Luftfeuchtigkeit ist die Konzentration von Wasserdampf in der Luft. Wasserdampf, der gasförmige Zustand von Wasser, ist für das menschliche Auge im Allgemeinen unsichtbar. Die Luftfeuchtigkeit zeigt die Wahrscheinlichkeit von Niederschlag , Tau oder Nebel an.
Die Luftfeuchtigkeit hängt von der Temperatur und dem Druck des interessierenden Systems ab. Die gleiche Menge Wasserdampf führt in kühler Luft zu einer höheren Luftfeuchtigkeit als in warmer Luft. Ein verwandter Parameter ist der Taupunkt . Die zur Sättigung benötigte Wasserdampfmenge nimmt mit steigender Temperatur zu. Wenn die Temperatur eines Luftpakets sinkt, erreicht es schließlich den Sättigungspunkt, ohne Wassermasse hinzuzufügen oder zu verlieren. Die Menge an Wasserdampf, die in einem Luftpaket enthalten ist, kann erheblich variieren. Beispielsweise kann ein Luftpaket nahe der Sättigung 28 g (0,99 oz) Wasser pro Kubikmeter Luft bei 30 °C (86 °F) enthalten, aber nur 8 g (0,28 oz) Wasser pro Kubikmeter Luft bei 8 °C (46 °F).
Drei primäre Feuchtemessungen sind weit verbreitet: absolut, relativ und spezifisch. Die absolute Luftfeuchtigkeit wird entweder als Masse Wasserdampf pro Volumen feuchter Luft (in Gramm pro Kubikmeter) oder als Masse Wasserdampf pro Masse trockener Luft (normalerweise in Gramm pro Kilogramm) ausgedrückt. Die relative Luftfeuchtigkeit , oft in Prozent ausgedrückt, gibt einen aktuellen Zustand der absoluten Luftfeuchtigkeit relativ zu einer maximalen Luftfeuchtigkeit bei gleicher Temperatur an. Die spezifische Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der Wasserdampfmasse zur Gesamtmasse des feuchten Luftpakets.
Die Luftfeuchtigkeit spielt eine wichtige Rolle für die Oberflächenlebensdauer. Für Tierleben abhängig von Transpiration ( Schweiß ) innere Körpertemperatur zu regulieren, Wärme hoher Feuchtigkeit beeinträchtigt Austauscheffizienz durch die Rate der Feuchtigkeitsreduzierungsverdampfung von Hautoberflächen. Dieser Effekt kann unter Verwendung einer berechnet wird Wärmeindex - Tabelle, auch als bekannt Humidex .
Die Vorstellung, dass Luft Wasserdampf „hält“ oder von diesem „gesättigt“ wird, wird oft im Zusammenhang mit dem Begriff der relativen Luftfeuchtigkeit erwähnt. Dies ist jedoch irreführend – die Menge an Wasserdampf, die bei einer bestimmten Temperatur in einen bestimmten Raum eintritt (oder eintreten kann), ist fast unabhängig von der vorhandenen Luftmenge (Stickstoff, Sauerstoff usw.). Tatsächlich hat ein Vakuum ungefähr die gleiche Gleichgewichtskapazität zum Halten von Wasserdampf wie das gleiche mit Luft gefüllte Volumen; beide sind durch den Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser bei der gegebenen Temperatur gegeben. Es gibt einen sehr kleinen Unterschied, der unten unter "Erweiterungsfaktor" beschrieben wird, der bei vielen Berechnungen vernachlässigt werden kann, wenn keine hohe Genauigkeit erforderlich ist.
Definitionen
Absolute Luftfeuchtigkeit ist die Gesamtmasse an Wasserdampf, die in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Luftmasse vorhanden ist. Dabei wird die Temperatur nicht berücksichtigt. Die absolute Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre reicht von nahe Null bis etwa 30 g (1,1 oz) pro Kubikmeter, wenn die Luft bei 30 °C (86 °F) gesättigt ist.
