Vlhkost vzduchu

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox - Veličina Vlhkost vzduchu je fyzikální veličina, která popisuje množství vodní páry obsažené ve vzduchu. Je klíčovým prvkem v meteorologii, klimatologii a má zásadní vliv na počasí, klima, živé organismy i na různé materiály a technologické procesy. Vzhledem k tomu, že maximální množství vodní páry, které může vzduch pojmout, silně závisí na jeho teplotě, rozlišuje se několik způsobů vyjádření vlhkosti.

Nejčastěji se používají pojmy absolutní a relativní vlhkost. Zatímco absolutní vlhkost udává skutečnou hmotnost vodní páry v daném objemu vzduchu, relativní vlhkost porovnává tento skutečný stav se stavem maximálního nasycení při dané teplotě.

🔬 Definice a typy

Vlhkost vzduchu lze charakterizovat několika různými veličinami, které popisují stejný jev z odlišných úhlů pohledu.

Absolutní vlhkost vzduchu

Absolutní vlhkost vzduchu (značka a nebo ρ_v) je hmotnost vodní páry obsažené v jednotce objemu vzduchu. Obvykle se udává v gramech na metr krychlový (g/m³).

Matematicky je definována jako:

a = \frac{m_{v}}{V}

kde:

$m_{v}$ je hmotnost vodní páry
$V$ je celkový objem vlhkého vzduchu

Absolutní vlhkost je přímo závislá na teplotě a tlaku vzduchu. S rostoucí teplotou může vzduch pojmout více vodní páry, a proto může hodnota absolutní vlhkosti výrazně stoupat. Například při 0 °C může 1 m³ vzduchu obsahovat maximálně asi 4,8 g vodní páry, zatímco při 30 °C je to již přibližně 30,4 g.

Specifická vlhkost vzduchu

Specifická vlhkost vzduchu (značka s nebo q) udává podíl hmotnosti vodní páry k celkové hmotnosti vlhkého vzduchu (tedy součtu hmotnosti suchého vzduchu a vodní páry). Je to bezrozměrná veličina, ale často se vyjadřuje v gramech na kilogram (g/kg).

Výhodou specifické vlhkosti je, že se její hodnota nemění se změnou objemu vzduchu (např. při změně tlaku nebo teploty), dokud nedojde ke kondenzaci nebo vypařování.

Relativní vlhkost vzduchu

Relativní vlhkost vzduchu (značka φ nebo RH z anglického Relative Humidity) je nejpoužívanější a nejznámější způsob vyjádření vlhkosti. Udává poměr mezi okamžitým množstvím vodní páry ve vzduchu a maximálním možným množstvím vodní páry, které by vzduch mohl při dané teplotě a tlaku pojmout. Vyjadřuje se nejčastěji v procentech (%).

Matematicky je definována jako:

φ = \frac{p_{v}}{p_{s a t}} \cdot 100 %

kde:

$p_{v}$ je parciální tlak vodní páry ve vzduchu
$p_{s a t}$ je tlak nasycené vodní páry při dané teplotě

Hodnota 100 % relativní vlhkosti znamená, že vzduch je plně nasycen vodní párou. Pokud se takový vzduch ochladí nebo se do něj přidá další pára, dojde ke kondenzaci – vzniku mlhy, rosy nebo oblaků. Naopak, pokud se vzduch oteplí, jeho schopnost pojmout páru vzroste a relativní vlhkost klesne, i když absolutní množství páry zůstane stejné.

Rosný bod

Rosný bod (nebo teplota rosného bodu, značka T_d) je teplota, na kterou by se musel vzduch při konstantním tlaku ochladit, aby se stal nasyceným vodní párou (tj. aby jeho relativní vlhkost dosáhla 100 %). Při dalším ochlazení pod tuto teplotu dochází ke kondenzaci.

Rosný bod je dobrým ukazatelem absolutního množství vlhkosti ve vzduchu. Čím vyšší je rosný bod, tím více vodní páry vzduch obsahuje. Na rozdíl od relativní vlhkosti není rosný bod závislý na aktuální teplotě vzduchu. Například pokud je rosný bod 15 °C, znamená to, že na předmětech o teplotě 15 °C nebo nižší se začne srážet rosa.

🌡️ Měření vlhkosti

Přístroje určené k měření vlhkosti vzduchu se nazývají vlhkoměry neboli hygrometry. Existuje několik typů založených na různých fyzikálních principech.

Vlasový vlhkoměr: Využívá přirozenou vlastnost lidských nebo zvířecích vlasů (případně syntetických vláken) měnit svou délku v závislosti na okolní vlhkosti. Při vyšší vlhkosti se vlas prodlužuje, při nižší zkracuje. Tento pohyb se převádí na ručičku ukazující hodnotu na stupnici. Je to jednoduchý, ale méně přesný přístroj.
Psychrometr: Skládá se ze dvou teploměrů. Jeden (suchý) měří skutečnou teplotu vzduchu. Druhý (vlhký) má čidlo obalené navlhčenou textilií. Odpařováním vody z textilie se tento teploměr ochlazuje. Rozdíl teplot mezi suchým a vlhkým teploměrem (tzv. psychrometrická diference) je tím větší, čím je vzduch sušší. Pomocí psychrometrických tabulek nebo diagramů lze z obou teplot určit relativní vlhkost.
Elektronické senzory: Moderní digitální vlhkoměry využívají senzory, které mění své elektrické vlastnosti (kapacitu nebo odpor) v závislosti na vlhkosti.

