Humidité et vapeur d'eau

La vapeur d'eau est un composant invisible mais puissant de l'air, et les nombreuses méthodes de mesure, du point de rosée à l'humidité relative, permettent de déterminer à quel point l'atmosphère est proche de condenser son humidité en nuages, brouillard ou pluie.

Definition

L'humidité est la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air, exprimée par des mesures telles que l'humidité relative, l'humidité spécifique, le rapport de mélange et la température du point de rosée, toutes ces mesures reliant la teneur réelle en vapeur à la valeur de saturation.

Scope

Ce sujet couvre la thermodynamique de la vapeur d'eau dans l'air, y compris la pression de vapeur saturante et sa dépendance à la température via la relation de Clausius-Clapeyron, les diverses mesures d'humidité telles que l'humidité relative et spécifique, le rapport de mélange et le point de rosée, ainsi que leur mesure.

Core questions

• Qu'est-ce qui régit la quantité de vapeur d'eau que l'air peut contenir avant de saturer ?
• Comment les différentes mesures d'humidité sont-elles liées les unes aux autres ?
• Pourquoi l'humidité relative change-t-elle lorsque la température varie, même avec une humidité constante ?
• Comment l'humidité atmosphérique est-elle mesurée en pratique ?

Key theories

Relation de Clausius-Clapeyron

La pression de vapeur saturante augmente de manière quasi exponentielle avec la température, de sorte que l'air plus chaud peut contenir beaucoup plus de vapeur d'eau, une relation qui sous-tend l'humidité, la formation des nuages et l'intensification du cycle de l'eau dans un climat qui se réchauffe.

Mesures d'humidité et point de rosée

L'humidité spécifique et le rapport de mélange quantifient la teneur réelle en vapeur, l'humidité relative la compare à la saturation, et le point de rosée est la température à laquelle l'air doit se refroidir pour saturer, décrivant ensemble l'état d'humidité de l'air.

Mechanisms

La quantité maximale de vapeur d'eau que l'air peut contenir est déterminée par la pression de vapeur saturante, qui augmente fortement avec la température selon la relation de Clausius-Clapeyron. La vapeur réelle présente est mesurée par le rapport de mélange ou l'humidité spécifique, tandis que l'humidité relative est le rapport entre la pression de vapeur réelle et la pression de vapeur saturante. Étant donné que la saturation dépend de la température, le refroidissement de l'air humide augmente son humidité relative jusqu'à ce que, au point de rosée, il sature et que la condensation commence, formant de la rosée, du brouillard ou des nuages.

Clinical relevance

Les mesures d'humidité sont des données fondamentales pour la prévision du brouillard, du gel, de la base des nuages et des précipitations, pour les indices de stress thermique qui combinent température et humidité, et pour comprendre comment une atmosphère qui se réchauffe retient davantage de vapeur d'eau et peut produire des pluies plus intenses.

History

Les études de John Dalton sur la pression de vapeur au début du XIXe siècle, associées à la relation thermodynamique dérivée par Clapeyron et Clausius, ont établi la description quantitative de la vapeur d'eau dans l'air ; l'hygromètre et, plus tard, les instruments électroniques et de télédétection ont rendu possible la mesure de routine de l'humidité atmosphérique.

Key figures

• Rudolf Clausius
• Benoit Paul Emile Clapeyron
• John Dalton

Seminal works

• wallace2006
• bohren1998

Frequently asked questions

Pourquoi l'humidité relative augmente-t-elle la nuit même lorsqu'il ne pleut pas ?

L'humidité relative compare l'humidité de l'air à la quantité maximale qu'il peut contenir, laquelle diminue à mesure que l'air se refroidit ; ainsi, par une nuit claire, à mesure que les températures baissent, l'humidité relative augmente même si la quantité réelle de vapeur d'eau n'a pas changé.

Qu'est-ce que le point de rosée ?

Le point de rosée est la température à laquelle l'air doit être refroidi, à pression et humidité constantes, pour qu'il devienne saturé ; un point de rosée plus élevé signifie plus de vapeur d'eau dans l'air et une plus grande probabilité de rosée, de brouillard ou de précipitations.