العلاقة بين الرطوبة ودرجة الحرارة .. وكم النسبة المثالية للرطوبة

كتابة: alaa saad آخر تحديث: 13 سبتمبر 2021 , 10:33

الرطوبة

يدل مصطلح الرطوبة عن مقدار الماء (بخار الماء) في الهواء، والذي ينقسم إلى قيمتين، فالأولى هو الرطوبة المطلقة والثاني هو الرطوبة النسبية، حيث أنّ الهواء يتم تصنيفه  وفقًا لدرجة بخار الماء فيه، على النحو التالي:

الهواء الجاف: يعتبر الهواء الجاف هو الهواء الخالي من بخار الماء.
الهواء الرطب: يعد الهواء الرطب هو الهواء الذي يحتوي على كمية قليلة من بخار الماء.
الهواء المشبع: حيث أنّ الهواء المشبع هو الهواء الذي لم يعد يستقبل المزيد من بخار الماء.

درجة الحرارة

تُعد درجة الحرارة هي مقياس يستخدم لقياس درجة البرودة أو الحرارة أو الطاقة الحرارية التي تتدفق في جسم ما في اتجاه تلقائي من الجسم الأكثر دفئًا إلى الجسم الأكثر برودة، وتجدر الإشارة إلى أنّ درجة حرارة نظام معين ولا يجب بالضرورة أن تكون مساوية للطاقة المخزنة فيه، فعلى سبيل المثال درجة حرارة مباراة محترقة أعلى بكثير من درجة حرارة جبل جليدي، لكن إجمالي الطاقة الحرارية الموجودة في جبل جليدي أعلى بكثير من درجة حرارة عود الثقاب.

يمكن قياس درجة الحرارة باستخدام الأجهزة التي تقيس الطاقة الحرارية لجزيئات المواد مع ارتفاع درجة الحرارة، وتزداد سرعة الجزيئات مما يؤدي إلى زيادة حجم أو مساحة سطح تلك المادة بسبب تمددها، كما تستخدم الأجهزة لقياس درجة الحرارة بطريقة غير مباشرة من انتشار المواد، وتعرف هذه الأجهزة باسم “موازين الحرارة” بما في ذلك موازين الحرارة السائلة وهو عبارة عن أنبوب زجاجي رقيق مملوء بكمية قليلة من الزئبق.

كما تعتمد موازين الحرارة على خصائص التمدد الحراري للسائل بسبب ارتفاع درجة الحرارة، فيصبح الزئبق أكثر دفئًا مما يتسبب في زيادة حجمه ويظهر على الميزان وتنقسم وحدات قياس درجة الحرارة إلى 3 وحدات أساسية وهي: مقياس سيلسيوس، ومقياس كلفن.

العلاقة بين الرطوبة ودرجة الحرارة

كما تتفاعل الرطوبة مع درجة الحرارة ويتحكم أحدهما في الآخر مع تغير درجة الحرارة، وتتغير كذلك كمية التبخر والرطوبة أو الرطوبة في الهواء وبالتالي فإنّ درجة الحرارة والتبخر والرطوبة هي ظواهر بيئية مترابطة، حيث تزداد الرطوبة عندما تبرد درجات الحرارة ويقترب الهواء من نقاط الندى، حيث أنّ نقطة الندى هي درجة الحرارة التي يصبح فيها الغلاف الجوي مشبعًا ومعرفة أنّه من الضروري أن تكون قادرًا على قياس الرطوبة.

غالبًا ما يتم التعبير عن الرطوبة عند التشبع على أنّها ضغط بخار، لذلك من الضروري فهم ضغط البخار، وخاصة الطبيعة الغازية لبخار الماء، كما يمكن حساب ضغط بخار الماء الذي يساهم في الضغط الجوي من الرطوبة المطلقة d v باستخدام معادلة الغاز، حيث أنّ حيث R هو ثابت الغاز، وT هي درجة الحرارة المطلقة، وM هي الوزن الجزيئي للماء، و e ضغط بخار الماء بالمليبار (MB).

يمكن تعريف الرطوبة النسبية على أنّها نسبة ضغط بخار عينة الهواء إلى ضغط التشبع عند درجة الحرارة الحالية، وعلاوة على ذلك يمكن عرض سعة البخار وتأثير درجة الحرارة في ظل ظروف ضغط البخار المشبع العادي، كما تخرج بعض الجزيئات باستمرار من السائل إلى الفضاء العلوي داخل تجمع من الماء السائل، بينما يعود المزيد والمزيد من جزيئات البخار إلى السائل مع زيادة تركيز البخار.

كما تهرب أعداد متساوية وتعود ثم يتشبع البخار ويعرف ضغطه بضغط بخار التشبع، وإذا تم تسخين السائل والبخار، فإنّ المزيد من الجسيمات تخرج نسبيًا من الخلف وترتفع، كما يوجد أيضًا ضغط تشبع متعلق بالجليد، حيث أنّ ضغط بخار الماء له نفس شكل منحنيات العديد من المواد الأخرى ومع ذلك، يتم تحديد موقعه بنقطة غليان تبلغ 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت).