Die absolute Luftfeuchtigkeit ist die Masse des Wasserdampfs geteilt durch das Volumen des Luft-Wasserdampf-Gemischs , die wie folgt ausgedrückt werden kann:
Die absolute Luftfeuchtigkeit ändert sich mit Lufttemperatur- oder Druckänderungen , wenn das Volumen nicht festgelegt ist. Dies macht es ungeeignet für chemietechnische Berechnungen, zB in der Trocknung , wo die Temperatur stark schwanken kann. Infolgedessen kann sich die absolute Feuchte in der Chemietechnik auf die Masse an Wasserdampf pro Masseneinheit trockener Luft beziehen, auch bekannt als Feuchteverhältnis oder Massenmischungsverhältnis (siehe unten "spezifische Feuchte"), das für Wärme und Masse besser geeignet ist Saldoberechnungen. Die Wassermasse pro Volumeneinheit wie in der obigen Gleichung wird auch als volumetrische Feuchtigkeit definiert . Wegen der möglichen Verwirrung schlägt der britische Standard BS 1339 vor, den Begriff "absolute Feuchtigkeit" zu vermeiden. Einheiten sollten immer sorgfältig geprüft werden. Viele Feuchtigkeitstabellen werden in g/kg oder kg/kg angegeben, es können jedoch beliebige Masseneinheiten verwendet werden.
Das Gebiet, das sich mit der Untersuchung physikalischer und thermodynamischer Eigenschaften von Gas-Dampf-Gemischen beschäftigt, wird Psychrometrie genannt .
Die relative Luftfeuchtigkeit berücksichtigt nur den unsichtbaren Wasserdampf. Nebel, Wolken, Nebel und Wasseraerosole zählen nicht zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit, obwohl ihr Vorhandensein ein Hinweis darauf ist, dass sich ein Luftkörper nahe dem Taupunkt befinden kann .
Die relative Luftfeuchtigkeit wird normalerweise in Prozent angegeben ; ein höherer Prozentsatz bedeutet, dass das Luft-Wasser-Gemisch feuchter ist. Bei 100 % relativer Luftfeuchtigkeit ist die Luft gesättigt und hat ihren Taupunkt erreicht . In Abwesenheit eines Fremdkörpers, auf dem sich Tröpfchen oder Kristalle bilden können, kann die relative Luftfeuchtigkeit 100 % überschreiten, in diesem Fall spricht man von einer Übersättigung der Luft . Das Einbringen einiger Partikel oder einer Oberfläche in einen Luftkörper mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 100 % ermöglicht die Bildung von Kondenswasser oder Eis auf diesen Kernen, wodurch ein Teil des Dampfs entfernt und die Luftfeuchtigkeit gesenkt wird.
Die relative Luftfeuchtigkeit ist eine wichtige Metrik in verwendeten Wettervorhersagen und Berichten, da sie ein Indikator für die Wahrscheinlichkeit ist Niederschlag , Tau oder Nebel. In heißem Sommerwetter erhöht ein Anstieg der relative Luftfeuchtigkeit die scheinbare Temperatur auf den Menschen (und andere Tiere ) durch die Behinderung Verdunstung von Schweiß von der Haut. Laut dem Heat Index würde sich beispielsweise eine relative Luftfeuchtigkeit von 75 % bei einer Lufttemperatur von 80,0 °F (26,7 °C) wie 83,6 °F ±1,3 °F (28,7 °C ±0,7 °C) anfühlen.
In der Erdatmosphäre auf Meereshöhe:
Spezifische Feuchtigkeit (oder Feuchtigkeitsgehalt) ist das Verhältnis der Masse des Wasserdampfs zur Gesamtmasse des Luftpakets. Die spezifische Luftfeuchtigkeit ist ungefähr gleich dem Mischungsverhältnis , das als das Verhältnis der Masse des Wasserdampfs in einem Luftpaket zur Masse der trockenen Luft für dasselbe Paket definiert ist. Wenn die Temperatur sinkt, nimmt auch die Menge an Wasserdampf ab, die zum Erreichen der Sättigung benötigt wird. Wenn die Temperatur eines Luftpakets niedriger wird, erreicht es schließlich den Sättigungspunkt, ohne Wassermasse hinzuzufügen oder zu verlieren.
Der Begriff relative Feuchte ist für Systeme von Wasserdampf in Luft reserviert. Der Begriff relative Sättigung wird verwendet, um die analoge Eigenschaft für Systeme zu beschreiben, die aus einer anderen kondensierbaren Phase als Wasser in einer nicht kondensierbaren Phase außer Luft bestehen.
Messung
Ein Gerät zur Messung der Luftfeuchtigkeit wird als Psychrometer oder Hygrometer bezeichnet . Ein Hygrostat ist ein durch Feuchtigkeit ausgelöster Schalter, der häufig zur Steuerung eines Entfeuchters verwendet wird .
Die Feuchtigkeit einer Luft-Wasserdampf-Mischung wird mit Hilfe von psychrometrischen Diagrammen bestimmt, wenn sowohl die Trockenkugeltemperatur ( T ) als auch die Feuchtkugeltemperatur ( T w ) der Mischung bekannt sind. Diese Mengen werden leicht geschätzt durch eine Schlinge mit Psychrometer .
Es gibt mehrere empirische Formeln, die verwendet werden können, um den Gleichgewichtsdampfdruck von Wasserdampf als Funktion der Temperatur abzuschätzen. Die Antoine-Gleichung gehört zu den am wenigsten komplexen von diesen und hat nur drei Parameter ( A , B und C ). Andere Formeln wie die Goff-Gratch-Gleichung und die Magnus-Tetens-Approximation sind komplizierter, liefern aber eine bessere Genauigkeit.
Die Arden-Buck-Gleichung ist in der Literatur zu diesem Thema häufig anzutreffen:
Dabei ist die Trockentemperatur in Grad Celsius (°C), der Absolutdruck in Millibar und der Gleichgewichtsdampfdruck in Millibar angegeben. Buck hat berichtet, dass der maximale relative Fehler zwischen -20 und +50 °C (-4 und 122 °F) weniger als 0,20% beträgt, wenn diese spezielle Form der verallgemeinerten Formel verwendet wird, um den Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser abzuschätzen.
Zur Messung und Regulierung der Luftfeuchtigkeit gibt es verschiedene Geräte. Zu den Kalibrierstandards für die genaueste Messung gehören das gravimetrische Hygrometer , das Taupunktspiegel-Hygrometer und das elektrolytische Hygrometer . Die gravimetrische Methode ist zwar die genaueste, aber sehr umständlich. Für eine schnelle und sehr genaue Messung ist die Taupunktspiegelmethode effektiv. Für Prozess-Online-Messungen basieren die heute am häufigsten verwendeten Sensoren auf Kapazitätsmessungen zur Messung der relativen Feuchte, häufig mit internen Umrechnungen zur Anzeige der absoluten Feuchte. Diese sind billig, einfach, im Allgemeinen genau und relativ robust. Alle Feuchtigkeitssensoren haben Probleme bei der Messung von staubbeladenen Gasen, wie z. B. Abgasströmen von Trocknern .
Die Luftfeuchtigkeit wird auch auf globaler Ebene mit entfernt platzierten Satelliten gemessen . Diese Satelliten sind in der Lage zu erfassen , Konzentration von Wasser in der Troposphäre in einer Höhe zwischen 4 und 12 km (2,5 und 7,5 mi). Satelliten, die Wasserdampf messen können, verfügen über Sensoren, die auf Infrarotstrahlung empfindlich reagieren . Wasserdampf absorbiert gezielt Strahlung in diesem Spektralband und strahlt sie wieder ab. Satellitenbilder von Wasserdampf spielen eine wichtige Rolle bei der Überwachung der Klimabedingungen (wie der Bildung von Gewittern) und bei der Entwicklung von Wettervorhersagen .
Luftdichte und Volumen
Feuchte Luft ist weniger dicht als trockene Luft, weil ein Wassermolekül ( M 18 u ) weniger massiv ist als ein Stickstoffmolekül (M ≈ 28) oder ein Sauerstoffmolekül (M ≈ 32). Etwa 78 % der Moleküle in trockener Luft sind Stickstoff (N 2 ). Weitere 21 % der Moleküle in trockener Luft sind Sauerstoff (O 2 ). Das letzte 1% der trockenen Luft ist ein Gemisch anderer Gase.
Für jedes Gas ist bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck die Anzahl der in einem bestimmten Volumen vorhandenen Moleküle konstant – siehe Gesetz des idealen Gases . Wenn also Wassermoleküle (Dampf) in dieses Volumen trockener Luft eingebracht werden, muss die Anzahl der Luftmoleküle im Volumen um die gleiche Zahl abnehmen, wenn Temperatur und Druck konstant bleiben. (Die Zugabe von Wassermolekülen, oder anderer Molekülen, zu einem Gas, ohne Entfernung von einer gleichen Anzahl von anderen Molekülen, wird notwendigerweise eine Änderung der Temperatur erfordert, Druck oder Gesamtvolumen, das heißt, eine Änderung in wenigstens eine von Bei konstantem Druck und Temperatur erhöht sich das Volumen und die verdrängten trockenen Luftmoleküle wandern zunächst in das zusätzliche Volumen aus, wonach die Mischung schließlich durch Diffusion gleichmäßig wird.) Daraus ergibt sich die Masse pro Volumeneinheit des Gases – seine Dichte – nimmt ab. Isaac Newton hat dieses Phänomen entdeckt und in seinem Buch Opticks darüber geschrieben .
Druckabhängigkeit
Die relative Luftfeuchtigkeit eines Luft-Wasser-Systems hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom absoluten Druck des interessierenden Systems ab. Diese Abhängigkeit wird demonstriert, indem man das unten gezeigte Luft-Wasser-System betrachtet. Das System ist geschlossen (dh egal, was in das System eindringt oder es verlässt).
Wenn das System im Zustand A isobar erhitzt wird (Heizung ohne Änderung des Systemdrucks), dann nimmt die relative Feuchtigkeit des Systems ab, da der Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser mit steigender Temperatur steigt. Dies wird in Zustand B angezeigt.
Wenn das System im Zustand A isotherm komprimiert wird (komprimiert ohne Änderung der Systemtemperatur), dann erhöht sich die relative Feuchtigkeit des Systems, da der Partialdruck des Wassers im System mit der Volumenverringerung steigt. Dies wird in Zustand C gezeigt. Oberhalb von 202,64 kPa würde die relative Luftfeuchtigkeit 100 % überschreiten und Wasser kann beginnen zu kondensieren.
Wenn der Druck von Zustand A durch einfaches Hinzufügen von mehr trockener Luft geändert würde, ohne das Volumen zu ändern, würde sich die relative Luftfeuchtigkeit nicht ändern.
Daher kann eine Änderung der relativen Luftfeuchtigkeit durch eine Änderung der Systemtemperatur, eine Änderung des Volumens des Systems oder eine Änderung dieser beiden Systemeigenschaften erklärt werden.
Der Verstärkungsfaktor ist definiert als das Verhältnis des Sättigungsdampfdrucks von Wasser in feuchter Luft zum Sättigungsdampfdruck von reinem Wasser:
Der Verstärkungsfaktor ist für ideale Gassysteme gleich Eins. In realen Systemen führen die Wechselwirkungseffekte zwischen Gasmolekülen jedoch zu einem kleinen Anstieg des Gleichgewichtsdampfdrucks von Wasser in Luft relativ zum Gleichgewichtsdampfdruck von reinem Wasserdampf. Daher ist der Verbesserungsfaktor für reale Systeme normalerweise etwas größer als Eins.
Der Verstärkungsfaktor wird üblicherweise verwendet, um den Gleichgewichtsdampfdruck von Wasserdampf zu korrigieren, wenn empirische Beziehungen, wie sie von Wexler, Goff und Gratch entwickelt wurden, verwendet werden, um die Eigenschaften psychrometrischer Systeme abzuschätzen.
Buck hat berichtet, dass der Dampfdruck von Wasser in gesättigter feuchter Luft auf Meereshöhe um etwa 0,5% gegenüber dem Gleichgewichtsdampfdruck von reinem Wasser ansteigt.
Auswirkungen
Klimatisierung bezieht sich auf die Kontrolle von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit in Gebäuden, Fahrzeugen und anderen geschlossenen Räumen mit dem Ziel, den menschlichen Komfort, die Gesundheit und die Sicherheit zu gewährleisten und die Umweltanforderungen von Maschinen, empfindlichen Materialien (z Prozesse.
Während die Luftfeuchtigkeit selbst eine Klimavariable ist, beeinflusst sie auch andere Klimavariablen. Die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung wird durch Wind und Regen beeinflusst.
Hohe Temperaturen in Kombination mit dem hohen Taupunkt erzeugen einen Wärmeindex von über 65 °C (149 °F). Darwin erlebt von Dezember bis April eine extrem feuchte Regenzeit. Houston , Miami , San Diego , Osaka , Shanghai , Shenzhen und Tokio haben in ihren Sommermonaten ebenfalls eine extrem feuchte Periode. Während der Südwest- und Nordost-Monsunzeit (jeweils Ende Mai bis September und November bis März) ist mit starken Regenfällen und einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit nach dem Regen zu rechnen. Außerhalb der Monsunzeit ist die Luftfeuchtigkeit hoch (im Vergleich zu Ländern weiter vom Äquator entfernt), aber es gibt viele sonnige Tage. An kühleren Orten wie Nord-Tasmanien, Australien, herrscht aufgrund des Ozeans zwischen dem australischen Festland und Tasmanien das ganze Jahr über eine hohe Luftfeuchtigkeit. Im Sommer wird die heiße, trockene Luft von diesem Ozean absorbiert und die Temperatur steigt selten über 35 ° C (95 ° F).
Luftfeuchtigkeit beeinflusst den Energiehaushalt und damit die Temperatur auf zweierlei Weise. Erstens enthält Wasserdampf in der Atmosphäre "latente" Energie. Während der Transpiration oder Verdunstung wird diese latente Wärme der Oberflächenflüssigkeit entzogen und kühlt die Erdoberfläche. Dies ist der größte strahlungsfreie Kühleffekt an der Oberfläche. Es kompensiert etwa 70 % der durchschnittlichen Netto-Strahlungserwärmung an der Oberfläche.
Zweitens ist Wasserdampf das am häufigsten vorkommende aller Treibhausgase . Wasserdampf ist wie eine grüne Linse, die grünes Licht durchlässt, aber rotes Licht absorbiert, ein "selektiver Absorber". Wie die anderen Treibhausgase ist Wasserdampf für die meisten Sonnenenergien transparent. Es absorbiert jedoch die von der Erdoberfläche nach oben emittierte (abgestrahlte) Infrarotenergie, weshalb feuchte Gebiete eine sehr geringe nächtliche Abkühlung erfahren, trockene Wüstenregionen jedoch nachts erheblich abkühlen. Diese selektive Aufnahme verursacht den Treibhauseffekt. Es erhöht die Oberflächentemperatur deutlich über ihre theoretische Strahlungsgleichgewichtstemperatur mit der Sonne, und Wasserdampf ist die Ursache für diese Erwärmung mehr als jedes andere Treibhausgas.
Im Gegensatz zu den meisten anderen Treibhausgasen liegt Wasser jedoch nicht nur in allen Regionen der Erde unter seinem Siedepunkt, sondern in vielen Höhenlagen unter seinem Gefrierpunkt. Als kondensierbare Treibhausgas, es fällt , mit einer viel geringeren Skalenhöhe und kürzerer Lebensdauer in der Atmosphäre - Wochen statt Jahrzehnten. Ohne andere Treibhausgase würde die Schwarzkörpertemperatur der Erde unter dem Gefrierpunkt von Wasser dazu führen, dass Wasserdampf aus der Atmosphäre entfernt wird. Wasserdampf ist somit ein „Sklave“ der nicht kondensierbaren Treibhausgase.
Obwohl die Luftfeuchtigkeit ein wichtiger Faktor für die thermische Behaglichkeit ist, reagieren Menschen empfindlicher auf Temperaturschwankungen als auf Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit. Die Luftfeuchtigkeit hat bei niedrigen Lufttemperaturen einen geringen Einfluss auf die thermische Behaglichkeit im Freien, bei moderaten Lufttemperaturen etwas stärker und bei höheren Lufttemperaturen einen viel stärkeren Einfluss.
Menschen reagieren empfindlich auf feuchte Luft, da der menschliche Körper Verdunstungskühlung als primären Mechanismus zur Temperaturregulierung verwendet. Unter feuchten Bedingungen ist die Geschwindigkeit, mit der Schweiß auf der Haut verdunstet, geringer als unter trockenen Bedingungen. Da der Mensch die Wärmeübertragung vom Körper und nicht die Temperatur selbst wahrnimmt, fühlen wir uns bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit wärmer als bei niedriger.
Der Mensch kann sich je nach Temperatur in einem weiten Feuchtigkeitsbereich wohlfühlen – von 30 bis 70 % – aber idealerweise nicht über dem Absoluten (60 °F Taupunkt), zwischen 40
Manche Menschen haben Schwierigkeiten beim Atmen in feuchten Umgebungen. Einige Fälle können möglicherweise mit Atemwegserkrankungen wie Asthma zusammenhängen , während andere möglicherweise auf Angstzustände zurückzuführen sind . Die Betroffenen hyperventilieren oft als Reaktion, was unter anderem zu Taubheitsgefühl , Ohnmacht und Konzentrationsverlust führt.
