رطوبت

رطوبت در تعریف عامیانه مقدار نم موجود در هواست که این نم در نگاه علمی تر بخار آب نامیده می شود. رطوبت به طور عمده با دو صورت رطوبت مطلق و رطوبت نسبی تعریف می شود.  بنا بر تعریف رطوبت مطلق Absolute humidity به مقدار بخار آبی که در واحد حجم هوا موجود است گفته می شود.  این مقدار رطوبتی که در حجم خاصی از  هوا موجود است وابسته به  دمای هواست. رطوبت نسبی Relative humidity به نسبت مقدار رطوبت موجود در حجم هوا با دمای ثابت T بر حداکثر رطوبتی است که آن هوا می‌تواند در همان دمای T داشته باشد.

رطوبت مخصوص specific humidity نسبت جرم بخار آب به جرم کل بخشی نمونه گیری شده از هوا است و گاهی اوقات به آن نسبت رطوبت humidity ratio نیز گفته می شود. رطوبت مخصوص با نسبت اختلاط یا نسبت آمیختگی مساوی در نظر گرفته می شود. نسبت اختلاط به صورت نسبت جرم بخار آب در بخشی از هوا  به جرم هوای خشک برای همان نمونه تعریف می شود.

رطوبت همواره در جو موجود است به هوایی که بدون بخار آب باشد هوای خشک گفته می شود. این نوع هوا در  هیچ کجای جو زمین حتی در جو روی بیابانها و لایه های بالایی جو  وجود ندارد.  بنا به تعریفی دیگر هوای مرطوب برابر است با هوای خشک + رطوبت. تبخیر از سطح اقیانوسها و آبهای سطحی و تعرق،  تنها منبع رطوبت هوا، در نتیجه ایجاد ابرها و بارندگی است. حداکثر بخار آب موجود در جو ۴–۳ درصد است.

رطوبت سنج چیست

تاریخچه رطوبت سنج

رطوبت سنج hygrometer ها در طول تاریخ  با شکل های متفاوتی ساخته شده اند. چینی ها برای سنجش رطوبت از زغال چوب قرار گرفته در معرض رطوبت هوا و مقایسه وزن آن با نمونه خشک بهره می گرفتند. یکی از راههای استفاده از این خاصیت ساخت نواری آویزان متصل به زغال چوب و  مقایسه تاثیر وزن ناشی از رطوبت بر روی نوار آویزان است.

لئوناردو داوینچی دانشمند ایتالیایی نخستین رطوبت سنج را که شکلی ابتدایی داشت در سده ی پانزدهم میلادی ابداع نمود.در این مدل با استفاده از علم دوران باستان و تاثیر رطوبت بر وزن اجسام طراحی شده بود داوینچی با استفاده از دو گلوله پنبه ای خشک به وزن مساوی و قرار دادن یکی از پنبه ها در رطوبت و مقایسه وزن دو گلوله در ساختار دیده شده عکس میزان رطوبت را اندازه گیری می کرد

فرانچسکو فولی هم در سال 1664 یک رطوبت سنج دیگر را ابداع نمود.

اشکال مختلف رطوبت سنج

رابرت هوک یکی از دانشمندان سده ی هفدهم هم عصر آیزاک نیوتون بود او توانست تعدادی ابزار هواشناسی نظیر فشار سنج و باد سنج را اختراع کند. رطوبت سنج اختراع شده توسط او نخستین نم سنج مکانیکی محسوب می شود  که از غلافک گیاه جو در اندازه گیری استفاده می شود که طبق رطوبت هوا حلقه دار و راست می شود. در مدلی دیگر فنری حلقوی از نمک کوارتز یا هر ماده دیگری مشابه با دماسنج ترموکوپل که از دو فلز با ویژگی انبساط حرارتی متفاوت تشکیل شده ساخته میشود. تغییرات احساس شده توسط این مکانیزم بر روی صفحه ای مدرج توسط عقربه نمایش داده می شود.

اختراعات دیگر هوک قفل کاردان، دستگاه تنفس مصنوعی اولیه، چرخ لنگر و فنر تعادلی بود که برای ساخت ساعتهای دقیقتر به کار گرفته شد. اما مهمترین اختراع او باتری بود.

در سال 1783 فیزیکدان و زمین شناس سوییسی Horace Bénédict de Saussure نخستین رطوبت سنج را با استفاده از خواص موی انسان ساخت. این نم سنج که بر مبنای اصول مواد ارگانیک (مثلاً موی انسان) کار می کنند را رطوبت سنج مکانیکی می گویند. رطوبت سنج مویی با توجه به کم و زیاد شدن رطوبت با انقباض و انبساط مو و تکان دادن سوزن اندازه گیر کار می کند.در این مدل با خذف چربی از موی انسان مقادیر به سمت دقت بالاتر پیش می رود

 حباب رطوبت سنج خشک و تر

این رطوبت سنج  دارای دو دماسنج (thermometer) جیوه ای است که یکی تر و دیگری خشک است. آب موجود در دماسنج مرطوب تبخیر شده و گرما را جذب می کند. با این کار سطح آب ترمومتر پایین می آید. سپس با استفاده از جدول محاسباتی و اندازه گیری مقدار پایین آمدن آب رطوبت نسبیRH اندازه گیری می شود.

در سال 1820 شیمی دان و هواشناس بریتانیایی جان فردریک دانیل یک رطوبت سنج شبنمی اختراع نمود. این ابزار برای اندازه گیری دما در جایی که هوای مرطوب به نقطه ی اشباع می رسد استفاده ی همگانی یافت. برخی نم سنج ها با اندازه گیری تغییرات مقاومت الکتریکی کار می کنند. برای این کار تکه ی نازکی لیتیوم کلراید یا مواد نیمه هادی دیگری را استفاده کرده و با اندازه گیری مقاومت آنها (که تحت تاثیر رطوبت کم و زیاد می شود) رطوبت اندازه گیری می شود.