يبلغ ضغط بخار تشبع بخار الماء 1013 ميجابايت (1 جو قياسي)، وهو الضغط الجوي القياسي عند مستوى سطح البحر، كما يمكن حساب انخفاض نقطة الغليان مع الارتفاع، فعلى سبيل المثال: ضغط بخار التشبع عند 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت) هو 74 ميجا باسكال (0.07 أجواء قياسية)، والضغط الجوي القياسي بالقرب من 18000 متر (59000 قدم) هو أيضًا 74 ميجا باسكال، وهكذا يغلي الماء عند 40 درجة مئوية.

يمكن توضيح الاستجابة اليومية للرطوبة النسبية لدرجة الحرارة بسهولة في صباح الصيف، حيث يمكن أن تكون درجة الحرارة 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت)، والرطوبة النسبية تكون 100 في المائة، حيث سيكون ضغط البخار 17 ميغا بايت (0.02 أجواء قياسية)، وستكون نسبة الخلط حوالي 11 لكل ميل (11 جرامًا من الماء لكل كيلوجرام من الهواء بالوزن)، حيث يمكن أن يسخن الهواء حتى 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) خلال النهار.

بينما يمكن أن يضيف التبخر القليل من الماء عند 25 درجة مئوية، ويكون ضغط التشبع 32 ميجا بايت (0.03 أجواء قياسية) ومع ذلك، وإذا تمت إضافة القليل من الماء إلى الهواء، فسوف يظل ضغط البخار حوالي 17 ميغا بايت، وبالتالي بدون تغيير محتوى البخار، انخفضت الرطوبة النسبية من 100 إلى 53 بالمائة فقط، وهو ما يفسر سبب عدم تحديد الرطوبة النسبية للكتل الهوائية.

إنّ نقطة الندى هي مقياس أكثر دقة للرطوبة وتشبع الهواء بالنسبة للرطوبة النسبية، لأنّها قياس مطلق مقارنة بالرطوبة النسبية، حيث تكون الرطوبة النسبية 100٪ عندما تكون نقطة الندى مساوية لدرجة الحرارة، وإذا انخفضت درجة الحرارة، سيبدأ التكثيف ويتكون الماء السائل إذا كانت قيمة الرطوبة النسبية 100٪، فعلى سبيل المثال درجة التكثيف ودرجة الحرارة هي نفسها فهذا لا يعني بالضرورة حدوث هطول قطرة ماء محاصرة في الهواء.

النسبة المثالية للرطوبة

كما تعمل الرطوبة بشكل كبير على التأثير على الصحة العامة، ولعل البعض يتسائل حول كم نسبة الرطوبة الطبيعية في الجو، حيث تنص وكالة حماية البيئة الأمريكية على أن قيمة الرطوبة المثالية يجب أن تتراوح بين 30٪ و 50٪، حيث تسبب الرطوبة العالية (فوق 50٪) أو المنخفضة (أقل من 30٪) العديد من المشكلات، بما في ذلك ما يلي:

  • المشاكل المرتبطة بارتفاع نسبة الرطوبة، حيث تؤثر الرطوبة العالية على جودة الهواء وخاصة داخل المنزل مما يتسبب في العديد من المشكلات، مثل ظهور العفن وتقشير ورق الحائط مما يتسبب في تأثير كبير على الصحة.
  • كما يوجد كذلك من بين العديد من المشاكل الأخرى بما في ذلك ظهور طفح جلدي نتيجة انسداد المسام، وذلك لأنّها لا تستطيع التعرق، وتهيج الأنف والعينين والحلق، وزيادة انبعاثات المركبات العضوية مما يؤدي إلى مخاطر صحية أخرى مثل الإكزيما والسرطان وتلف الجهاز العصبي.
  • المشاكل المصاحبة لانخفاض الرطوبة بما أنّ الرطوبة العالية تؤثر على الصحة، فإن الرطوبة المنخفضة لها أيضًا آثارها، بما في ذلك: زيادة التعرض لنزلات البرد وأمراض الجهاز التنفسي، والشعور بالرهبة في الجسد، والإصابة بجلد جاف ومتشقق ومثير للحكة، وتشقق الشفاه، وعيون جافة، ونزيف في الأنف.

طرق للمحافظة على نسبة الرطوبة في الجو المغلق

كما توجد عدة طرق بسيطة للحفاظ على رطوبة الغرفة المثالية (30 إلى 50٪) وتتبيّن فيما يلي:

  • استخدم مزيلات الرطوبة: حيث تعمل مزيلات الرطوبة على تقليل الرطوبة الزائدة في المنزل للتخلص من مسببات الحساسية مثل العفن والغبار، كما تتوفر مزيلات الرطوبة كمزيلات للرطوبة محمولة أو مثبتة، وتتميز أجهزة إزالة الرطوبة المحمولة بأسعار معقولة وسهلة الاستخدام، بينما تتطلب أجهزة إزالة الرطوبة المثبتة تركيبًا احترافيًا مما يجعلها باهظة الثمن.
  • استخدام المرطبات: حيث أنّ أجهزة الترطيب هي أجهزة تطلق بخار الماء في الغلاف الجوي للحفاظ على الرطوبة في الغرفة، حيث يساعد استخدام المرطبات عندما تكون الرطوبة منخفضة جدًا على التخفيف من العديد من الأعراض الصحية المرتبطة بالهواء الجاف، وتتوفر المرطبات كمرطب بارد أو دافئ، ولكل منها مزاياها وعيوبها.[1]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق