رطوبت نسبی کمتر از کویر است و ساکنان معمولاً از آن بی خبرند. به یاد داشته باشید که هوای سرد قطبی تنها حاوی کمی بخار آب است. حتی در صورت اشباع، هوای با دما و نقطه شبنم 15 درجه سانتیگراد (5 درجه فارنهایت) دارای فشار بخار واقعی فقط 1.9 مگابایت است. وقتی این هوا به داخل خانه آورده می شود و تا دمای 20 درجه سانتیگراد (68 درجه فارنهایت) گرم می شود، فشار بخار اشباع آن به 23.4 مگابایت افزایش می یابد - تقریباً 12 برابر آنچه در خارج بود. در ● شکل 4.18 توجه کنید که رطوبت نسبی هوای گرم شده در داخل خانه تا 8 درصد کاهش می یابد.
رطوبت نسبی بسیار کم در یک خانه می تواند تأثیر نامطلوبی بر چیزهایی که در داخل آن زندگی می کنند داشته باشد. به عنوان مثال، گیاهان خانگی برای زنده ماندن مشکل دارند زیرا رطوبت برگ ها و خاک به سرعت تبخیر می شود. از این رو، گیاهان خانگی معمولاً در زمستان بیشتر از تابستان به آبیاری نیاز دارند. هنگامی که رطوبت نسبی کاملاً کم است، مردم نیز رنج می برند. تبخیر سریع رطوبت از گوشت در معرض پوست باعث ترک خوردگی، خشکی، پوسته پوسته شدن یا خارش پوست می شود. این رطوبت کم همچنین غشاهای مخاطی بینی و گلو را تحریک می کند و گلو "خارش" ایجاد می کند. به طور مشابه، مجرای بینی خشک اجازه می دهد تا باکتری های استنشاقی انکوبه شوند و باعث عفونت های مداوم شوند. راه حل اکثر این مشکلات صرفاً افزایش رطوبت نسبی است. اما چگونه؟
رطوبت نسبی در خانه را می توان تنها با گرم کردن آب و تبخیر آن در هوا افزایش داد. بخار آب اضافه شده رطوبت نسبی را به سطح راحت تری افزایش می دهد. در خانههای مدرن، یک دستگاه مرطوبکننده که در نزدیکی کوره نصب میشود، رطوبت هوا را به میزان حدود یک گالن در هر اتاق در روز اضافه میکند. هوا با بخار آب افزایش یافته اش، توسط یک سیستم گرمایش هوای اجباری در سراسر خانه به گردش در می آید. به این ترتیب، همه اتاق ها به اندازه کافی رطوبت خود را دریافت می کنند - نه فقط اتاقی که بخار در آن اضافه می شود. برای کاهش رطوبت هوا و همچنین دمای هوا، بسیاری از خانهها دارای تهویه مطبوع هستند. هوای بیرون با عبور از سیستم کویل های سرد واقع در واحد تهویه مطبوع خنک می شود. خنک کننده رطوبت نسبی هوا را افزایش می دهد و هوا به حالت اشباع می رسد. بخار آب متراکم می شود و به آب مایع تبدیل می شود که دور می شود. هوای خنک تر و بدون رطوبت اکنون به داخل خانه منتقل می شود.
در مناطق گرم که رطوبت نسبی کم است، می توان از سیستم های خنک کننده تبخیری برای خنک کردن هوا استفاده کرد. این سیستم ها با دمیدن هوای گرم و خشک بیرون از هوا توسط یک فن در روی پدهای اشباع شده از آب کار می کنند. تبخیر هوا را خنک می کند که به اجبار وارد خانه می شود و باعث تسکین هوای گرم می شود.
کولرهای تبخیری که به عنوان خنک کننده های باتلاقی نیز شناخته می شوند، زمانی که رطوبت نسبی کم و هوا گرم است بهترین عملکرد را دارند. آنها در هوای گرم و گل آلود به خوبی کار نمی کنند زیرا رطوبت نسبی بالا تا حد زیادی سرعت تبخیر را کاهش می دهد. علاوه بر این، خنککنندههای باتلاقی بخار آب به هوا اضافه میکنند - چیزی که وقتی هوا بهطور ناراحتکنندهای مرطوب است، مورد نیاز نیست. به همین دلیل است که کولرهای باتلاقی ممکن است در خانههای آریزونا یافت شوند، اما در خانههای آلاباما نه.
رطوبت نسبی و ناراحتی انسان در یک روز گرم و گل آلود که رطوبت نسبی زیاد است، شنیدن این که کسی (اغلب با عصبانیت) فریاد می زند، "این خیلی گرما نیست، رطوبت است" معمول است. در واقع این بیانیه اعتبار دارد. در هوای گرم، منبع اصلی خنک شدن بدن از طریق تبخیر عرق است. از فصل 2 به یاد بیاورید که تبخیر یک فرآیند خنککننده است، بنابراین وقتی دمای هوا بالا و رطوبت نسبی کم است، تعریق روی پوست به سرعت تبخیر میشود و اغلب باعث میشود که احساس کنیم دمای هوا کمتر از آنچه هست است. با این حال، هنگامی که هم دمای هوا و هم رطوبت نسبی بالا باشد و هوا تقریباً از بخار آب اشباع شده باشد، رطوبت بدن به راحتی تبخیر نمی شود. در عوض، به صورت دانه های عرق روی پوست جمع می شود. تبخیر کمتر به معنای خنک شدن کمتر است و بنابراین معمولاً نسبت به دمای هوای مشابه، اما رطوبت نسبی کمتر، گرمتر احساس میکنیم.
یک معیار خوب برای اینکه پوست چقدر خنک میشود دمای حباب مرطوب است - پایینترین دمایی که میتوان با تبخیر آب در هوا به آن رسید.* در یک روز گرم که دمای حباب مرطوب پایین است، تبخیر سریع (و بنابراین، خنک شدن) در سطح پوست صورت می گیرد. به عنوان لامپ مرطوب
*توجه کنید که دمای حباب مرطوب و دمای نقطه شبنم متفاوت است. دمای حباب مرطوب با تبخیر آب در هوا به دست می آید، در حالی که دمای نقطه شبنم با خنک کردن هوا به دست می آید.
*RH 1.9 mb 23.4 mb 100 8%. © C. Donald Ahrens ● شکل 4.18 هنگامی که هوای بیرون با دمای هوا و نقطه شبنم 15- درجه سانتیگراد (5 درجه فارنهایت) به داخل خانه آورده شده و تا دمای 20 درجه سانتیگراد (68 درجه فارنهایت) (بدون اضافه کردن آب) گرم می شود. بخار به هوا)، رطوبت نسبی به 8 درصد کاهش می یابد و استرس نامطلوبی بر گیاهان، حیوانات و انسان های ساکن در داخل آن وارد می کند. (T نشان دهنده دما، Td، نقطه شبنم، و RH، صدای نسبی است هویت.)
lower relative humidity than the desert, and the inhabitants are usually unaware of it. Remember that cold polar air contains only a little water vapor. Even when saturated, air with a temperature and dew point of 15°C (5°F) has an actual vapor pressure of only 1.9 mb. When this air is brought indoors and heated to 20°C (68°F), its saturation vapor pressure increases to 23.4 mb — about 12 times what it was outside. Notice in ● Fig. 4.18 that the relative humidity of the heated air inside the house drops to 8 percent.* This relative humidity is lower than what you would normally experience in a desert during the hottest time of the day!
Very low relative humidities in a house can have an adverse effect on things living inside. For example, house plants have a difficult time surviving because the moisture from their leaves and the soil evaporates rapidly. Hence, house plants usually need watering more frequently in winter than in summer. People suffer, too, when the relative humidity is quite low. The rapid evaporation of moisture from exposed flesh causes skin to crack, dry, flake, or itch. These low humidities also irritate the mucous membranes in the nose and throat, producing an “itchy” throat. Similarly, dry nasal passages permit inhaled bacteria to incubate, causing persistent infections. The remedy for most of these problems is simply to increase the relative humidity. But how?
The relative humidity in a home can be increased just by heating water and allowing it to evaporate into the air. The added water vapor raises the relative humidity to a more comfortable level. In modern homes, a humidifier, installed near the furnace, adds moisture to the air at a rate of about one gallon per room per day. The air, with its increased water vapor, is circulated throughout the home by a forced air heating system. In this way, all rooms get their fair share of moisture — not just the room where the vapor is added. To lower the air’s moisture content, as well as the air temperature, many homes are air conditioned. Outside air cools as it passes through a system of cold coils located in the air conditioning unit. The cooling increases the air’s relative humidity, and the air reaches saturation. The water vapor condenses into liquid water, which is carried away. The cooler, dehumidified air is now forced into the home.
In hot regions, where the relative humidity is low, evaporative cooling systems can be used to cool the air. These systems operate by having a fan blow hot, dry outside air across pads that are saturated with water. Evaporation cools the air, which is forced into the home, bringing some relief from the hot weather.
Evaporative coolers, also known as “swamp coolers,” work best when the relative humidity is low and the air is warm. They do not work well in hot, muggy weather because a high relative humidity greatly reduces the rate of evaporation. Besides, swamp coolers add water vapor to the air — something that is not needed when the air is already uncomfortably humid. That is why swamp coolers may be found on homes in Arizona, but not on homes in Alabama.
RELATIVE HUMIDITY AND HUMAN DISCOMFORT On a hot, muggy day when the relative humidity is high, it is common to hear someone exclaim (often in exasperation), “It’s not so much the heat, it’s the humidity.” Actually, this statement has validity. In warm weather, the main source of body cooling is through evaporation of perspiration. Recall from Chapter 2 that evaporation is a cooling process, so when the air temperature is high and the relative humidity low, perspiration on the skin evaporates quickly, often making us feel that the air temperature is lower than it really is. However, when both the air temperature and relative humidity are high and the air is nearly saturated with water vapor, body moisture does not readily evaporate; instead, it collects on the skin as beads of perspiration. Less evaporation means less cooling, and so we usually feel warmer than we did with a similar air temperature, but a lower relative humidity.
A good measure of how cool the skin can become is the wet-bulb temperature — the lowest temperature that can be reached by evaporating water into the air.* On a hot day when the wet-bulb temperature is low, rapid evaporation (and, hence, cooling) takes place at the skin’s surface. As the wet-bulb
*Notice that the wet-bulb temperature and the dew-point temperature are different. The wet-bulb temperature is attained by evaporating water into the air, whereas the dew-point temperature is reached by cooling the air.
*RH 1.9 mb 23.4 mb
100 8%. © C. Donald Ahrens ● FIGURE 4.18 When outside air with an air temperature and a dew point of –15°C (5°F) is brought indoors and heated to a temperature of 20°C (68°F) (without adding water vapor to the air), the relative humidity drops to 8 percent, placing adverse stress on plants, animals, and humans living inside. (T represents temperature; Td, dew point; and RH, relative humidity.)