   *   **Kapacitní senzory:** Mají mezi dvěma elektrodami dielektrikum, jehož permitivita se mění s absorbovanou vlhkostí, což ovlivňuje kapacitu senzoru.
   *   **Odporové senzory:** Využívají materiál (např. polymer nebo sůl), jehož elektrický odpor klesá s rostoucí vlhkostí.

🌍 Význam a vlivy

Vlhkost vzduchu má zásadní dopad na mnoho aspektů našeho světa.

Vliv na počasí a klima

Vlhkost je základním kamenem koloběhu vody. Vodní pára v atmosféře je nezbytná pro tvorbu oblaků a následně srážek (jako je déšť, sníh nebo kroupy). Kondenzací vodní páry se uvolňuje latentní teplo, které je významným zdrojem energie pro atmosférické jevy, včetně bouří a hurikánů. Vodní pára je také nejvýznamnějším přirozeným skleníkovým plynem, který přispívá k udržování teploty na Zemi v obyvatelném rozmezí.

Vliv na živé organismy

Lidé: Lidské tělo využívá pocení k ochlazování. Při vysoké relativní vlhkosti se pot odpařuje pomaleji, což snižuje účinnost termoregulace. Proto se horké a vlhké počasí jeví jako mnohem nepříjemnější než horké a suché počasí (tzv. pocitová teplota). Ideální relativní vlhkost pro lidský komfort a zdraví v interiérech se pohybuje mezi 40 a 60 %. Příliš nízká vlhkost může vysušovat sliznice a zvyšovat náchylnost k respiračním infekcím, zatímco příliš vysoká vlhkost podporuje růst plísní a roztočů, které mohou způsobovat alergie a astma.
Rostliny a zvířata: Rostliny regulují svůj vodní režim pomocí průduchů (stomat) na listech, kterými probíhá transpirace (odpařování vody). Vlhkost vzduchu tento proces přímo ovlivňuje. Zvířata v různých klimatech jsou adaptována na specifické úrovně vlhkosti, od pouštních druhů schopných přežít v extrémním suchu po druhy z tropických deštných lesů přizpůsobené téměř stálé vysoké vlhkosti.

Vliv na materiály a technologie

Koroze: Vysoká vlhkost výrazně urychluje korozi kovů, zejména železa a oceli.
Hygroskopické materiály: Materiály jako dřevo, papír, textilie nebo některé potraviny pohlcují vzdušnou vlhkost (jsou hygroskopické). To může vést ke změnám jejich rozměrů, tvaru, hmotnosti a mechanických vlastností. Důležité je to například pro hudební nástroje, v muzeích, knihovnách nebo při skladování potravin.
Elektronika: Kondenzace vlhkosti na elektronických součástech může způsobit zkrat a selhání zařízení. Proto je v datových centrech a jiných citlivých provozech vlhkost pečlivě kontrolována.
Průmysl: Mnoho průmyslových procesů, jako je výroba textilu, tisk, zpracování potravin nebo farmaceutická výroba, vyžaduje přesnou kontrolu vlhkosti pro zajištění kvality produktu.

💡 Pro laiky

Představte si vzduch jako houbu. Tato houba má schopnost nasávat vodu (vodní páru).

Absolutní vlhkost je skutečné množství vody, které je v houbě právě teď. Měříme ho třeba v gramech.
Velikost houby (kolik vody se do ní maximálně vejde) se mění s teplotou. Teplý vzduch je jako velká houba, studený vzduch jako malá houba.
Relativní vlhkost nám říká, na kolik procent je houba plná. 50% relativní vlhkost znamená, že houba je plná z poloviny. 100% znamená, že je úplně plná a další vodu už nepojme.

- Proč se v zimě v koupelně sráží pára na zrcadle?**

Když se sprchujete horkou vodou, vzduch v koupelně se oteplí a nasaje hodně vodní páry (je to velká houba plná vody). Zrcadlo je ale studené. Když se teplý a vlhký vzduch dotkne studeného zrcadla, prudce se ochladí. Jeho "houba" se smrskne na malou velikost, která už tolik vody neudrží. Přebytečná voda se proto vysráží na zrcadle v podobě kapiček. Teplota zrcadla je v tu chvíli pod rosným bodem okolního vzduchu.

- Proč prádlo schne rychleji, když fouká vítr a je sucho?**

Suchý vzduch (nízká relativní vlhkost) je jako "žíznivá houba", která dychtivě saje vodu z mokrého prádla. Vítr neustále odnáší vzduch, který se už nasytil párou, a přivádí nový, sušší vzduch. Proto prádlo schne rychle. Naopak za vlhkého a bezvětrného dne je okolní "houba" už skoro plná a nemá kam další vodu z prádla nasávat.

Šablona:Aktualizováno