Eine sehr niedrige Luftfeuchtigkeit kann bei manchen Personen zu Beschwerden, Atemproblemen und Allergien führen. Niedrige Luftfeuchtigkeit führt dazu, dass das Gewebe, das die Nasengänge auskleidet, austrocknet, reißt und anfälliger für das Eindringen von Rhinovirus- Erkältungsviren wird. Extrem niedrige (unter 20
Die Klimaanlage reduziert Unbehagen, indem sie nicht nur die Temperatur, sondern auch die Luftfeuchtigkeit reduziert. Das Erwärmen kalter Außenluft kann die relative Luftfeuchtigkeit in Innenräumen auf unter 30 % senken. Gemäß ASHRAE Standard 55-2017: Thermal Environment Conditions for Human Occupancy , kann die thermische Behaglichkeit in Innenräumen durch die PMV- Methode mit relativen Luftfeuchtigkeiten von 0 % bis 100 % erreicht werden, abhängig von den anderen Faktoren, die zur thermischen Behaglichkeit beitragen. Der empfohlene Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit in Innenräumen in klimatisierten Gebäuden beträgt jedoch im Allgemeinen 30–60 %.
Höhere Luftfeuchtigkeit verringert die Infektiosität des aerosolisierten Influenzavirus. Eine Studie kam zu dem Schluss: "Die Aufrechterhaltung einer relativen Luftfeuchtigkeit von >40% in Innenräumen wird die Infektiosität von aerosolisierten Viren signifikant reduzieren."
Die mukoziliäre Clearance in den Atemwegen wird auch durch niedrige Luftfeuchtigkeit behindert. Eine Studie an Hunden ergab, dass der Schleimtransport bei einer absoluten Luftfeuchtigkeit von 9 g Wasser/m 3 geringer war als bei 30 g Wasser/m 3 .
Erhöhte Luftfeuchtigkeit kann auch zu Veränderungen des Gesamtkörperwassers führen , die normalerweise zu einer moderaten Gewichtszunahme führen, insbesondere wenn man sich daran gewöhnt hat, bei heißem und feuchtem Wetter zu arbeiten oder zu trainieren.
Herkömmliche Bauweisen erzeugen oft Gebäudehüllen mit einer schlechten thermischen Grenze, die ein Isolierungs- und Luftbarrieresystem erfordern, das so ausgelegt ist, dass es die Umgebungsbedingungen in Innenräumen beibehält und gleichzeitig den äußeren Umgebungsbedingungen standhält. Die im 20. Jahrhundert eingeführte energieeffiziente, stark abgedichtete Architektur dichtete auch den Feuchtigkeitstransport ab, was zu einem sekundären Problem der Kondenswasserbildung in und um Wände führte, die die Entwicklung von Schimmel und Schimmel begünstigt. Darüber hinaus können Gebäude mit nicht ordnungsgemäß abgedichteten Fundamenten aufgrund der Kapillarwirkung von Poren in Mauerwerksprodukten Wasser durch die Wände fließen lassen . Lösungen für energieeffiziente Gebäude, die Kondensation vermeiden, sind ein aktuelles Thema der Architektur.
Bei der Klimatisierung von Gebäuden mit HLK- Systemen ist es wichtig, die relative Luftfeuchtigkeit in einem angenehmen Bereich zu halten – niedrig genug, um angenehm zu sein, aber hoch genug, um Probleme im Zusammenhang mit sehr trockener Luft zu vermeiden.
Bei hoher Temperatur und niedriger relativer Luftfeuchtigkeit verdunstet das Wasser schnell; Erde trocknet, nasse Kleidung, die an einer Leine oder einem Gestell hängt, trocknet schnell und Schweiß verdunstet leicht von der Haut. Holzmöbel können schrumpfen, wodurch die Farbe, die diese Oberflächen bedeckt, bricht.
Bei niedrigen Temperaturen und hoher relativer Luftfeuchtigkeit verdunstet das Wasser langsam. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100
Bestimmte Produktions- und technische Prozesse und Behandlungen in Fabriken, Labors, Krankenhäusern und anderen Einrichtungen erfordern die Aufrechterhaltung bestimmter relativer Feuchtigkeitsniveaus durch Befeuchter, Entfeuchter und zugehörige Kontrollsysteme.
Verkehrsflugzeuge operieren mit niedriger relativer Luftfeuchtigkeit im Inneren, oft unter 20
Kalte, feuchte Luft kann die Eisbildung begünstigen, die für Flugzeuge eine Gefahr darstellt, da sie das Flügelprofil beeinflusst und das Gewicht erhöht. Bei Vergasermotoren besteht eine weitere Gefahr der Eisbildung im Vergaser . Flugwetterberichte ( METARs ) enthalten daher eine Angabe der relativen Luftfeuchtigkeit, meist in Form des Taupunktes .
Piloten müssen bei der Berechnung der Startdistanzen die Luftfeuchtigkeit berücksichtigen, da eine hohe Luftfeuchtigkeit längere Start- und Landebahnen erfordert und die Steigleistung verringert.
Dichtehöhe ist die Höhe relativ zu den Standardatmosphärenbedingungen (International Standard Atmosphere), bei der die Luftdichte gleich der angezeigten Luftdichte am Beobachtungsort wäre, oder anders ausgedrückt die Höhe, gemessen in Bezug auf die Dichte der Luft statt der Entfernung vom Boden. "Dichtehöhe" ist die Druckhöhe, die für eine nicht standardmäßige Temperatur angepasst wurde.
Ein Anstieg der Temperatur und in einem viel geringeren Maße der Luftfeuchtigkeit führt zu einer Zunahme der Dichtehöhe. Somit kann die Dichtehöhe an einem bestimmten Ort unter heißen und feuchten Bedingungen deutlich höher sein als die wahre Höhe.
Elektronische Geräte sind oft so ausgelegt, dass sie nur unter bestimmten Feuchtigkeitsbedingungen (zB 10 % bis 90 %) funktionieren. Am oberen Ende des Bereichs kann Feuchtigkeit die Leitfähigkeit durchlässiger Isolatoren erhöhen und zu Fehlfunktionen führen. Eine zu niedrige Luftfeuchtigkeit kann Materialien spröde machen. Eine besondere Gefahr für elektronische Geräte ist, unabhängig vom angegebenen Betriebsfeuchtebereich, Kondenswasser . Wenn ein elektronisches Gerät von einem kalten Ort (z. B. Garage, Auto, Schuppen, klimatisierter Raum in den Tropen) an einen feuchtwarmen Ort (Haus, außerhalb der Tropen) gebracht wird, kann Kondensation die Leiterplatten und andere Isolatoren beschichten und zu Kurzschlüssen führen Schaltung im Gerät. Solche Kurzschlüsse können erhebliche dauerhafte Schäden verursachen, wenn das Gerät eingeschaltet wird, bevor das Kondenswasser verdunstet ist . Ein ähnlicher Kondensationseffekt kann oft beobachtet werden, wenn ein Brillenträger durch die Kälte hereinkommt (dh die Brille beschlägt). Es ist ratsam, elektronische Geräte nach dem Einbringen aus der Kälte mehrere Stunden akklimatisieren zu lassen, bevor sie eingeschaltet werden. Einige elektronische Geräte können eine solche Veränderung erkennen und zeigen im eingesteckten Zustand und meist mit einem kleinen Tröpfchensymbol an, dass sie erst dann verwendet werden können, wenn die Gefahr durch Kondenswasser vorüber ist. In zeitkritischen Situationen wird durch die Erhöhung des Luftstroms durch das Innere des Geräts, z.
Hohe Luftfeuchtigkeit kann sich oft negativ auf die Kapazität von Chemiewerken und Raffinerien auswirken, die Öfen als Teil eines bestimmten Prozesses verwenden (zB Dampfreformierung, nasse Schwefelsäureprozesse). Da beispielsweise die Luftfeuchtigkeit die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung verringert (trockene Luft besteht normalerweise aus 20,9 % Sauerstoff, bei 100 % relativer Luftfeuchtigkeit besteht die Luft jedoch aus 20,4 % Sauerstoff), müssen Rauchgasventilatoren Luft mit einer höheren Geschwindigkeit ansaugen, als dies sonst erforderlich wäre, um die gleiche Feuerrate.
Eine hohe Luftfeuchtigkeit im Ofen, repräsentiert durch eine erhöhte Feuchtkugeltemperatur , erhöht die Wärmeleitfähigkeit der Luft um das Backgut herum, was zu einem schnelleren Backvorgang oder sogar zum Anbrennen führt. Umgekehrt verlangsamt eine niedrige Luftfeuchtigkeit den Backprozess.
