Hoe een vochtigheidsmeter werkt

Vochtigheid, een maat voor waterdamp in de lucht, is een van de variabelen die worden gemeten in de basismeteorologie. Er zijn eigenlijk verschillende soorten vochtigheid, maar wat de meeste mensen bedoelen als ze het over "vochtigheid" hebben, is relatieve vochtigheid. Relatieve vochtigheid wordt door Perry's Chemical Engineers' Handbook gedefinieerd als "de verhouding van de partiële" druk van waterdamp in het mengsel tot de verzadigde dampdruk van water bij een voorgeschreven temperatuur."

Met andere woorden, relatieve vochtigheid is een indirecte manier om te meten hoeveel waterdamp er op een bepaald moment in de lucht is, versus hoeveel waterdamp de lucht maximaal kan bevatten. Het wordt uitgedrukt als een percentage. Wanneer de relatieve luchtvochtigheid 100 procent bereikt, begint waterdamp in de lucht terug te condenseren tot vloeibaar water: het gaat regenen.

Relatieve luchtvochtigheid is handig om te weten omdat het een idee geeft van hoe "nat" de lucht aanvoelt. Een lage relatieve luchtvochtigheid kan leiden tot een droge huid, jeuk en dorst. Hoge relatieve vochtigheid zorgt ervoor dat koude temperaturen kouder aanvoelen en warme temperaturen heter. Als het erg warm weer is, belemmert een hoge luchtvochtigheid het vermogen van het lichaam om af te koelen door te zweten. Relatieve vochtigheid heeft ook invloed op kwetsbare machines zoals computerprintplaten en op de ontwikkeling van micro-organismen en schimmels. Binnenshuis zorgt een hoge luchtvochtigheid ervoor dat schimmel zich sneller ontwikkelt, terwijl een lage luchtvochtigheid de verspreiding van het griepvirus bevordert.

Om al deze redenen, en meer, is het handig om op de hoogte te zijn van de relatieve luchtvochtigheid. Gezamenlijk wordt elk van de instrumenten die worden gebruikt om de vochtigheid te meten, een hygrometer, een vochtigheidsmeter, genoemd.

Een van de meest nauwkeurige en moderne soorten hygrometers wordt een "gekoelde spiegeldauwpunthygrometer" genoemd. Een spiegel wordt gekoeld, waardoor condensatie op het oppervlak ontstaat. Hoe hoger de relatieve luchtvochtigheid, hoe meer condensvorming. Dit wordt gemeten met een optische sensor die de druppels detecteert die het gladde oppervlak van de spiegel vervormen. Deze hygrometers zijn elektronische apparaten die speciale expertise vereisen om te bouwen.

De eerste bekende hygrometer werd ongeveer 500 jaar geleden uitgevonden door Leonardo da Vinci. Hij kwam op het idee om een ​​bol wol te wegen, waarvan het gewicht zou veranderen afhankelijk van de vochtigheid in de lucht. Dit was geen erg effectief ontwerp en het zou lang duren voordat de relatieve vochtigheid nauwkeurig kon worden gemeten.

Iets meer dan 200 jaar geleden vond een wetenschapper genaamd Horace Bénédict de Saussure een hygrometer uit met een haarlok van mensen of dieren. Afhankelijk van de relatieve vochtigheid, zou het haar in een zeer kleine hoeveelheid krimpen of in lengte groeien, langer groeien bij hoge luchtvochtigheid en krimpen bij lage luchtvochtigheid. Wanneer het haar onder spanning wordt gezet, kan deze verandering worden gemeten. Deze zogenaamde "haarhygrometers" worden vandaag de dag nog steeds gebruikt.

Het meest bekende type hygrometer wordt een 'psychrometer' genoemd. (Psychrometrie is een technisch gebied dat zich bezighoudt met de eigenschappen van mengsels van gas en damp. "Psychro" is een Griekse wortel die "koud" betekent.) Een psychrometer werkt door twee thermometers achter elkaar te gebruiken. Een van de thermometers wordt continu nat gehouden door deze met zoiets als een natte doek af te dekken. Als het water uit de doek verdampt, neemt het energie op, waardoor de temperatuur in de directe omgeving daalt. (Het is dezelfde reden waarom je zwempak koud aanvoelt nadat je uit een zwembad of bubbelbad bent gekomen.) temperatuurdaling wordt gemeten door de natte thermometer, die een lagere temperatuur registreert dan anders zou.

De andere thermometer blijft droog en wordt als referentie gebruikt. Het meet de werkelijke temperatuur van de lucht. De relatieve vochtigheid kan vervolgens worden berekend door het verschil in temperatuurmetingen tussen deze twee thermometers te meten. Als het temperatuurverschil laag is, moet de relatieve luchtvochtigheid hoog zijn, omdat er dan minder water kan verdampen uit de doek die de natte thermometer bedekt, wat op zijn beurt betekent dat er al veel water in de lucht zit het. Evenzo, als het temperatuurverschil hoog is, moet de relatieve vochtigheid laag zijn, omdat er meer water uit de doek kan verdampen.

Psychrometers zijn alleen effectief als ze zeer nauwkeurig zijn gekalibreerd en moeten vaak opnieuw worden gekalibreerd.