner från kallare höjder till varmare luft (kanske till och med flyger genom moln några tusen fot över marken), kan den omgivande relativa luftfuktigheten öka dramatiskt. En del av denna fuktiga luft dras vanligtvis in i den trycksatta flygplanskabinen och in i andra icke-trycksatta områden på flygplanet och kondenserar på den kalla flygplanshuden. Flytande vatten kan vanligtvis ses rinna längs flygplanets hud, både på insidan och utsidan av kabinen. På grund av de drastiska förändringarna i den relativa luftfuktigheten inuti fordonet måste komponenterna vara kvalificerade för att fungera i dessa miljöer. De rekommenderade miljökvalifikationerna för de flesta kommersiella flygplanskomponenter finns listade i RTCA DO-160 .

Kall, fuktig luft kan främja isbildningen, vilket är en fara för flygplan eftersom det påverkar vingprofilen och ökar vikten. Naturligt aspirerade förbränningsmotorer har ytterligare risk för isbildning inuti förgasaren . Flygväderrapporter ( METARs ) innehåller därför en indikation på relativ fuktighet, vanligtvis i form av daggpunkten .

Piloter måste ta hänsyn till luftfuktigheten när de beräknar startsträckor, eftersom hög luftfuktighet kräver längre banor och minskar klättringsprestanda.

Densitetshöjd är höjden i förhållande till standardatmosfärförhållandena (International Standard Atmosphere) vid vilken luftdensiteten skulle vara lika med den angivna luftdensiteten vid observationsplatsen, eller med andra ord, höjden när den mäts i termer av densiteten av luften snarare än avståndet från marken. "Densitetshöjd" är tryckhöjden justerad för icke-standardtemperatur.

En ökning av temperaturen, och i mycket mindre grad, luftfuktigheten, kommer att orsaka en ökning av densitetshöjden. Under varma och fuktiga förhållanden kan densitetshöjden på en viss plats vara betydligt högre än den verkliga höjden.

Elektronik

Torkmedelspåse ( kiselgel ), vanligen inkluderad i förpackningar som innehåller elektroniska produkter för att kontrollera luftfuktigheten

Elektroniska enheter är ofta klassade att endast fungera under vissa luftfuktighetsförhållanden (t.ex. 10 % till 90 %). I den övre änden av intervallet kan fukt öka konduktiviteten hos permeabla isolatorer , vilket leder till funktionsfel. För låg luftfuktighet kan göra materialet spröda. En särskild fara för elektroniska artiklar, oavsett det angivna luftfuktighetsintervallet, är kondens . När ett elektroniskt föremål flyttas från en kall plats (t.ex. garage, bil, skjul, luftkonditionerade utrymmen i tropikerna) till en varm fuktig plats (hus, utanför tropikerna), kan kondens täcka kretskort och andra isolatorer, vilket leder till kortslutning kretsen inuti utrustningen. Sådana kortslutningar kan orsaka betydande permanent skada om utrustningen slås på innan kondensvattnet har avdunstat . En liknande kondenseffekt kan ofta observeras när en person som bär glasögon kommer in från kylan (dvs glasögonen blir dimmiga). Det är lämpligt att låta elektronisk utrustning acklimatisera sig i flera timmar, efter att ha tagits in från kylan, innan den slås på. Vissa elektroniska enheter kan upptäcka en sådan förändring och indikera, när de är inkopplade och vanligtvis med en liten droppesymbol, att de inte kan användas förrän risken för kondensering är över. I situationer där tiden är kritisk kommer ökat luftflöde genom enhetens inre delar, som att ta bort sidopanelen från ett PC-fodral och styra en fläkt att blåsa in i fodralet, avsevärt minska tiden som krävs för att acklimatisera sig till den nya miljön.

Däremot gynnar en mycket låg luftfuktighet uppbyggnaden av statisk elektricitet , vilket kan resultera i att datorer stängs av spontant när urladdningar sker. Förutom falsk oregelbunden funktion kan elektrostatiska urladdningar orsaka dielektriskt sammanbrott i solid-state-enheter , vilket resulterar i oåterkalleliga skador. Datacenter övervakar ofta relativa luftfuktighetsnivåer av dessa skäl.