Weitere wichtige Fakten
Bei 100 % relativer Luftfeuchtigkeit ist die Luft gesättigt und hat ihren Taupunkt : Der Wasserdampfdruck würde weder die Verdunstung von nahem flüssigem Wasser noch Kondensation zum Wachstum des nahegelegenen Wassers zulassen ; weder Sublimation von nahem Eis noch Ablagerung zum Wachsen des nahen Eises.
Die relative Luftfeuchtigkeit kann 100 % überschreiten, in diesem Fall ist die Luft übersättigt . Wolkenbildung erfordert übersättigte Luft. Wolkenkondensationskeime senken den Übersättigungsgrad, der erforderlich ist, um Nebel und Wolken zu bilden – in Abwesenheit von Kernen, um die sich Tröpfchen oder Eis bilden können, ist ein höherer Übersättigungsgrad erforderlich, damit sich diese Tröpfchen oder Eiskristalle spontan bilden können. In der Wilson-Nebelkammer , die in nuklearphysikalischen Experimenten verwendet wird, wird innerhalb der Kammer ein Übersättigungszustand erzeugt, und sich bewegende subatomare Teilchen wirken als Kondensationskerne, sodass Nebelspuren die Wege dieser Teilchen zeigen.
Bei einem gegebenen Taupunkt und der entsprechenden absoluten Luftfeuchtigkeit ändert sich die relative Luftfeuchtigkeit umgekehrt, wenn auch nichtlinear, mit der Temperatur . Dies liegt daran, dass der Partialdruck des Wassers mit der Temperatur steigt – das Funktionsprinzip von Haartrocknern bis hin zu Luftentfeuchtern .
Aufgrund des zunehmenden Potenzials für einen höheren Wasserdampfpartialdruck bei höheren Lufttemperaturen kann der Wassergehalt der Luft auf Meereshöhe bei 30 °C (86 °F) bis zu 3 Massen-% betragen, im Vergleich zu nicht mehr als etwa 0,5 Massen-% bei 0 °C (32 °F). Dies erklärt den niedrigen Feuchtigkeitsgehalt (ohne Maßnahmen zur Feuchtigkeitszufuhr) in beheizten Gebäuden im Winter, was zu trockener Haut , juckenden Augen und anhaltender elektrostatischer Aufladung führt. Selbst bei Sättigung (100% relative Luftfeuchtigkeit) im Freien erhöht die Erwärmung der infiltrierten Außenluft, die in Innenräume gelangt, deren Feuchtigkeitskapazität, was die relative Luftfeuchtigkeit senkt und die Verdunstungsrate von feuchten Oberflächen in Innenräumen (einschließlich menschlicher Körper und Hauspflanzen) erhöht.
In ähnlicher Weise kondensiert im Sommer in feuchtem Klima viel flüssiges Wasser aus der in Klimaanlagen gekühlten Luft. Wärmere Luft wird unter ihren Taupunkt abgekühlt und der überschüssige Wasserdampf kondensiert. Dieses Phänomen ist das gleiche wie das, das die Bildung von Wassertröpfchen auf der Außenseite einer Tasse mit einem eiskalten Getränk verursacht.
Wasserdampf ist bei gleicher Temperatur ein leichteres Gas als andere gasförmige Bestandteile der Luft, sodass feuchte Luft dazu neigt, durch natürliche Konvektion aufzusteigen . Dies ist ein Mechanismus hinter Gewittern und anderen Wetterphänomenen . Die relative Luftfeuchtigkeit wird oft in Wettervorhersagen und Berichten erwähnt, da sie ein Indikator für die Wahrscheinlichkeit von Tau oder Nebel ist. In heißem Sommerwetter , sondern erhöht auch die scheinbare Temperatur an den Menschen (und andere Tiere ) durch die Behinderung Verdampfung von Schweiß von der Haut als die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Dieser Effekt wird als Hitzeindex oder Humidex berechnet .
Ein Gerät zur Messung der Luftfeuchtigkeit wird Hygrometer genannt ; man verwendet regulieren sie eine genannt wird Hygrostat oder manchmal hygrostat . (Diese sind analog zu einem Thermometer und einem Thermostat für die Temperatur.)
Siehe auch
Verweise
Externe Links
