Umidità specifica

L'umidità specifica è una grandezza fisica che misura l'umidità presente in una determinata massa d'aria.

Umidità specifica in funzione della temperatura, con pressione atmosferica di 1000 hPa

Definizione

Si definisce come il rapporto tra la massa del vapore acqueo m_v e la massa dell'aria secca m_s in un determinato volume:

$q={\frac {m_{v}}{m_{s}}}$

dove m_v sono i chilogrammi di vapore acqueo e m_s i chilogrammi d'aria secca. Più spesso, per il vapore acqueo si usano comunque i grammi.

Nella letteratura scientifica si può trovare anche un'altra definizione di umidità specifica, come rapporto tra la massa del vapore acqueo e la massa d'aria umida (ovvero miscela tra aria secca e vapore). In termodinamica, però, si preferisce la definizione di umidità specifica basata sull'aria secca; infatti, questa non varierà mai nei normali processi termodinamici (sopra la temperatura di 132 K), al contrario della massa di aria umida (per esempio: con la condensazione del vapore nell'aria umida, il fluido può essere facilmente sottratto).

L'umidità specifica è legata al rapporto di mescolanza (r) dalle seguenti relazioni:

$q={\frac {r}{1+r}}$

$r={\frac {q}{1-q}}$

Numericamente, l'umidità specifica e il rapporto di mescolanza sono quasi uguali:

$q\approx r$

e quindi:

$q\approx 622{\frac {e}{p-e}}\;{\begin{matrix}\mathrm {g_{v}} \\\mathrm {kg} \end{matrix}}$

Alle temperature normali, il valore di q è all'incirca 5-20 g_v/kg a livello del suolo (equivalenti a 0,5-2% dell'aria) e 0,1 g_v/kg nella media troposfera (equivalente a 0,01%).

Calcolo

Tale valore d'umidità specifica è ottenibile conoscendo la pressione atmosferica in millibar (è equivalente all'ettopascal/hPa) e la temperatura dell'aria in gradi Celsius, utilizzando la formula per ricavare la pressione di vapore e il rapporto di mescolanza (tale rapporto ha un risultato del tutto simile al nomogramma di Herloffson), potendo conoscere così il valore istantaneo dell'umidità specifica.

$P_{0}=6,11\cdot 10^{\left({7,5\cdot T \over 237,7+T}\right)}$

$r={622\cdot P_{0} \over P_{atm}-P_{0}}$

$q={r\cdot UR \over 100}$

dove:

• T è la temperatura
• P₀ è la pressione di vapore
• P_atm è la pressione atmosferica
• r è il rapporto di mescolanza
• UR è l'umidità relativa
• q è l'umidità specifica

Il valore della formula del rapporto di mescolanza, moltiplicato per l'umidità relativa ci fornisce l'umidità specifica dell'aria esaminata.

Bibliografia

• Alan S. Foust, Leonard A.Wenzel; Curtis W. Clump; Luis Maus; L. Bryce Andersen, I principi delle operazioni unitarie, Ambrosiana, 1967, ISBN 88-408-0117-0.
• Alberto Cavallini e Lino Mattarolo, Termodinamica applicata, Cleup, 1990, ISBN 8871789253.
• Nicola Rossi, Manuale del termotecnico, Hoepli, 2014, ISBN 978-88-203-5971-3.

Voci correlate

• Umidità assoluta
• Umidità relativa
• Rapporto di mescolanza
• Punto di rugiada

Collegamenti esterni

• (EN) specific humidity, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.