A atmosfera da Terra contém cerca de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 0,9% de argônio. O 0,1 por cento restante consiste em dióxido de carbono, óxidos nitrosos, metano, ozônio e vapor de água. Apesar de suas pequenas quantidades, mesmo pequenas mudanças nesses gases atmosféricos afetam o balanço global de energia e a temperatura. O vapor d'água, o gás de efeito estufa mais importante, flutua com a temperatura.
Porcentagem de vapor de água no ar
A porcentagem de vapor d'água no ar varia de acordo com a temperatura. A porcentagem de vapor d'água nas frias regiões árticas e antárticas (e nas regiões alpinas mais altas) pode chegar a 0,2%, enquanto o ar tropical mais quente pode conter até 4% de vapor d'água.
Vapor de água e temperatura
Em suma, quanto mais alta a temperatura do ar seco, mais vapor de água o ar pode reter. Conforme a temperatura do ar esfria, o teor de vapor d'água diminui. Portanto, a porcentagem de vapor d'água no ar muda com a temperatura (e pressão). Quando a quantidade de água na atmosfera atinge a saturação, a umidade é de 100 por cento.
Em um nível de saturação de 100 por cento, o vapor de água se condensa para formar gotas de água. Se as gotas de água ficarem grandes o suficiente, a chuva cai. Gotículas de água menores aparecem como nuvens ou névoa. Abaixo da saturação, a porcentagem de vapor d'água na atmosfera é geralmente relatada como umidade relativa.
Encontrando Umidade Relativa
A umidade se refere à quantidade de água na atmosfera. A umidade relativa compara a quantidade de vapor d'água na atmosfera com a quantidade máxima teórica de vapor d'água que o ar pode reter naquela temperatura.
A umidade relativa pode ser determinada usando gráficos psicrométricos especiais e um psicrômetro de tipoia ou dois termômetros. Um psicrômetro de tipoia consiste em dois termômetros montados juntos em uma pequena placa presa a uma peça giratória ou corrente curta. Um termômetro possui um bulbo seco. O segundo termômetro, o termômetro de bulbo úmido, tem o bulbo envolto em um pedaço de pano úmido.
O termômetro de bulbo seco mede a temperatura do ar. O termômetro de bulbo úmido mede a temperatura com o efeito de resfriamento da água em evaporação. Para usar, umedeça o pano do termômetro de bulbo úmido e balance os termômetros por 10 a 15 segundos. Leia ambas as temperaturas.
Diferença de umidade relativa e temperatura
Repita as medições acima duas ou três vezes para certificar-se de que o termômetro de bulbo úmido atingiu sua leitura mais baixa. A diferença entre as duas leituras é usada para encontrar a umidade relativa. Quanto maior for a diferença nas leituras, menor será a umidade relativa.
A 86 ° F (30 ° C), por exemplo, uma diferença de 2,7 ° F (1,5 ° C) significa que a umidade relativa é muito alta em 89 por cento, enquanto uma diferença de 27 ° F (15 ° C) significa que a umidade relativa é extremamente baixa em 17 por cento. No gráfico psicrométrico, as leituras do termômetro de bulbo seco são mostradas como linhas verticais do eixo x.
As leituras do bulbo úmido são mostradas como uma linha curva ao longo da parte superior esquerda do gráfico. Encontre a interseção da linha vertical da temperatura do bulbo seco e a linha angular da temperatura do bulbo úmido para encontrar a umidade relativa.
Vapor de água e umidade absoluta
A umidade absoluta consiste na concentração de vapor ou densidade do ar. A umidade absoluta pode ser calculada usando a fórmula de densidade:
dv = mv ÷ V
Onde dv é a densidade do vapor, mv é a massa do vapor e V é o volume do ar. A densidade ou umidade absoluta muda com mudanças na temperatura ou pressão porque o volume (V) muda. O volume de ar aumenta com o aumento da temperatura, mas diminui com o aumento da pressão.
Do ponto de vista humano, quanto mais úmido o ar, mais vapor de água na atmosfera. A evaporação diminui à medida que a quantidade de vapor d'água no ar aumenta. Como o suor não evapora tão facilmente quando a capacidade de vapor de água do ar circundante é alta, o resfriamento da pele é menos eficaz quando a umidade é alta.
Por que o vapor de água é importante
O vapor de água, e não o dióxido de carbono, é o gás de efeito estufa mais crítico da Terra. Além do Sol, o vapor d'água é a segunda fonte de calor da Terra, respondendo por cerca de 60% do efeito de aquecimento. O vapor de água captura e retém o calor do solo e transporta esse calor para a atmosfera.
O vapor de água move o calor do equador em direção aos pólos, distribuindo o calor por todo o globo. O calor absorvido pelas moléculas de água fornece a energia para a evaporação. Esse vapor de água sobe para a atmosfera, levando o calor para a atmosfera.
Conforme o vapor d'água sobe, ele eventualmente atinge níveis onde a atmosfera é menos densa e o ar mais frio. À medida que a energia térmica do vapor de água é perdida para o ar mais frio circundante, o vapor de água condensa. Quando o vapor de água suficiente se condensa, as nuvens se formam. As nuvens refletem a luz do sol, ajudando a resfriar a superfície da Terra.