Come funziona uno psicrometro?

Uno psicrometro è un dispositivo utilizzato per misurare l'umidità dell'aria. Lo fa confrontando la differenza di temperatura tra un bulbo di termometro a secco e un bulbo di termometro a umido che ha perso parte della sua umidità per evaporazione.

Uno psicrometro è un tipo antiquato di igrometro, che è un dispositivo per misurare l'umidità. Consiste di due bulbi di termometro: un bulbo umido e un bulbo secco. Il bulbo secco misura la temperatura dell'aria ambiente allo stesso modo di qualsiasi termometro domestico. Il bulbo umido è ricoperto da un panno, solitamente di cotone, che va inumidito con acqua prima dell'uso.

Una volta che il bulbo umido è pronto, lo scienziato fa oscillare lo psicrometro o lo lascia fermo, a seconda del design del dispositivo, fino a quando il bulbo umido non si è raffreddato alla sua temperatura finale. Quindi, conoscendo la differenza tra le temperature umide e secche e la pressione atmosferica nella sua posizione, può determinare l'umidità dell'aria.

La quantità di raffreddamento per evaporazione sul bulbo umido dello psicrometro dipende direttamente dalla quantità di umidità nell'aria. L'aria più secca assorbe più umidità dal bulbo, raffreddandolo di più. L'aria più umida non può assorbire tanta acqua dal bulbo, quindi la temperatura non cambia così tanto. In altre parole, minore è la variazione della temperatura del bulbo umido, più umida è l'aria.

I primi psicrometri apparvero nel 1600. Anche se il design di questi dispositivi non è cambiato molto, oggi versioni digitali sono anche disponibili. Un dispositivo digitale può visualizzare contemporaneamente molti dettagli sulle condizioni atmosferiche, inclusi umidità, temperatura dell'aria, temperatura superficiale e punto di rugiada. Tuttavia, questi dispositivi richiedono da 20 a 30 minuti per calibrarsi alle condizioni locali prima dell'uso e il sensore a bulbo umido può asciugarsi dopo non essere stato utilizzato per lunghi periodi.

Pertanto, il buon vecchio psicrometro manuale non ha perso il suo fascino, nonostante richieda un po' più di lavoro di gambe da parte dell'utente. Dopo aver letto entrambe le temperature del bulbo, devono fare riferimento ad un grafico psicrometrico per la lettura finale dell'umidità.

I grafici psicrometrici consentono a uno scienziato di cercare l'intersezione delle temperature del bulbo secco e del bulbo umido dallo psicrometro per conoscere le proprietà termiche dell'aria. Queste informazioni includono:

• Umidità relativa: quanto l'aria è vicina a un'umidità più desiderabile.
  
• Punto di rugiada: le temperature alle quali l'umidità presente nell'aria inizierà a condensarsi.
• Entalpia: quanto calore contiene l'aria in unità di BTU per libbra di aria secca.
• Rapporto di umidità: libbre di umidità nell'aria per libbre di aria secca.
• Volume specifico: quanto spazio occupa l'aria.
  

Il Weather Bureau del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti ha pubblicato le sue prime tabelle di dati psicrometrici nel 1900. Invece di mostrare grafici di temperatura rispetto all'umidità, le tabelle mostrano dati numerici per ogni coppia di letture. Un'edizione rivista delle tavole del 1915 era lunga 87 pagine.

Sebbene gli psicrometri siano un po' antiquati oggi, sono ancora occasionalmente usati per calibrare gli umidostati, che controllano l'umidità interna dell'aria condizionata e del riscaldamento dell'edificio sistemi. In passato, gli psicrometri venivano utilizzati nella progettazione dei sistemi di ventilazione degli edifici.

Anche gli psicrometri sono stati usati storicamente in varie discipline scientifiche e gli studenti di oggi possono imparare a farlo utilizzare questi strumenti e interpretare i grafici psicrometrici, anche se non sono più il metodo di raccolta dati di riferimento. I meteorologi o gli scienziati ambientali, ad esempio, possono imparare a usare gli psicrometri per misurare le condizioni atmosferiche, come potrebbero ingegneri agrari che stanno progettando spazi con specifiche esigenze di umidità, come serre o fienili per bestiame.