Industri

Hög luftfuktighet kan ofta ha en negativ effekt på kapaciteten hos kemiska anläggningar och raffinaderier som använder ugnar som en del av en viss process (t.ex. ångreformering, våta svavelsyraprocesser ). Till exempel, eftersom luftfuktighet minskar omgivande syrekoncentrationer (torr luft är vanligtvis 20,9 % syre, men vid 100 % relativ luftfuktighet är luften 20,4 % syre), måste rökgasfläktar suga in luft i en högre hastighet än vad som annars skulle krävas för att upprätthålla samma skjuthastighet.

Bakning

Hög luftfuktighet i ugnen, representerad av en förhöjd våt-bulb-temperatur , ökar den termiska ledningsförmågan hos luften runt det bakade föremålet, vilket leder till en snabbare bakningsprocess eller till och med bränning. Omvänt saktar låg luftfuktighet ner bakningsprocessen.

Andra viktiga fakta

Vid 100 % relativ fuktighet är luften mättad och vid sin daggpunkt : vattenångtrycket skulle varken tillåta avdunstning av närliggande flytande vatten eller kondens för att växa det närliggande vattnet; varken sublimering av närliggande is eller avsättning för att växa den närliggande isen.

Den relativa luftfuktigheten kan överstiga 100 %, i vilket fall luften är övermättad . Molnbildning kräver övermättad luft. Molnkondensationskärnor sänker nivån av övermättnad som krävs för att bilda dimma och moln - i frånvaro av kärnor runt vilka droppar eller is kan bildas krävs en högre nivå av övermättnad för att dessa droppar eller iskristaller ska bildas spontant. I Wilsons molnkammare , som används i kärnfysikexperiment, skapas ett tillstånd av övermättnad i kammaren, och rörliga subatomära partiklar fungerar som kondensationskärnor så dimspår visar dessa partiklars vägar.

För en given daggpunkt och dess motsvarande absoluta luftfuktighet kommer den relativa luftfuktigheten att ändras omvänt, om än olinjärt, med temperaturen. Detta beror på att vattnets ångtryck ökar med temperaturen – den operativa principen bakom allt från hårtorkar till avfuktare .

På grund av den ökande potentialen för ett högre partialtryck för vattenånga vid högre lufttemperaturer kan vattenhalten i luften vid havsnivån bli så hög som 3 viktprocent vid 30 °C (86 °F) jämfört med inte mer än cirka 0,5 viktprocent vid 0 °C (32 °F). Detta förklarar de låga nivåerna (i avsaknad av åtgärder för att tillföra fukt) av fukt i uppvärmda strukturer under vintern, vilket resulterar i torr hud, kliande ögon och ihållande statiska elektriska laddningar . Även med mättnad (100 % relativ fuktighet) utomhus, höjer uppvärmning av infiltrerad utomhusluft som kommer inomhus dess fuktkapacitet, vilket sänker den relativa luftfuktigheten och ökar avdunstningshastigheten från fuktiga ytor inomhus (inklusive människokroppar och hushållsväxter).

På samma sätt kondenserar en hel del flytande vatten under sommaren i fuktiga klimat från luft som kyls i luftkonditioneringsanläggningar. Varmare luft kyls under daggpunkten och överskottet av vattenånga kondenseras. Detta fenomen är detsamma som gör att vattendroppar bildas på utsidan av en kopp som innehåller en iskall dryck.

En användbar tumregel är att den maximala absoluta luftfuktigheten fördubblas för varje temperaturökning på 11 °C. Således kommer den relativa luftfuktigheten att sjunka med en faktor 2 för varje 20 °F (11 °C) ökning av temperaturen, förutsatt att den absoluta fukten bevaras. Till exempel, inom området för normala temperaturer, kommer luft vid 68 °F (20 °C) och 50 % relativ luftfuktighet att bli mättad om den kyls ned till 50 °F (10 °C), dess daggpunkt och 41 °F (5) °C) luft med 80 % relativ luftfuktighet uppvärmd till 68 °F (20 °C) kommer att ha en relativ luftfuktighet på endast 29 % och kännas torr. kräver termisk komfortstandard ASHRAE 55 system utformade för att kontrollera luftfuktigheten för att bibehålla en daggpunkt på 16,8 °C (62,2 °F) även om ingen lägre luftfuktighetsgräns har fastställts.

