Che relazione c'è tra la pressione dell'aria e l'umidità?

A2A: In che modo la pressione dell'aria è collegata all'umidità?

Sembra semplice rispondere, ma in realtà non lo è. Voglio rispondere a questo perché c'è una bella fisica e chimica coinvolta qui che molti potrebbero non conoscere. Quindi tratteniamo il respiro e tuffiamoci nelle basi.

Prima di tutto l'umidità dell'aria non è assoluta. Sentite alla radio o in TV che l'umidità oggi è al 40% e lo riportano come se fosse una temperatura con una scala assoluta. Non lo è. Quella percentuale che senti è in realtà il rapporto tra l'umidità disciolta nell'aria e la pressione parziale dell'acqua di saturazione.

Quindi cosa significa acqua disciolta. Immaginate che l'acqua sia lo zucchero e che l'aria sia una tazza di caffè. Quando versate lo zucchero nel caffè e mescolate, una parte di esso si dissolve e un'altra no e rimane a vorticare nel liquido e forse si deposita anche sul fondo. L'acqua è lo stesso nell'aria. Una parte di essa è vapore acqueo dissolto (disperso molecolarmente) nell'aria e una parte è in seconda fase (goccioline liquide e qualsiasi grumo d'acqua sospeso nell'aria). La seconda fase può essere pioggia, nuvole e nebbia, neve, grandine sospesa, ecc. Per l'umidità l'unica importante è in realtà la quantità di vapore acqueo. Bisogna estrarre l'aria e farla passare attraverso un filtro per separare l'acqua non disciolta mantenendola esattamente alla stessa temperatura per non far evaporare la seconda fase o condensare la fase vapore. Dopo il filtraggio, si raffredda l'aria fino a ben sotto lo zero per condensare tutta l'acqua e misurare la quantità di acqua. Poi si converte la quantità d'acqua misurata in una pressione STD equivalente dalla legge dei gas. Poi si divide la pressione calcolata dell'acqua dalla legge dei gas per la pressione totale dell'aria in quella posizione e questo dà la pressione parziale dell'acqua nell'atmosfera.

Infine si cerca dalla tabella per quella temperatura la pressione di saturazione (massima) dell'acqua e si divide la pressione parziale misurata dell'acqua per la pressione parziale dell'acqua di saturazione e si esprime il rapporto come percentuale. Quella percentuale è ciò che le notizie riportano di solito, che è essenzialmente il rapporto tra l'acqua disciolta nell'aria e la massima acqua possibile che può essere disciolta prima che inizi la condensazione. Il termine scientifico per questo è Umidità Relativa Percentuale o Umidità in breve.

Ora alla tua domanda. Poiché la quantità di saturazione dipende dalla temperatura e dalla pressione, per la stessa quantità di acqua nell'aria l'umidità dipenderà sia dalla temperatura che dalla pressione. Come menzionato in un'altra risposta, l'effetto della temperatura sulla pressione di saturazione è grande. È matematicamente quello che si chiama dipendenza di Arrhenius (esponenziale di 1/T) quindi è un effetto forte. La dipendenza dalla pressione è generalmente lineare, ma quando si va sempre più in alto in montagna si verifica un calo più veloce che lineare della pressione totale. Quindi è difficile descrivere l'effettiva dipendenza dalla pressione. Basta sapere questo. L'umidità relativa è un indice di comfort. Quando è bassa (dall'1 al 5%) l'aria sembra secca e la pelle si screpola. Quando è 20-50% è confortevole. Dal 50 all'85% è aria umida e umida e la pelle si sente morbida e setosa. Sopra l'85% è veramente umido e specialmente se è caldo e umido è un disagio infernale. L'umidità può essere (e l'ho visto un paio di volte a Nuova Delhi e in Tennessee) superiore al 100% fino al 110% probabilmente. Questa è aria supersatura. Se l'aria è così, a volte si vede piovere senza una sola nuvola in cielo. Quella è una condensazione diretta da una soluzione supersatura.

Troppe informazioni?! Ecco perché i meteorologi passano più tempo sui loro capelli che sulla spiegazione. È complicato! A proposito. Questa è ancora solo una parte della storia. La pressione di saturazione dipende anche dalla chimica dell'aria. Alcuni composti nell'aria aumentano o riducono la solubilità dell'acqua nell'aria. Ma questa è la storia per un altro A2A.