تعريف الرطوبة النوعية
تعريف الرطوبة النوعية
يتم تعريف الرطوبة النوعية على أنها العلاقة بين الكتلة الخاصة ببخار الماء, والكتلة الخاصة بالهواء الجاف، بمعنى آخر أي أنها كتلة بخار الماء، ونسبة تواجدها بالنسبة لكتلة الهواء الموجود في منطقة محددة، لكن يجب الإشارة إلى أن نسبة بخار الماء التي يمكن للهواء حملها تعتمد بشكل خاص على درجة الحرارة، ويتم قياس الرطوبة في الهواء باستخدام وحدة غرام لكل كيلو غرام.
- الرطوبة النوعية الاشباعية هي كتلة بخار الماء الموجودة في الهواء عند درجة حرارة وضغط جوي محددين، وتمثل الكتلة اللازمة لإشباع كيلو غرام من الهواء الرطب.
- لا تعتمد الرطوبة النوعية على الحجم فقط، بل تعتمد بشكل أكبر على الكتلة، مما يجعلها لا تتأثر بتغير حجم حزمة الهواء سواءً كانت تتمدد أو تنكمش.
- في قياس الرطوبة، فإن الرطوبة النوعية تعتبر أفضل من الرطوبة المطلقة، وخاصة في المناطق الاستوائية والمسطحات المائية الدافئة، حيث يكون مستوى الرطوبة النوعية في تلك المناطق أعلى من غيرها، وعلى النقيض تمامًا في المناطق القطبية المتجمدة، حيث يكون كمية بخار الماء أقل من أي مكان آخر في العالم.
أنواع الرطوبة من حيث الاصطلاح
تحتوي الرطوبة على ثلاثة مصطلحات أساسية، والتي تُستخدم لتمييز بعض العوامل التي تؤثر على الرطوبة، وتلك المصطلحات هي على النحو التالي.
- الرطوبة المطلقة
- الرطوبة النوعية
- الرطوبة النسبية
سنحاول فيما يلي تفصيل كل نوع من تلك الأنواع، وذلك بذكر تعريف محدد لكل نوع.
الرطوبة النسبية
هو مصطلح يستعمل للإشارة إلى النسبة بين كمية بخار الماء الفعلية الموجودة في كتلة معينة من الهواء، والحد الأقصى لكمية بخار الماء التي يمكن أن يحتوي عليها هذا الهواء عند درجة حرارة محددة.
الرطوبة النوعية
عند احتواء كمية معينة من الهواء الجوي على بخار الماء، يتم قياس الرطوبة النوعية بجرام بخار الماء لكل كيلو جرام من الهواء الجاف، وذلك بناءً على العلاقة بين كتلة بخار الماء وكتلة الهواء الجاف.
الرطوبة المطلقة
يُعبّر هذا المصطلح عن العلاقة بين كتلة بخار الماء وحجم الهواء الكلي، ويتم حسابه بوحدة الجرام لكل متر مكعب.
ما هي العلاقة بين الرطوبة ودرجة الحرارة
لفهم العلاقة بين درجات الحرارة والرطوبة، وكيفية تحديد نسبة الرطوبة في الهواء، قام العلماء بعرض رسم بياني يساعدك على فهم المتغيرات الفيزيائية للهواء، ومناطق الراحة للإنسان. ويُعرف هذا الرسم البياني باسم “السيكرومتري”، ويستخدم في تصميم وتشغيل أجهزة التكييف والتبريد والتسخين.
نلاحظ من خلال هذا الرسم البياني العديد من النتائج، بما في ذلك ما يلي.
- تتمثل العلاقة بين درجات الحرارة والرطوبة النسبية في علاقة عكسية، حيث يحدث ذلك عندما يتم الاحتفاظ بمستوى الرطوبة النوعية أو المطلقة ثابتًا.
- عندما ترتفع درجات الحرارة، يقل نسبة الرطوبة النسبية، مما يعني أن الهواء يبتعد تدريجيًا عن حالة الإشباع.
- يمكن عرض النتيجة بطريقة مختلفة، وهي أن كمية بخار الماء في كمية محددة من الهواء تقل نسبيًا مقارنة بالكمية القصوى الممكنة لتواجدها.
- ترتبط الرطوبة المطلقة أو النوعية بدرجات الحرارة بعلاقة طردية، حيث تزداد الرطوبة المطلقة أو النوعية كلما ارتفعت درجات الحرارة.
- وتشير أيضًا إلى أن كتلة البخار المائي الموجودة في الهواء الجوي تزيد مع زيادة درجات الحرارة.
ويفسر ذلك بشعورنا بوجود هواء ساخن ثقيل ومضغوط في فصل الصيف، حيث تعمل درجات الحرارة المرتفعة على زيادة نسبة الرطوبة المطلقة، ولكن في الوقت نفسه يحدث انخفاض في نسبة الرطوبة النسبية (حيث يصبح الهواء غير مشبع). أما في فصل الشتاء، فتحدث ظاهرة عكسية، حيث تزيد درجات الحرارة المنخفضة من نسبة الرطوبة النسبية، ويصل الهواء الجوي إلى حد الاشباع، وفي هذه المرحلة تبدأ تكون الغيوم والضباب. فتظهر عندما يتجاوز بخار الماء نسبة الاشباع في الهواء، وأي نسبة زائدة من بخار الماء تتكثف وتتحول إلى غيوم وضباب.
إيجابيات وسلبيات الرطوبة النوعية على الجسم
تتمتع الرطوبة النوعية بأهمية كبيرة بشكل عام، وتحتوي أيضًا على أضرار مختلفة، ومن بين الفوائد والأضرار التي تتمتع بها.
إيجابيات الرطوبة النوعية
نظرًا للارتباط الذي سبق ذكره بين نسبة الرطوبة ودرجة الحرارة، فإن انخفاض نسبة الرطوبة النوعية يزيد من رغبة المحاصيل الزراعية في الحصول على الماء الجاري لتعويض المياه التي تتبخر بفعل الحرارة، وعندما تكون نسبة الرطوبة العالية مع درجة حرارة عالية، فإن ذلك يشير إلى اقتراب حدوث الأمراض النباتية، حيث تنتشر الآفات والحشرات بشكل كبير في هذه البيئة، وتزداد خلال فصل الرياح الموسمية وتقل خلال فصل الشتاء بسبب انخفاض درجة الحرارة رغم وجود نسبة رطوبة عالية.
سلبيات الرطوبة النوعية
تسبب الرطوبة النوعية العديد من الأضرار، بما في ذلك ما يلي.
- تؤدي الرطوبة العالية إلى حدوث تهيج في الأنف والعينين والحلق.
- تؤدي الرطوبة النوعية إلى زيادة عملية التعرق التي يقوم بها الجسم، مما يؤدي فيما بعد إلى الحكة في الجلد بسبب انتشار البكتيريا على سطح الجلد.
- عندما ترتفع نسبة الرطوبة النوعية، يصبح الجسم غير قادر على بذل الجهد بشكل كاف، ويقلل من معدل الحركة والحمولة العامة.
- تشكل درجات الرطوبة العالية بيئة خصبة لانتشار العديد من الأمراض التنفسية، مثل الربو وغيره، وبشكل خاص لكبار السن.
- يؤدي التعرق الشديد إلى زيادة نسبة العرق الذي يخرج من الجسم وفقدان الجسم للسوائل بسرعة أكبر، حيث يبقى المرء متعرقًا لفترة زمنية طويلة.
الجهاز المستخدم لقياس الرطوبة النوعية
توجد العديد من الأجهزة التي تستخدم لقياس نسبة الرطوبة النوعية، ومن بينها ما يلي.
- مرطاب المرآة المبردة.
- مقياس الرطوبة الذي يعتمد على الكهرباء.
- مقياس الرطوبة أو مرطاب الجاذبية.
تأثيرات الرطوبة على البيئة
تترتب على الرطوبة العديد من التأثيرات على المستوى العالمي، ومن بينها ما يلي.
- تؤثر الرطوبة بشكل كبير على المناخ العالمي: يؤدي الحفاظ على درجة رطوبة معينة باستخدام أجهزة التبريد والتدفئة المختلفة إلى زيادة استهلاك الطاقة على المستوى العالمي
- تؤثر على الحياة الحيوانية والنباتية بشكل كبير: بما أن درجة توفر الرطوبة تؤثر بشكل كبير على قدرة بعض النباتات على التكيف والتعايش في بعض البيئات، فإن النباتات تكون نادرة في البيئات الصحراوية الجافة.
- تؤثر على مدى إحساس الإنسان بالراحة: على الرغم من أن الرطوبة هي عامل مهم لراحة الإنسان من حيث الحرارة، فإن البشر أصبحوا أكثر حساسية لتغيرات درجات الحرارة بالمقارنة مع تغيرات الرطوبة النسبية، حيث لا يؤثر الرطوبة بشكل كبير على شعور الشخص بالراحة مقارنة بالحرارة.
- عملية تشييد المباني تتأثر بمعدل الرطوبة: غالبًا ما تنتج طرق بناء الحاويات الشهيرة من خلال حدود حرارية ضعيفة، مما يتطلب بعد ذلك توفير نظام عزل وحاجز هواء مصمم للحفاظ على الظروف الداخلية المناسبة ومقاومة الظروف البيئية الخارجية.
- المركبات ورحلات الطيران تتأثر بشكل كبير بالرطوبة: تشبه المركبات المباني في الحاجة إلى مواد عازلة تحمي محتواها من التغيرات الخارجية، وفي حالة الطائرات، تعمل عند نسبة رطوبة داخلية منخفضة تصل إلى حوالي 20%، خاصة في الرحلات الطويلة.
- بعض الصناعات التي تتأثر بشكل كبير بالرطوبة: غالبًا ما تتأثر صناعات مختلفة بشكل سلبي بارتفاع معدلات الرطوبة في الجو، وخاصة المصانع الكيميائية ومصافي التكرير التي تستخدم الأفران في عملياتها، فالرطوبة تقلل من تركيز الأكسجين المستخدم في عمليات التسخين.
