يحتوي الغلاف الجوي للأرض على الماء بصورة بخار الماء أو بلورات الثلج أو هطول الأمطار، وتمثل الرطوبة النسبية نسبة من بخار الماء في الهواء الذي يتغير عندما تتغير درجة حرارة الهواء.
يتعذر على الجزء المشبع من الهواء بالكامل تخزين أي جزيئات مائية إضافية عند الضغط المستمر، مما يؤدي إلى حدوث رطوبة نسبية بنسبة 100٪. وكلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، زادت قدرة الهواء على تخزين جزيئات الماء .
ينخفض الرطوبة النسبية عندما تنخفض درجات الحرارة، وتزيد الرطوبة النسبية عندما تقترب درجة حرارة الهواء من نقطة الندى، ولذلك فإن درجة الحرارة مرتبطة بشكل مباشر بكمية الرطوبة التي يمكن أن يتحملها الجو
ما هي الرطوبة النسبية
نسبة الرطوبة النسبية هي نسبة الرطوبة المطلقة الحالية إلى أعلى رطوبة مطلقة ممكنة، وتعتمد على درجة حرارة الهواء الحالية. إذا كانت الرطوبة النسبية 100 بالمائة، فذلك يعني أن الهواء مشبع تماما ببخار الماء ولا يمكن أن يتحمل المزيد من الرطوبة، وهذا يفتح الباب أمام تساقط الأمطار. ومع ذلك، ليس من الضروري أن تكون نسبة الرطوبة النسبية 100 بالمائة لتسقط الأمطار، ولكن يجب أن تكون 100 بالمائة في المناطق التي تتشكل فيها الغيوم. وغالبا ما تكون نسبة الرطوبة النسبية بالقرب من الأرض أقل من ذلك .
الرطوبة النسبية (RH) هي الكمية الفعلية لبخار الماء فيما يتعلق بالقدرة التي يمتلكها الهواء عند درجة حرارة معينة ، على الرغم من أنها في الواقع غير قادرة على التمسك فعليًا على بخار الماء (يتحرك بسرعة كبيرة). عندما يتم الوصول إلى نقطة أو سعة تشبع بخار الماء ، يتكثف بخار الماء في الهواء كرطوبة ، مما يجعل الهواء رطبًا.
يمكن التعبير عن الرطوبة النسبية بطريقة مماثلة لتعبيرنا عن بخار الماء، حيث يتم التعبير عنها بالنسبة المئوية إما بالضغط أو الكثافة، وفي كلا الحالتين يتم حسابها بقسمة الضغط الفعلي للبخار على الضغط الأشباعي (أو كثافة البخار الفعلية على كثافة بخار التشبع)، ثم ضرب هذا الناتج في 100.
بمعنى آخر، يمكن حساب الرطوبة النسبية بتقسيم نقطة الضغط الحالية في الهواء على نقطة الضغط التي يتشبع فيها الهواء ببخار الماء في جهاز EdgeStar 50 Pint Dehumidifier عند درجة حرارة معينة، ثم ضرب النتيجة في 100 للحصول على النسبة المئوية .
العوامل المؤثرة على الرطوبة النسبية
تتأثر الرطوبة النسبية بدرجة الحرارة والموقع الجغرافي ، يحمل الهواء الدافئ رطوبة أكثر من الهواء البارد ، والطقس الأكثر دفئًا يعزز التبخر ، تتميز المناطق التي تحتوي على الكثير من المياه السطحية ، مثل المناطق الساحلية ومنطقة البحيرات الكبرى ، بمستويات رطوبة عالية بسبب التبخر.
إذا كانت نسبة الرطوبة منخفضة، فقد نشعر بالبرد أكثر مما يشير إليه الحرارة الفعلية، لأن العرق يتبخر بسهولة، وهذا يؤدي إلى الشعور بالبرودة. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة الفعلية للهواء 75 درجة فهرنهايت (24 درجة مئوية) ونسبة الرطوبة صفر في المائة، فسيبدو الهواء وكأنه 69 درجة فهرنهايت (21 درجة مئوية) تقريبا لأجسامنا.
إذا كانت درجة حرارة الهواء 75 درجة فهرنهايت (24 درجة مئوية) والرطوبة النسبية 100 في المائة، فإننا نشعر بأن الحرارة تفوق 80 درجة (27 درجة مئوية) .
البشر حساسون جدًا للرطوبة ، حيث يعتمد الجلد على الهواء للتخلص من الرطوبة ، عملية التعرق هي محاولة جسمك للحفاظ على البرودة والحفاظ على درجة حرارته الحالية ، إذا كانت نسبة الرطوبة النسبية للهواء 100٪ ، فلن يتبخر العرق في الهواء ، ونتيجة لذلك ، نشعر بحرارة أكبر من درجة الحرارة الفعلية عندما تكون الرطوبة النسبية عالية ، قد يصبح قميصك مشبعًا ، يميل الناس إلى الشعور بالراحة أكثر عند رطوبة نسبية تتراوح بين 30 و 50 بالمائة .