Vattenånga är en lättare gas än andra gasformiga komponenter i luft vid samma temperatur, så fuktig luft tenderar att stiga genom naturlig konvektion . Detta är en mekanism bakom åskväder och andra väderfenomen. Relativ luftfuktighet nämns ofta i väderprognoser och rapporter, eftersom det är en indikator på sannolikheten för dagg eller dimma. I varmt sommarväder ökar det också den skenbara temperaturen för människor (och andra djur) genom att hindra avdunstning av svett från huden när den relativa luftfuktigheten stiger. Denna effekt beräknas som värmeindex eller humidex .

En anordning som används för att mäta luftfuktighet kallas en hygrometer ; en som används för att reglera det kallas en hygrostat , eller ibland hygrostat . (Dessa är analoga med en termometer och termostat för temperatur, respektive.)

Allmänna källor

•    Arundel, AV; Sterling, EM; Biggin, JH; Sterling, TD (1986). "Indirekta hälsoeffekter av relativ luftfuktighet i inomhusmiljöer" . Environ. Hälsoperspektiv . 65 : 351–61. doi : 10.1289/ehp.8665351 . PMC 1474709 . PMID 3709462 .
•     Bröde, Peter; Fiala, Dusan; Błażejczyk, Krzysztof; Holmér, Ingvar; Jendritzky, Gerd; Kampmann, Bernhard; Tinz, Birger; Havenith, George (2011-05-31). "Härledning av den operativa proceduren för Universal Thermal Climate Index (UTCI)" ( PDF) . International Journal of Biometeorology . 56 (3): 481–494. doi : 10.1007/s00484-011-0454-1 . ISSN 0020-7128 . PMID 21626294 . S2CID 37771005 .
•   Buck, Arden L. (1981). "Nya ekvationer för beräkning av ångtryck och förbättringsfaktor" . Journal of Applied Meteorology . 20 (12): 1527–1532. Bibcode : 1981JApMe..20.1527B . doi : 10.1175/1520-0450(1981)020<1527:NEFCVP>2.0.CO;2 . ISSN 0021-8952 .
•   Fanger, PO (1970). Termisk komfort: analys och tillämpningar inom miljöteknik . Dansk Teknisk Press. ISBN 978-87-571-0341-0 .
• Gilmore, CP (september 1972). "Mer komfort för din uppvärmningsdollar". Populärvetenskap . sid. 99.
•    Schiavon, Stefano; Hoyt, Tyler; Piccioli, Alberto (2013-12-27). "Webbapplikation för termisk komfortvisualisering och beräkning enligt ASHRAE Standard 55" . Byggsimulering . 7 (4): 321–334. doi : 10.1007/s12273-013-0162-3 . ISSN 1996-3599 . S2CID 56274353 .
•    Wolkoff, Peder; Kjaergaard, Søren K. (augusti 2007). "Dikotomin av relativ fuktighet på inomhusluftens kvalitet". Miljö International . 33 (6): 850–857. doi : 10.1016/j.envint.2007.04.004 . ISSN 0160-4120 . PMID 17499853 .
• United States Environmental Protection Agency, "IAQ in Large Buildings" . Hämtad 9 januari 2006.

Vidare läsning

•   Himmelblau, David M. (1989). Grundläggande principer och beräkningar inom kemiteknik . Prentice Hall . ISBN 0-13-066572-X .
•   Lide, David (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (85 uppl.). CRC Tryck. ISBN 9780849304859 .
•   Perry, RH; Green, DW (1997). Perry's Chemical Engineers' Handbook (7:e upplagan). McGraw-Hill . ISBN 0-07-049841-5 .

externa länkar

• Aktuell karta över global relativ fuktighet