आर्द्रता और जल वाष्प

जल वाष्प वायु का एक अदृश्य लेकिन शक्तिशाली घटक है, और इसे मापने के कई तरीके, ओस बिंदु से लेकर सापेक्ष आर्द्रता तक, यह दर्शाते हैं कि वायुमंडल अपनी नमी को बादल, कोहरे या बारिश में संघनित करने के कितना करीब है।

Definition

आर्द्रता वायु में मौजूद जल वाष्प की मात्रा है, जिसे सापेक्ष आर्द्रता, विशिष्ट आर्द्रता, मिश्रण अनुपात और ओस-बिंदु तापमान जैसे मापों के माध्यम से व्यक्त किया जाता है, ये सभी वास्तविक वाष्प सामग्री को संतृप्ति मान से संबंधित करते हैं।

Scope

यह विषय वायु में जल वाष्प के ऊष्मागतिकी (thermodynamics) को शामिल करता है, जिसमें संतृप्ति वाष्प दाब (saturation vapor pressure) और क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध (Clausius-Clapeyron relation) के माध्यम से इसकी तापमान निर्भरता, सापेक्ष और विशिष्ट आर्द्रता (relative and specific humidity), मिश्रण अनुपात (mixing ratio), और ओस बिंदु (dew point) जैसे विभिन्न आर्द्रता माप, और उनका मापन शामिल है।

Core questions

• संतृप्त होने से पहले वायु कितनी जल वाष्प धारण कर सकती है, इसे क्या नियंत्रित करता है?
• विभिन्न आर्द्रता माप एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं?
• स्थिर नमी पर भी तापमान बदलने पर सापेक्ष आर्द्रता क्यों बदलती है?
• व्यवहार में वायुमंडलीय आर्द्रता को कैसे मापा जाता है?

Key theories

क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध

संतृप्ति वाष्प दाब तापमान के साथ लगभग घातीय रूप से बढ़ता है, इसलिए गर्म हवा बहुत अधिक जल वाष्प धारण कर सकती है, एक संबंध जो आर्द्रता, बादल निर्माण और गर्म होते जलवायु में जल चक्र के तीव्र होने का आधार है।

आर्द्रता माप और ओस बिंदु

विशिष्ट आर्द्रता और मिश्रण अनुपात वास्तविक वाष्प सामग्री को निर्धारित करते हैं, सापेक्ष आर्द्रता इसकी तुलना संतृप्ति से करती है, और ओस बिंदु वह तापमान है जिस पर हवा को संतृप्त होने के लिए ठंडा होना चाहिए, ये सभी मिलकर हवा की नमी की स्थिति का वर्णन करते हैं।

Mechanisms

वायु में जल वाष्प की अधिकतम मात्रा संतृप्ति वाष्प दाब द्वारा निर्धारित होती है, जो क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध के अनुसार तापमान के साथ तेजी से बढ़ती है। मौजूद वास्तविक वाष्प को मिश्रण अनुपात या विशिष्ट आर्द्रता से मापा जाता है, जबकि सापेक्ष आर्द्रता वास्तविक और संतृप्ति वाष्प दाब का अनुपात है। चूंकि संतृप्ति तापमान पर निर्भर करती है, नम हवा को ठंडा करने से उसकी सापेक्ष आर्द्रता बढ़ जाती है जब तक कि ओस बिंदु पर, यह संतृप्त न हो जाए और संघनन शुरू न हो जाए, जिससे ओस, कोहरा या बादल बनते हैं।

Clinical relevance

आर्द्रता माप कोहरे, पाले, बादल के आधार और वर्षा के पूर्वानुमान के लिए, तापमान और नमी को संयोजित करने वाले ताप-तनाव सूचकांकों (heat-stress indices) के लिए, और यह समझने के लिए कि कैसे एक गर्म होता वायुमंडल अधिक जल वाष्प धारण करता है और भारी वर्षा उत्पन्न कर सकता है, बुनियादी इनपुट हैं।

History

जॉन डाल्टन के उन्नीसवीं सदी की शुरुआत के वाष्प दाब के अध्ययन, क्लैपेरॉन और क्लॉसियस द्वारा व्युत्पन्न ऊष्मागतिक संबंध के साथ, वायु में जल वाष्प के मात्रात्मक विवरण को स्थापित किया; हाइग्रोमीटर (hygrometer) और बाद में इलेक्ट्रॉनिक और रिमोट-सेंसिंग उपकरणों ने वायुमंडलीय आर्द्रता का नियमित मापन संभव बनाया।

Key figures

• Rudolf Clausius
• Benoit Paul Emile Clapeyron
• John Dalton

Seminal works

• wallace2006
• bohren1998

Frequently asked questions

रात में सापेक्ष आर्द्रता क्यों बढ़ती है, भले ही बारिश न हो?

सापेक्ष आर्द्रता हवा में नमी की तुलना उस अधिकतम मात्रा से करती है जिसे वह धारण कर सकती है, जो हवा के ठंडा होने पर घट जाती है; इसलिए एक साफ रात में, जैसे-जैसे तापमान गिरता है, सापेक्ष आर्द्रता बढ़ जाती है, भले ही जल वाष्प की वास्तविक मात्रा में कोई बदलाव न आया हो।

ओस बिंदु क्या है?

ओस बिंदु वह तापमान है जिस पर हवा को, स्थिर दाब और नमी पर, संतृप्त होने के लिए ठंडा किया जाना चाहिए; एक उच्च ओस बिंदु का अर्थ है हवा में अधिक जल वाष्प और ओस, कोहरे या वर्षा की अधिक संभावना।