يُمكن قياس الرطوبة النسبية باستخدام مقياس الرطوبة، ولكن معظم مزيلات الرطوبة الحديثة تستخدم جهاز ترطيب مدمج لقياس مستويات الرطوبة النسبية، مما يسمح للمستخدم بتعيين مستوى رطوبة محدد بسهولة لتشغيله التلقائي
التحكم في الرطوبة ومستواها
إذا قمت بتحسين هذه العوامل، ستتمكن من السيطرة على مستوى الرطوبة:
درجة الحرارة
يتأثر مستوى الرطوبة بشكل كبير بدرجة الحرارة ، حيث تزداد كمية الرطوبة المتضمنة في الهواء مع ارتفاع درجة الحرارة. لذلك ، يتغير مستوى الرطوبة النسبية بالرغم من أن مستوى الرطوبة المطلقة يكون ثابتًا.
نظام التكييف
تهدف عملية التهوية وتكييف الهواء إلى الحفاظ على الراحة الأفراد داخل المبنى، من خلال التخلص من الهواء الساخن والرطوبة، وتجديد الهواء الداخلي باستخدام الهواء الخارجي النقي. إذا لم تكن عملية التهوية كافية، فإن ذلك قد يؤدي إلى نمو العفن والتكثف إذا ارتفعت نسبة الرطوبة بشكل كبير.
من خلال جعل الهواء أكثر احكامًا، يمكنك تقليل تأثيرات الهواء الخارجي، حتى تتمكن من استخدام أنظمة التحكم في درجة الحرارة والتهوية للتحكم بدرجة الحرارة والرطوبة، وبالتالي يمكن تحقيق توفير في استهلاك الطاقة وتوفير تكاليف التكييف والتهوية، حتى في حالة استخدام أجهزة تكييف الهواء.
مواد البناء
يساعد استخدام مواد البناء التي تمتص بخار الماء المتولد في المبنى وتطلق الرطوبة عندما تكون الغرفة جافة على التحكم في الرطوبة بشكل طبيعي، لذلك، زاد تطوير مواد البناء الجديدة ذات وظيفة التحكم في الرطوبة مثل التراب الدياتومي وألياف السليلوز الخشبية.
الرطوبة مقابل الرطوبة النسبية
لفهم الرطوبة النسبية، يجب أولاً فهم المفهوم العام للرطوبة، ويمكن الإشارة إلى بعض النقاط الرئيسية التالية:
- الرطوبة والرطوبة النسبية ليست نفس الشيء، فاستخدام مصطلح `الرطوبة` فيما يتعلق بحالة الهواء هو الصحيح، إذ يشير إلى كمية بخار الماء الموجودة في الهواء والتي تعرف أيضًا باسم `الرطوبة المطلقة`.
- تعتمد كمية بخار الماء في الهواء (الرطوبة المطلقة أوالرطوبة) على درجة حرارة الهواء، حيث يزداد كمية بخار الماء التي يمكن تحملها في الهواء كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، ويزيد بالتالي احتمالية حدوث الرطوبة.
- فيما يتعلق بالرطوبة، يمكن قياس بخار الماء بالضغط أو الكثافة، حيث ترتفع ضغط البخار بزيادة درجة الحرارة وتنخفض الكثافة.
- يُقاس ضغط بخار الماء بالمليبار (ملي بار، ميغاباسكال)، وهو مقياس للضغط يساوي 1013 مليبار، وهو الضغط الجوي على سطح الأرض عند مستوى سطح البحر.
- يتم قياس كثافة بخار الماء بالجرام لكل متر مكعب من الهواء عند الضغط الجوي القياسي وعلى مستوى سطح البحر .
أنواع الرطوبة
الرطوبة المطلقة
الرطوبة هي كتلة بخار الماء مقسومة على كتلة الهواء الجاف في حجم الهواء عند درجة حرارة معينة. كلما ازدادت حرارة الهواء، زاد احتواؤه على الرطوبة. ويتم تعبير عن الرطوبة المطلقة بوحدة الجرامات من الرطوبة لكل متر مكعب من الهواء (جم/م³).
قطرة ندى
عندما يصل الرطوبة النسبية إلى 100٪، يتشكل الندى، وتشير نقطة الندى إلى درجة حرارة الهواء التي يصل فيها إلى التشبع بواسطة جزيئات الماء. يمكن للهواء الدافئ حمل مزيد من جزيئات الماء، وعندما يبرد الهواء الدافئ، يتم تكثيف بخار الماء وتحوله إلى ندى. تشير نقطة الندى العالية إلى وجود محتوى رطوبة أعلى في الهواء، مما يؤدي إلى ظروف رطبة غير مريحة مع احتمالية حدوث سحب وأمطار. يتم تشبع الهواء نفسه بمجرد أن تتطابق نقطة الندى مع درجة حرارة الهواء. ويجد الناس أن نقطة الندى عند 55 أو أقل هي الأكثر راحة، وأكثر تحملا مقارنة بنقاط الندى العالية. ولا تتجاوز درجة حرارة الهواء نقطة الندى.