Umidità dell'aria

Umidità assoluta ed umidità relativa dell'aria

L'umidità dell'aria è rappresentata da vapore acqueo che, in funzione della temperatura T e della pressione atmosferica P, si miscela con gli altri gas atmosferici. La quantità di vapore che può essere contenuta in un dato volume di aria è soggetta a limiti ben precisi.

Il rapporto tra la massa di vapore contenuta nell'aria all'interno del recipiente ed il volume da essa occupato prende il nome di umidità assoluta dell'aria:

con:     M_vap massa del vapore contenuto nel volume d'aria  interno al cilindro

            V_a    volume d'aria

mentre l'umidità di saturazione dell'aria esprime la quantità massima di vapore contenibile dall'unità di volume d'aria a condizioni note e costanti di temperatura e pressione; è fondamentale il riferimento a queste due grandezze tenuto conto che, a parità di volume l'umidità di saturazione dell'aria (in esso contenuta) aumenta al crescere della T e al diminuire della P.

Si definisce "punto di rugiada" la temperatura (a pressione normale, per definizione pari a 1013 mbar, equivalente a 760 mmHg) che provoca un inizio di condensazione del vapore presente in una certa massa d'aria.

La pressione parziale esercitata dal vapore acqueo in un volume d'aria satura viene definita pressione di vapore saturo: essa tende a crescere con la temperatura, fino ad eguagliare la pressione atmosferica una volta raggiunto il punto di ebollizione. Ai fini dello studio delle proprietà igroscopiche del legno, interessa conoscere quanto l'aria è vicina allo stato di saturazione, ossia il rapporto percentuale tra l'umidità assoluta effettiva e l'umidità di saturazione teoricamente raggiungibile dall'aria, mantenendo T e P costanti.

Viene così definita l'umidità relativa percentuale dell'aria:

con:     Ψ       umidità assoluta effettiva

           Ψ _sat   umidità assoluta di saturazione

Strumenti per la misurazione dell'umidità relativa dell'aria

L'umidità relativa dell'aria viene misurata con strumenti denominati igrometri, di tipo diverso in funzione della precisione richiesta; tra i più usati nell'industria possono citarsi i seguenti:

-    igrometro a capello con quadrante ad orologio: sfrutta la proprietà dei capelli di allungarsi ed accorciarsi in funzione dell'umidità relativa dell'aria; un'estremità del capello viene fissata ad un ancoraggio, mentre l'altra viene collegata all'estremità di una lancetta provvista di una molla di richiamo; al variare dell'umidità il capello esercita maggiore o minore trazione sulla lancetta, che spostandosi indica su un apposito quadrante il valore dell'umidità relativa dell'aria. Gli svantaggi di questo strumento consistono in una precisione ed una ripetibilità delle misure non elevate, nonché nella necessita di frequenti tarature;

-    termoigrografo: si tratta di uno strumento registratore in grado di tracciare su un'apposita striscia graduata due diagrammi continui, corrispondenti rispettivamente all'umidità relativa ed a quello della temperatura dell'aria; il principio di funzionamento della sezione igrometrica è analogo a quello dell'igrometro a capello visto in precedenza, ma la realizzazione meccanica è molto più accurata, così da permettere una migliore precisione e ripetibilità delle misure a scapito però di un maggior ingombro e costo;

-    igrometri elettrici/elettronici: si tratta di strumenti abbastanza sofisticati, provvisti di sonde in grado ad es. di determinare il "punto di rugiada" e di confrontarlo con la temperatura ambiente, così da giungere ad una misura dell'umidità relativa dell'aria; il loro principale limite è costituito dalla necessità di assicurare un'alimentazione elettrica continua e dalle possibili starature conseguenti alla permanenza della sonda in aria satura di umidità

-    psicrometro: è formato da due termometri a mercurio, uno dei quali ha il bulbo ricoperto da una calzetta di garza ("bulbo umido"), mentre l'altro è libero ("bulbo asciutto"); imbibendo la calzetta di acqua distillata, e facendo lambire i bulbi di entrambi i termometri da una corrente d'aria continua (quella dell'ambiente di cui si vuole misurare l'umidità), dopo un certo tempo i due termometri segneranno una temperatura differente (più bassa per il termometro a bulbo bagnato); in base alla temperatura ambiente al momento della prova (letta sul termometro a bulbo asciutto), ed alla differenza tra le temperature segnate dai due termometri (che prende il nome di "differenza psicrometrica") è possibile determinare l'umidità relativa dell'aria con un apposito diagramma; il principio fisico su cui si basa il funzionamento dello psicrometro è quello del calore di evaporazione: il passaggio dalla fase liquida a quella gassosa richiede l'apporto di energia, il cui prelievo avviene a spese di un raffreddamento della calzetta imbibita del bulbo umido; se l'aria è molto secca, l'evaporazione sarà intensa e quindi anche la differenza psicrometrica sarà notevole, e viceversa; lo psicrometro consente letture precise e ripetibili, tanto da costituire il riferimento per la taratura degli altri strumenti sopra illustrati.