Hygrometrie: studie van de luchtvochtigheid

Hygrometrie is het deel van de natuurkunde dat het gehalte aan waterdamp in de atmosfeer bestudeert. Het is dus de wetenschap die zich bezighoudt met de luchtvochtigheid. Een relatieve luchtvochtigheid tussen de 40 en de 60% wordt als het meest aangenaam ervaren. Zowel de absolute luchtvochtigheid als de omgevingstemperatuur hebben invloed op de relatieve luchtvochtigheid.

• Absolute versus relatieve luchtvochtigheid
• De absolute luchtvochtigheid
• De relatieve luchtvochtigheid
• Invloed van de temperatuur en de absolute luchtvochtigheid op de relatieve luchtvochtigheid
• Variatie van de temperatuur
• Variatie van de absolute luchtvochtigheid
• Klassieke hygrometers
• De hygrometer van Daniell
• De hygrometer van Saussure

Absolute versus relatieve luchtvochtigheid

De absolute luchtvochtigheid

Dit is de massa waterdamp per volume lucht. Deze wordt meestal uitgedrukt in g/m³. De absolute luchtvochtigheid kan bepaald worden door een gekend volume lucht door een buis welke een hygroscopische stof bevat te laten stromen. Een hygroscopische stof is een stof welke water opneemt zoals bijvoorbeeld CoCl₂. Het water dat zich in de lucht bevindt, zal in de buis door de hygroscopische stof worden opgenomen. Hierdoor zal de buis een grotere massa krijgt. Deze massa kan als volgt worden berekend.

• m_waterdamp = m_{buis na} – m_{buis voor}

De m_waterdamp wordt vervolgens gedeeld door het volume lucht dat door de buis werd gestuurd en zo wordt de absolute luchtvochtigheid van de lucht verkregen.

De relatieve luchtvochtigheid

Deze geeft de verhouding van de dampdruk van de aanwezige waterdamp bij een bepaalde temperatuur en de maximale dampdruk bij die temperatuur. Met andere woorden, deze geeft aan hoeveel waterdamp er in de lucht aanwezig is in vergelijking met de maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht bij die bepaalde temperatuur zou kunnen bevatten. Een relatieve luchtvochtigheid van bijvoorbeeld 50% geeft aan dat de lucht eigenlijk nog dubbel zoveel waterdamp zou kunnen bevatten dan er werkelijk aanwezig is.

Invloed van de temperatuur en de absolute luchtvochtigheid op de relatieve luchtvochtigheid

Uit grafiek 1 kan je op basis van de heersende temperatuur en de absolute luchtvochtigheid de relatieve luchtvochtigheid bepalen. Stel bijvoorbeeld een kamertemperatuur van 20°C en een absolute luchtvochtigheid van 10 g/m³. Uit de grafiek kan je afleiden dat de relatieve luchtvochtigheid dan ongeveer 57% is (punt A).

Variatie van de temperatuur

Als de temperatuur in de kamer daalt tot 11°C, dan zal de relatieve luchtvochtigheid 100% zijn (punt B). Dit betekent dat de lucht de maximum hoeveelheid damp bevat. Bij een verdere daling van de temperatuur, zal er condens optreden omdat bij deze lagere temperaturen de lucht minder waterdamp kan dragen.

Voorbeeld: ochtenddauw
In de loop van de nacht zal de temperatuur dalen terwijl de absolute luchtvochtigheid constant blijft, tenzij er neerslag zou vallen uiteraard. Bij lagere temperatuur kan lucht minder vocht dragen. Bij een bepaalde temperatuur zal er dus condensatie optreden met dauw tot gevolg. In de loop van de voormiddag zal deze dauw weer verdwijnen door de toenemende temperatuur. De lucht kan weer meer waterdamp dragen en de dauwdruppeltjes kunnen dus opnieuw verdampen.

Voorbeeld: Het aandampen van brilglazen.
Als je na een koude winterwandeling een verwarmde kamer binnenstapt, zullen je brilglazen aandampen. De verwarmde kamer kan meer waterdamp dragen dan de koude buitenlucht. Tijdens de winterwandeling zullen je brilglazen de buitentemperatuur hebben aangenomen. Indien je met die afgekoelde brilglazen de verwarmde kamer binnenstapt, zal de luchttemperatuur rond de brilglazen even lager blijven dan de kamertemperatuur. Terwijl de kamer een zekere hoeveelheid waterdamp kan dragen, kan de koude lucht rond de brilglazen dit niet. Dit resulteert dus in condensatie van water rond de brilglazen met aandamping als gevolg.

Variatie van de absolute luchtvochtigheid

Tijdens een droge periode zal er minder water in de lucht hangen en zal de absolute luchtvochtigheid dus dalen. Indien de temperatuur niet verandert, zal hierbij ook de relatieve luchtvochtigheid dalen. Stel dat bij een temperatuur van 20°C de absolute luchtvochtigheid daalt van 10 naar 5 g/m³, dan zal de relatieve luchtvochtigheid dalen van 57% naar ongeveer 26% (punt C).

Voorbeeld: de werking van een luchtbevochtiger
Met een luchtbevochtiger verander je de absolute luchtvochtigheid in een kamer. Hierdoor zal ook de relatieve luchtvochtigheid veranderen. Een relatieve luchtvochtigheid tussen de 40 en de 60% wordt als aangenaam ervaren. Stel een absolute luchtvochtigheid van 5 g/m³ bij een temperatuur van 20°C. Dit zou resulteren in een relatieve luchtvochtigheid van ongeveer 27%. Indien je met een luchtbevochtiger de absolute luchtvochtigheid kan doen stijgen tot 10 g/m³, dan kan je de relatieve luchtvochtigheid doen stijgen tot een meer aangename relatieve luchtvochtigheid van ongeveer 57%.

Klassieke hygrometers

Hygrometers zijn toestellen waarmee je de relatieve luchtvochtigheid kan meten.

De hygrometer van Daniell

Bol A draagt een gouden bekleedsel en is gedeeltelijk met diëthylether gevuld. Er bevindt zich ook een thermometer in deze bol. Bol B bevat etherdampen en is gehuld in een linnen doekje. Indien er op het linnen doekje het erg vluchtige diëthylether wordt gedruppeld, dan zal deze onmiddellijk verdampen. Omdat het diëthylether warmte opneemt om te kunnen verdampen, zal bol B afkoelen. Een gedeelte van de etherdampen in bol B zullen hierdoor condenseren. In bol B zal er dus minder gas aanwezig zijn wat voor een drukverlaging in deze bol zorgt. Hierdoor kan het vloeibare diëthylether uit bol A verdampen waarbij ook weer warmte wordt opgenomen. Daardoor zal de temperatuur van het gouden bekleedsel om bol A afnemen. Bij een bepaalde temperatuur van de bol zal water uit de omgeving van het toestel neerslaan op de bol. Bij deze temperatuur is de relatieve luchtvochtigheid rond bol A dus 100%. Na de meting weet je dus bij welke temperatuur de lucht in de meetkamer 100% verzadigd is aan waterdamp. Hiermee kan je uit bovenstaande grafiek de absolute luchtvochtigheid bepalen. Wanneer je deze kent samen met de heersende temperatuur in de meetkamer; dan kan je uit de grafiek ook de relatieve luchtvochtigheid in de kamer afleiden.

De hygrometer van Saussure

De hygrometer van Saussure of de haarhygrometer bevat een ontvette mensenhaar. Een haar wordt langer als de luchtvochtigheid stijgt. Het haar wordt verbonden met een naald die beweegt over een gegradueerde schaal. Het toestel moet vooraf worden geijkt.

• 0% = meting in volkomen droog midden
• 100% = meting in een met waterdamp verzadigde ruimte