Vapor de agua
Piense en todas las cosas que ha medido la semana pasada: 4 tazas de harina para su pan, un cuarto de galón de gasolina para su motosierra, un sendero de 5 millas para su carrera y un cinturón de 32 pulgadas para su cintura. Entonces, sé que eres un corredor que hornea pan, empuña una motosierra y tiene un bonito cinturón, pero no sé si puedes medir el vapor de agua.
Bueno, no se preocupe; Estoy aqui para ayudar. El vapor de agua es agua que es un gas. De hecho, está flotando a tu alrededor en este momento. Aunque no puede verlo, estoy seguro de que lo ha notado antes. Por ejemplo, cuando está húmedo, hay mucho vapor de agua en el aire, por lo que probablemente lo haya sentido. O, cuando ve rocío, niebla o nubes, el vapor de agua se ha condensado o se ha convertido en líquido. La medición del vapor de agua puede ayudar a los científicos a hacer predicciones sobre el clima.
Entonces, ¿cómo demonios se mide el vapor de agua? ¿Una regla? ¿Una taza de medir?
Presión de vapor
Comencemos con la presión de vapor , que es la presión atmosférica debida a las moléculas de vapor de agua. Ahora, dependiendo de dónde lea, esta definición puede volverse un poco más complicada, pero para el alcance de esta lección, hagámoslo simple. Es posible que no se dé cuenta de que estas moléculas de vapor de agua están ejerciendo presión, ¡pero chocan constantemente contra usted!
Dado que no puede ver estas moléculas de vapor de agua, ¿cómo mide la presión de vapor? Excelente pregunta. Puede medir la presión de vapor con un manómetro. No, ese no es un híbrido hombre-termómetro.
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En cambio, es un tubo en forma de U generalmente lleno de mercurio. A medida que aumenta la presión en un lado del tubo, empuja el mercurio hacia el otro lado. Entonces, ahora puede ser un corredor que hornea pan, empuña una motosierra con un bonito cinturón y un manómetro.
Antes de continuar, ¿cómo crees que se relaciona la presión de vapor con el número de moléculas de vapor de agua en la atmósfera? Bueno, si tienes mucho vapor de agua en el aire, estarían ejerciendo más presión, ¡así que tendrías una alta presión de vapor! ¡Bien, a la humedad!
Humedad
Cuando piensas en la humedad, ¿qué te viene a la mente? ¿Estando sudoroso? ¿Caliente? ¿Tu cabello se vuelve loco? Probablemente ya sepa que la humedad tiene algo que ver con la cantidad de vapor de agua que hay en el aire, pero hay varias formas de medir la humedad. Hay humedad relativa, humedad absoluta y humedad específica. Veamos cada uno.
La humedad relativa mide qué tan cerca está el aire de la saturación. El aire saturado es aire que está lleno de vapor de agua y no puede retener más. Entonces, la humedad relativa es el vapor de agua en el aire dividido por la cantidad de vapor de agua que podría contener el aire. La humedad relativa se mide como un porcentaje, por lo que si la humedad relativa es del 100%, significa que el aire está saturado.
A veces es difícil entender las definiciones, así que déjame darte un ejemplo. Usemos tazas para representar aire y agua para representar vapor de agua. Nuestra primera taza es de cinco onzas y contiene cinco onzas de agua. Para convertirlo en un porcentaje (como la humedad relativa), tomaría 5/5 * 100. Diríamos que esta taza tiene una humedad relativa del 100%.
Nuestra segunda taza es de 50 onzas y contiene 5 onzas de agua. Para convertirlo en un porcentaje, tomaría 5/50 * 100. Diríamos que esta taza tiene una humedad relativa del 10%.
En nuestra analogía, la taza pequeña representa aire frío, mientras que la taza grande representa aire caliente. El aire caliente puede contener más vapor de agua sin «llenarse» o saturarse, de ahí la taza más grande. Ahora, técnicamente, el aire caliente no ‘contiene’ más vapor de agua, pero tenga en cuenta que el aire más cálido tiene más moléculas de vapor de agua (sin saturarse).
Otra medida de la humedad se llama humedad absoluta , que mide la masa de vapor de agua en un cierto volumen o la densidad del vapor de agua. Entonces, aquí, puede ver que uno de estos tiene más moléculas de vapor de agua dentro de un área determinada, por lo que podría decir que tiene una mayor humedad absoluta.
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Finalmente, la humedad específica se calcula tomando la masa del vapor de agua dividida por la masa total de todo el aire.
Entonces, ya sabes cómo se mide cada tipo de humedad, pero ¿existen herramientas para ayudarte? Sí. Por ejemplo, hay una herramienta llamada psicrómetro, que es un tipo de higrómetro. Un higrómetro, por cierto, es una herramienta que se puede utilizar para medir la humedad en la atmósfera, como la humedad o el punto de rocío. Este tipo particular de higrómetro, el psicrómetro, funciona con dos termómetros. Una bombilla, o la parte inferior del termómetro, está húmeda mientras que la otra está seca. El bulbo húmedo tiene agua que se evapora, lo que lo enfría (piense en cuándo sudas y el agua se evapora y luego te enfría).
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La diferencia de temperatura entre los dos termómetros está directamente relacionada con la cantidad de agua que se evapora del bulbo húmedo, que está relacionada con la cantidad de vapor de agua que ya hay en el aire (menos se evapora si el aire ya está lleno de agua). Entonces, el psicrómetro le da la humedad relativa, o qué tan cerca está el aire de estar saturado. Entonces, ahora eres un corredor que hornea pan, empuña una motosierra con un bonito cinturón, un manómetro y un psicrómetro.
O simplemente puede usar fórmulas que usan la presión de vapor, entre otras cosas, para calcular la humedad específica, la humedad relativa o la humedad absoluta. Entonces, puede agregar una calculadora a su conjunto.
Antes de pasar a la proporción de mezcla, puede pausar el video y tomar algunas notas en esta tabla para estudiarlas más tarde. ¡Oye, tal vez esta mesa pueda ser una de tus herramientas!
| Tipo de humedad | Cómo se calcula |
|---|---|
| Relativo | Vapor de agua en el aire / cuánto vapor de agua puede contener el aire |
| Absoluto | La densidad del vapor de agua, que es la masa de vapor de agua / volumen. |
| Específico | Masa del vapor de agua / masa total del aire |
Proporción de mezcla
A continuación, veamos cómo se puede medir la proporción de mezcla , o la masa de vapor de agua dividida por la masa de aire seco. Aunque esta definición suena similar a la humedad específica, notará que la proporción de mezcla mira la masa de aire seco, mientras que la humedad específica mira todo el aire. Como mencioné para la humedad, hay fórmulas que puede usar para ayudarlo a calcular la proporción de mezcla. No entraremos en detalles, ¡pero usted sabe qué herramienta necesitará para hacer todas esas matemáticas!
Punto de rocío
La última medida que vamos a discutir es el punto de rocío . Esta es la temperatura a la que se debe enfriar el aire para que se produzca la saturación a una temperatura y presión específicas. En otras palabras, la temperatura donde el aire no puede contener más vapor de agua, lo que resulta en condensación. El rocío es la condensación en los objetos, de ahí el nombre de punto de rocío.
Puede medir el punto de rocío utilizando otro tipo de higrómetro hecho con un espejo, un haz de luz y un detector de luz. El rayo de luz brilla en el espejo y luego rebota y es leído por el detector. Cuando el espejo se enfría, se forma rocío en su superficie, lo que hace que el rayo sea menos brillante, lo cual es detectado por el detector de luz, y listo, se registra el punto de rocío. Ahora tiene otro higrómetro para agregar a su colección.
Resumen de la lección
Entonces, eres un corredor que hornea pan, empuña una motosierra con un bonito cinturón, un manómetro, un par de higrómetros (incluido un psicrómetro), algunas fórmulas matemáticas, una mesa y una calculadora. ¡Pero tomemos un momento para revisar todas las formas en que podemos medir el agua en el aire!
Probablemente recuerde que el vapor de agua es agua que es un gas en el aire, pero ¿recuerda qué presión de vapor mide? La presión de vapor es la presión que ejercen las moléculas de vapor de agua que se encuentran en la atmósfera. La humedad mide la cantidad de agua que hay en el aire y puede medirla de varias formas. La proporción de mezcla sonaba similar a la humedad específica, pero en realidad era un poco diferente. Echemos un vistazo a una tabla que resume la humedad y la proporción de mezcla.
| Tipo de humedad | Cómo se calcula |
|---|---|
| Relativo | Vapor de agua en el aire / cuánto vapor de agua puede contener el aire |
| Absoluto | La densidad del vapor de agua, que es la masa de vapor de agua / volumen. |
| Específico | Masa del vapor de agua / masa total del aire |
| Proporción de mezcla | Masa de vapor de agua / masa total de aire seco |
Por último, pero no menos importante, estaba el punto de rocío , que es la temperatura que el aire debe enfriar para que se forme el rocío. Y recuerde todas las herramientas que puede utilizar: fórmulas, tablas, calculadoras, manómetros e higrómetros (incluido uno llamado psicrómetro).
Entonces, ahora que está armado con un conjunto completamente nuevo de herramientas, puede dedicar todo su tiempo libre a medir el vapor de agua en la atmósfera. ¡Y piensa en todas las cosas que podrás contarles a tus amigos! ¡Cuándo se formará el rocío, qué tan saturado está el aire o qué humedad hay hoy!
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, debería poder:
- Describe cómo medir la presión de vapor.
- Explicar y comparar la humedad relativa, absoluta y específica.
- Discutir cómo medir la proporción de mezcla y el punto de rocío.
- Nombre algunas de las herramientas utilizadas para medir la humedad y el punto de rocío.
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