Umidità specifica

L'umidità specifica è una grandezza fisica che rappresenta il rapporto tra la massa dell'umidità presente in una determinata massa d'aria secca in relazione a quest'ultima massa d'aria.^[1][2]

Voce principale: Umidità.

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:^[3][4]

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

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:

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

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

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

${\displaystyle q\approx r}$

e quindi:

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

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.

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

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

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

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.