meteorologia generale umidita a cura del prof. g. colella
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METEOROLOGIA GENERALE
UMIDITA’UMIDITA’UMIDITA’UMIDITA’
A cura del Prof. G. ColellaA cura del Prof. G. Colella
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ObiettivoObiettivoObiettivoObiettivo
Conoscere le grandezze Conoscere le grandezze igrometriche e il loro legame igrometriche e il loro legame
con la temperatura. Saper con la temperatura. Saper valutare l’importanza valutare l’importanza
dell’umidità nei fenomeni dell’umidità nei fenomeni meteorologicimeteorologici
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Argomenti TrattatiArgomenti TrattatiArgomenti TrattatiArgomenti Trattati
Passaggi di stato
Pressione di vapore e legge di Magnus
Principio di Watt
Temperatura di rugiada
Temperatura di brina
Grandezze igrometriche
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PASSAGGI DI STATOPASSAGGI DI STATO
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CALORE LATENTECALORE LATENTEPROCESSO PASSAGGIO DI
STATO
CALORE LATENTE
EVAPORAZIONEEVAPORAZIONE liquido/vapore - 600 cal/g
CONDENSAZIONECONDENSAZIONE vapore/liquido + 600 cal/g
SOLIDIFICAZIONESOLIDIFICAZIONE liquido/ghiaccio +80 cal/g
FUSIONEFUSIONE ghiaccio/liquido - 80 cal/g
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PRESSIONE TOTALEPRESSIONE TOTALE
La pressione totale è la somma delle pressione Parziali.
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DEFINIZIONIDEFINIZIONI
Evaporazione: Passaggio del liquido allo stato aeriforme lento e graduale a qualsiasi temperatura in modo spontaneo.
Ebollizione: Passaggio del liquido allo stato aeriforme in modo tumultuoso e rapido. Interessa tutto il liquido, è funzione della pressione esterna ed avviene a temperatura ben definita per ogni sostanza.
Tensione di vapore: è la forza che il fluido esercita su ogni cm2 di superficie delle pareti del recipiente che lo contiene.
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SATURAZIONESATURAZIONE
Un vapore si dice saturo quando è in presenza del suo
liquido e se lo stato liquido ed
aeriforme sono in equilibrio.
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PRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPORE
1)Recipiente a T=cost. e con acqua.
L’acqua evapora e l’aria del recipiente diventa satura.
2) Aumentando la temperatura (da 20° a 30°) evaporerà altra acqua fina alla saturazione.
3) La pressione di saturazione aumenta
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PRESSIONE di VAPORE PRESSIONE di VAPORE eess
Il legame tra temperatura e tensione Il legame tra temperatura e tensione di vapore saturo viene espresso di vapore saturo viene espresso
attraverso la legge diattraverso la legge di
MAGNUSMAGNUS
eS(t) = 6.1 10at/b+t
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PRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPORE
La curva mostra La curva mostra l’andamento della l’andamento della pressione di vapore pressione di vapore saturo, rispetto saturo, rispetto all’acqua, in all’acqua, in funzione della funzione della temperatura.temperatura.
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DEFINIZIONIDEFINIZIONI
SaturazioneSaturazione: Un vapore si dice saturo quando è in presenza del suo liquido e se lo stato liquido ed aeriforme sono in equilibrio.
Tensione di vapore saturoTensione di vapore saturo:è la forza che il fluido esercita su ogni cm2 di superficie delle pareti del recipiente che lo contiene in condizione di saturazione.
La tensione di vapore saturo dipende dalla temperatura (aumenta all’aumentare della temperatura)
Questo legame è espresso dalla formula di MAGNUS:
es(t) = 6.1 10at/b+t (hPa)
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PRESSIONE di VAPOREPRESSIONE di VAPORE
eS(t) = 6.1 10at/b+t
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TEMPERATURA DI RUGIADA tdTEMPERATURA DI RUGIADA td
E’E’ la temperatura alla la temperatura alla quale si deve quale si deve raffreddare, a pressione raffreddare, a pressione di vapore costantedi vapore costante, , l’aria l’aria umida affinché il vapore umida affinché il vapore in essa presente in essa presente raggiunga la raggiunga la saturazionesaturazione..
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PRINCIPIO DI WATT
La tensione del vapore saturo, contenuto in un
recipiente a temperatura non uniforme, è uguale alla
tensione di vapore corrispondente alla
temperatura più bassa
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TEMPERATURA DI RUGIADATEMPERATURA DI RUGIADA
td fornisce la
quantità di vapore presente nella massa d’aria
Se t = td l’aria è
satura
td è sempre minore o uguale a t
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Temperatura di brina tfTemperatura di brina tf
E’ la temperatura alla quale si deve raffreddare l’aria umida affinché diventi satura rispetto al ghiaccio mantenendo costante la pressione di vapore.
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Temperatura di bulbo bagnato twTemperatura di bulbo bagnato tw
E’ la temperatura che assumerebbe una massa
d’aria quando, seguendo un processo adiabatico a
pressione costante, venisse portata alla saturazione
mediante evaporazione di acqua a spese del calore ceduto dall’aria stessa.
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GRANDEZZE IGROMETRICHEGRANDEZZE IGROMETRICHEGRANDEZZE IGROMETRICHEGRANDEZZE IGROMETRICHE
Umidità Assoluta Ua = Mv/V (gr/m3 )
Umidità Specifica Us = Mv/M (gr/Kg)
Rapporto di Mescolanza r = Mv/ Ma (gr/Kg)
Umidità Relativa Ur = (Mv/ Mvs) 100 (%)
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Umidità Assoluta Ua Umidità Assoluta Ua
UUaa = M = Mvv/V/V (gr/m3 )
E’ il rapporto tra la massa di vapore e il volume di aria che lo
contiene.
Non dipende dalla temperatura
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Umidità Specifica UsUmidità Specifica Us
UUss = M = Mv v / / MM (gr/Kg)
E’ il rapporto tra la massa di vapore e la massa d’aria che lo contiene
M = Ma + Mv
Us = Mv/M= Mv / Ma + Mv
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Umidità Specifica UsUmidità Specifica Us
Umidità Specifica effettiva UUsese = M = Mveve/M/MNon dipende in modo significativo dalla
temperatura.
Umidità Specifica di saturazione UUssss = = MMvsvs/M/M Aumenta con la temperatura anche se non sono
direttamente proporzionali.
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Rapporto di Mescolanza rRapporto di Mescolanza r
r = Mr = Mvv/ M/ Maa (gr/Kg)
E’ il rapporto tra la massa di vapore e la massa
d’aria asciutta r è circa uguale a Us perché MMa a è circa = a Mè circa = a M
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Umidità Relativa UrUmidità Relativa Ur
UUrr = (M= (Mvv/ / MMvsvs) 100) 100 (%)
Ur = (Use/Uss) 100 (%)
E’ il rapporto tra la massa di vapore effettivamente presente in un
volume d’aria ad una data temperatura, e la massa di vapore
necessaria per saturare quel volume d’aria, alla stessa
temperatura
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UMIDITA’ RELATIVAUMIDITA’ RELATIVA
Ur = (Mv/ Mvs) 100
Ur = (e/es) x 100
Ur = (Use/Uss) 100
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Umidità Relativa UrUmidità Relativa Ur
Una regola pratica che permette di determinare approssimativamente
la Ur è quella di applicare la seguente formula empirica derivata
dall’esperienza:
Ur = 100% -5(t -td)
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IMPORTANTEIMPORTANTE
Legame T, tLegame T, tdd,, UrUr
T è sempre MAGGIORE o UGUALE a td
se T = td Ur = 100% (aria satura)
se T diminuisce e si avvicina a td,
Ur AUMENTA
se T aumenta e si allontana da td,
Ur DIMINUISCE
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G. Colella V Edizione, Meteorologia Aeronautica
IBN Editore, 2009, Cap 6.
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA