Vzdušná vlhkost

V dolních vrstvách zemské atmosféry je vždy obsažena vodní pára. Vzniká vypařováním rozsáhlých vodních ploch, moří, jezer, řek a také vody obsažené v půdě, rostlinách a živých organismech.
Hmotnost vodní páry se mění v denní i roční době závisí podstatně i na místě na Zemi. Vodní pára v ovzduší má větší hmotnost zpravidla odpoledne než ráno, v létě než v zimě, na pobřeží než ve vnitrozemí. Na hmotnosti vodní páry závisí četnost dešťových srážek i fyziologický pocit člověka. Lépe snášíme vyšší teplotu při malé hmotnosti páry. Zavedeme nyní některé veličiny, kterými charakterizujeme vodní páru v zemské atmosféře.
Je-li ve vzduchu o objemu V obsažená vodní pára hmotnosti m, pak veličina definovaná vztahem

Φ= m / V

se nazývá absolutní vlhkost vzduchu. Jednotkou této veličiny je kg . m-3.
Absolutní vlhkost vzduchu určujeme tak, že vzduch daného objemu V necháme projít hygroskopickou látkou ( tzn.látkou, která je schopna pohlcovat nebo zadržovat vlhkost, př. H2SO4, CaCl2 ) o hmotnosti m1. Tato látka pohltí vodní páru obsaženou ve vzduchu, a tím se její hmotnost zvětší na hodnotu m2. Podíl (m2 – m1) / V pak udává absolutní vlhkost vzduchu.
Vodní pára ve vzduchu je zpravidla pára přehřátá. Stane-li se při určité teplotě sytou párou (např. dalším vypařením vody, poklesem teploty apod.), pak absolutní vlhkost vzduchu dosáhne za dané teploty maximální hodnoty Φm. Za dané teploty je Φm rovno hustotě syté vodní páry téže teploty. Hodnoty této hustoty pro teploty od –50 °C do 30 °C jsou uvedeny v MFChT.
Řada jevů souvisejících s vlhkostí vzduch, např. tvoření vodních srážek, vypařování vody z povrchu živočichů, nezávisí na absolutní vlhkosti vzduchu, ale na tom, jak se stav vodní páry obsažené ve vzduchu liší od stavu syté vodní páry. Proto definujeme relativní vlhkost vzduchu vztahem.
φ = Φ/ Φm . 100 %
Tento vztah také můžeme psát:
φ = p / ps . 100 %
Kde p je tlak vodní páry a ps tlak syté vodní páry za téže teploty.
Suchý vzduch má relativní vlhkost 0 %, vzduch nasycený vodní párou má 100 % relatvní vlhkost. Pro život a dobrou pracovní schopnost člověka je nejvhodnější relativní vlhkost vzduchu 50 % až 70 %.
Přímo lze měřit relativní vlhkost vzduchu vlhkoměrem. Vlasový vlhkoměr je založen na jevu, že lidský vlas zbavený tuku mění při změně vlhkosti vzduchu svou délku. Aby se jev stal znatelnější, vede se vlas přes malou kladku, ke které je připojena delší ručička. Ta ukazuje na zkusmo dělené stupnici relativní vlhkost vzduchu.

Vlhkost vzduchu lze také charakterizovat rosným bodem. Je to stav popsaný teplotou tr, na kterou by bylo třeba izobaricky ochladit vzduch (při nezměněné absolutní vlhkosti), aby se vodní pára stala sytou vodní párou. Při dalším snížení teploty sytá vodní pára kapalní.
Z vodní páry vzniká na chladných předmětech rosa, nad povrchem země se tvoř í mlha, ve větších výškách mraky. Je-li teplota rosného bodu nižší než 0 °C, vzniká jinovatka, popř. sníh.
Pozn.
Když se vaří na vařiči voda v otevřené nádobě, vychází z ní pára, která není viditelná. Kolem okraje nádoby proudí horký vzduch, ve kterém se vodní pára nemůže srazit a „zviditelnit se“ jako mlha. Jakmile vařič vypneme, pak vystupující vodní pára je v okolním vzduchu ochlazována pod teplotu rosného bodu a kapalní ve viditelné shluky velmi malých kapiček. Pozorujeme, jak z nádoby vychází bílý oblak, který připomíná mlhu.
Atmosférický vzduch obsahuje za každé teploty vodní páry, které způsobují jeho vlhkost. Absolutní vlhkost vzduchu je určena počtem kilogramů vodní páry v 1 m3 vzduchu.
Absolutní vlhkost vzduchu se měří tak, že určitý objem vzduchu se nechá projít látkou, která pohltí vodní páry v něm obsažené (např. koncentrovaná kyselina sírová). Zvážením určíme jejich hmotnost.
Je.li vzduch za dané teploty vodními párami plně nasycen, má největší (maximální) vlhkost, kterou označujeme Φm.
Údaj absolutní vlhkosti není vždy dostatečný. Např. za chladného rána v létě se nám vzduch zdá dosti vlhký, cela příroda je svěží. Avšak při téže absolutní vlhkosti v parném létě se nám zdá suchý, vše v přírodě usychá. Pro život i přírodní jevy je důležitější údaj relativní vlhkosti.
Relativní (poměrná) vlhkost vzduchu je určena poměrem absolutní vlhkosti vzduchu Φ maximální absolutní vlhkosti Φm, která by byla možná za dané teploty. Udává se zpravidla v %.
Dokonale suchý vzduch (bez vodních par) má relativní vlhkost 0 %. Je-li vzduch párami nasycen, je jeho relativní vlhkost 100 %.
Vlhkost vzduchu má velký význam pro pracovní výkon celý zdravotní stav člověka. Nejpříznivější pracovní podmínky v uzavřených místnostech jsou při teplotě asi 20 °C a při relativní vlhkosti asi 50 %. (To znamená, že vzduch obsahuje asi polovinu toho množství vodních par, kterými by byl nasycen.)
Relativní vlhkost vzduchu se měří vlhkoměry (hygrometry). Ve vlhkoměru vlasovém se využívá vlastnosti odmaštěného vlasu, který se s rostoucí vlhkostí prodlužuje. Změna délky mírně napnutého svazku vlasů se přenáší na ručičku, která ukazuje na stupnici relativní vlhkosti v procentech. Lidově vyráběné vlhkoměry (domeček s panenkou a panáčkem) využívají vlastnosti střevové struny, která se s rostoucí vlhkostí rozkrucuje, při klesající vlhkosti zkrucuje.
Absolutní vlhkost Φ se definuje jako podíl hmotnosti m vodní páry, obsažené v určitém objemu vzduchu, a tohoto objemu V. Tj. Φ= m / V . Číselně se absolutní vlhkost rovná hmotnosti vodních par v objemové jednotce vzduchu. Jednotkou absolutní vlhkosti je kg/ m3.

Rosný bod
Absolutní vlhkost vzduchu s nasycenými vodními párami při dané teplotě- Φnas
Při určité teplotě t ovzduší Φ menší než Φnas , protože vodní páry jsou obvykle přehřáté (nenasycené). Jestliže při dané absolutní vlhkosti vzduchu Φ poklesne teplota na určitou hodnotu tr , která je menší než t , stanou se vodní páry právě přesycenými a začnou kondenzovat (ve formě rosy, jinovatky, mlhy). Tato teplota se nazývá rosný bod.
Absolutní vlhkost je funkcí teploty. Při dané teplotě je však Φnas nejvyšší možnou absolutní vlhkostí, neboť zvyšováním Φ nad hodnotu Φnas se páry stávají přesycenými a kondenzují.