Vapor de Água e Umidade

A medição e a termodinâmica do vapor de água no ar, o constituinte atmosférico mais variável e radiativamente importante.

Definition

Umidade é a quantidade de vapor de água presente no ar, expressa através de várias medidas, e sua termodinâmica é governada pelo equilíbrio entre o vapor e as fases condensadas da água.

Scope

Abrange medidas de umidade atmosférica, incluindo pressão de vapor, razão de mistura, umidade específica, umidade relativa e ponto de orvalho; a relação de Clausius-Clapeyron que governa a pressão de vapor de saturação; a dependência da saturação em relação à temperatura; e o papel do vapor de água no transporte de calor latente e como gás de efeito estufa.

Core questions

• Como o teor de umidade do ar é quantificado e como as medidas se relacionam?
• Por que a quantidade máxima de vapor de água que o ar pode reter aumenta acentuadamente com a temperatura?
• Como o vapor de água transporta energia e influencia o balanço de radiação?

Key theories

Relação de Clausius-Clapeyron

Uma equação termodinâmica que mostra que a pressão de vapor de saturação aumenta quase exponencialmente com a temperatura, definindo a capacidade de retenção de umidade do ar.

Mechanisms

Em qualquer temperatura, o ar pode reter vapor de água até uma pressão de vapor de saturação que aumenta acentuadamente com a temperatura, de acordo com a relação de Clausius-Clapeyron, aproximadamente sete por cento por grau Celsius. A umidade relativa é a razão entre a pressão de vapor real e a de saturação; o ponto de orvalho é a temperatura à qual o ar deve esfriar para atingir a saturação. A evaporação e a condensação transferem grandes quantidades de calor latente, acoplando o ciclo da água ao balanço energético atmosférico.

Clinical relevance

As medidas de umidade são essenciais para a previsão do tempo, a previsão da formação de nuvens e nevoeiro, a avaliação do conforto humano e do estresse térmico, e a compreensão do feedback do vapor de água no clima.

History

A termodinâmica do equilíbrio de fases subjacente à pressão de vapor de saturação foi estabelecida por Clapeyron e Clausius no século XIX, fornecendo a base quantitativa para a umidade que permanece central para a ciência atmosférica.

Key figures

• Rudolf Clausius
• Benoit Clapeyron

Seminal works

• iribarne1981

Frequently asked questions

O que é o ponto de orvalho?

O ponto de orvalho é a temperatura à qual o ar deve ser resfriado, a pressão e teor de umidade constantes, para que se torne saturado e a condensação comece.