كيف يعمل مقياس الرطوبة

الرطوبة ، وهي مقياس لبخار الماء في الهواء ، هي أحد المتغيرات المقاسة في الأرصاد الجوية الأساسية. توجد بالفعل عدة أنواع مختلفة من الرطوبة ، ولكن ما يقصده معظم الناس عندما يتحدثون عن "الرطوبة" هو الرطوبة النسبية. يتم تعريف الرطوبة النسبية في كتيب بيري للمهندسين الكيميائيين على أنها "نسبة الجزئي ضغط بخار الماء في الخليط إلى ضغط بخار الماء المشبع في الوقت المحدد درجة الحرارة."

بمعنى آخر ، الرطوبة النسبية هي طريقة غير مباشرة لقياس كمية بخار الماء في الهواء في وقت معين ، مقابل مقدار بخار الماء الذي يمكن للهواء أن يحمله كحد أقصى. ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية. عندما تصل الرطوبة النسبية إلى 100 في المائة ، يبدأ بخار الماء في الهواء بالتكثف مرة أخرى في الماء السائل: سوف تمطر.

من المفيد معرفة الرطوبة النسبية لأنها تعطي فكرة عن مدى شعور "البلل" بالهواء. يمكن أن تؤدي الرطوبة النسبية المنخفضة إلى جفاف الجلد والحكة والعطش. الرطوبة النسبية العالية تجعل درجات الحرارة الباردة أكثر برودة ودرجات الحرارة الساخنة أكثر سخونة. عندما يكون الطقس حارًا جدًا ، فإن الرطوبة العالية تضعف قدرة الجسم على البرودة عن طريق التعرق. تؤثر الرطوبة النسبية أيضًا على الآلات الدقيقة مثل لوحات دوائر الكمبيوتر وعلى تطور الكائنات الحية الدقيقة والفطريات. داخل المنزل ، تزيد الرطوبة العالية من احتمالية ظهور العفن الفطري ، بينما تسهل الرطوبة المنخفضة انتشار فيروس الأنفلونزا.

لكل هذه الأسباب وأكثر من ذلك ، من المفيد أن تكون على دراية بالرطوبة النسبية. بشكل جماعي ، يشار إلى أي من الأدوات المستخدمة لقياس الرطوبة بمقياس الرطوبة ، وهو مقياس الرطوبة.

أحد أكثر أنواع أجهزة قياس الرطوبة دقةً وحداثةً يسمى "مقياس رطوبة المرآة المبردة بنقطة الندى". المرآة مبردة ، مما يتسبب في حدوث تكاثف على سطحها. كلما زادت الرطوبة النسبية ، زاد التكثيف. يتم قياس ذلك باستخدام مستشعر بصري يكتشف القطرات التي تشوه السطح الأملس للمرآة. أجهزة قياس الرطوبة هذه هي أجهزة إلكترونية تتطلب خبرة خاصة لبناءها.

اخترع ليوناردو دافنشي أول مقياس رطوبة معروف منذ حوالي 500 عام. جاء بفكرة وزن كرة من الصوف يتغير وزنها حسب الرطوبة في الهواء. لم يكن هذا تصميمًا فعالًا للغاية ، وسيستغرق وقت طويل قبل أن يتم قياس الرطوبة النسبية بدقة.

منذ ما يزيد قليلاً عن 200 عام ، اخترع عالم يُدعى هوراس بينديكت دي سوسور مقياس رطوبة يتضمن خصلة شعر ، من البشر أو الحيوانات. اعتمادًا على الرطوبة النسبية ، يتقلص الشعر أو ينمو في الطول بكمية صغيرة جدًا ، وينمو لفترة أطول في الرطوبة العالية ويتقلص في الرطوبة المنخفضة. عندما يتم وضع الشعر تحت الشد ، يمكن قياس هذا التغيير. ما يسمى "مقياس رطوبة الشعر" لا يزال يستخدم حتى اليوم.

النوع الأكثر شهرة من أجهزة قياس الرطوبة يسمى "مقياس الرطوبة". (القياس النفسي هو مجال هندسي يهتم بخصائص مخاليط الغاز والبخار. "Psychro" هو أصل يوناني يعني "بارد"). يعمل مقياس رطوبة الجو باستخدام ميزانين حرارة بالترادف. يظل أحد موازين الحرارة مبللاً باستمرار من خلال تغطيته بقطعة قماش مبللة. عندما يتبخر الماء من القماش ، فإنه يمتص الطاقة ، ويخفض درجة الحرارة في المنطقة المجاورة مباشرة. (إنه نفس السبب الذي يجعل ملابس السباحة تشعر بالبرودة بعد الخروج من حوض السباحة أو حوض الاستحمام الساخن) يتم قياس الانخفاض في درجة الحرارة بواسطة مقياس الحرارة الرطب ، والذي يسجل درجة حرارة أقل مما هو عليه بخلاف ذلك سيكون.

يظل مقياس الحرارة الآخر جافًا ويستخدم كمرجع. يقيس درجة الحرارة الفعلية للهواء. يمكن بعد ذلك حساب الرطوبة النسبية عن طريق قياس الفرق في قراءات درجة الحرارة بين هذين المقياسين. إذا كان الاختلاف في درجات الحرارة منخفضًا ، فيجب أن تكون الرطوبة النسبية عالية ، لأنه يعني أن كمية أقل من الماء تكون قادرة على ذلك تتبخر من القماش الذي يغطي الترمومتر المبلل ، وهذا بدوره يعني أن الهواء يحتوي بالفعل على الكثير من الماء هو - هي. وبالمثل ، إذا كان الاختلاف في درجات الحرارة مرتفعًا ، فيجب أن تكون الرطوبة النسبية منخفضة ، حيث يمكن أن يتبخر المزيد من الماء من القماش.

لا تكون أجهزة قياس رطوبة الجو فعالة إلا إذا تمت معايرتها بدقة شديدة ، ويجب إعادة معايرتها بشكل متكرر.