تعريف الرطوبة النوعية – مشروع المعرفة

تعريف الرطوبة النوعية

يتم تعريف الرطوبة النوعية على أنها العلاقة بين الكتلة الخاصة ببخار الماء، والكتلة الخاصة بالهواء الجاف، بمعنى آخر أي أنها كتلة بخار الماء، ونسبة تواجدها بالنسبة لكتلة الهواء الموجود في منطقة محددة، لكن يجب الإشارة إلى أن نسبة بخار الماء التي يمكن للهواء حملها تعتمد بشكل خاص على درجة الحرارة، ويتم قياس الرطوبة في الهواء باستخدام وحدة غرام لكل كيلو غرام.

• الرطوبة النوعية الاشباعية هي كتلة بخار الماء عند معدل ضغط جوي محدد ودرجة حرارة محددة، وهي تعدي كتلة بخار الماء اللازمة لإشباع كيلو غرام من الهواء الرطب.
• لا تعتمد الرطوبة النوعية على الأحجام، وإنما تعتمد بشكل أكبر على الكتل، الأمر الذي يجعلها لا تتأثر بتغيير حجم حزمة الهواء سواء عند تمددها أو انكماشها.
• فالرطوبة النوعية هي أفضل من الرطوبة المطلقة في عملية قياس الرطوبة، وذلك على وجه الخصوص في المناطق الاستوائية والمسطحات المائية الدافئة، كون تلك الأماكن تكون فيها نسبة الرطوبة النوعية أعلى من غيرها، وذلك على العكس تماماً في المناطق القطبية المتجمدة، والتي تكون كمية جزيئات بخار الماء أقل من أي مكان في العالم.

أنواع الرطوبة من حيث الاصطلاح

تمتلك الرطوبة 3 مصطلحات أساسية، للتفريق بين بعض العوامل المؤثرة على تلك الرطوبة، وتلك المصطلحات هي كما يلي.

• الرطوبة المطلقة
• الرطوبة النوعية
• الرطوبة النسبية

سنحاول فيما يلي تحديد كل نوع من تلك الأنواع، مع ذكر تعريف خاص به.

الرطوبة النسبية

هو مصطلح يستخدم للتعبير عن النسبة بين كمية بخار الماء الموجودة فعلياً في كمية محددة من الهواء، والكمية القصوى لبخار الماء، والتي قد يصل إليها في تلك الكتلة من الهواء عند درجة حرارة محددة.

الرطوبة النوعية

إذا قمنا بأخذ كمية معينة من الهواء الجوي- من الهواء الجاف وبخار الماء- فإن الرطوبة النوعية ستكون موضحة للعلاقة ما بين كتلة بخار الماء وكتلة الهواء الجاف، ويتم قياسها بجرام بخار ماء لكل كيلو جرام هواء جاف.

الرطوبة المطلقة

هو مصطلح يعبر عن العلاقة بين كتلة بخار الماء والحجم الكلي للهواء، ويتم قياسه بوحدة جرام لكل متر مكعب.

ما هي العلاقة بين الرطوبة ودرجة الحرارة

حتى تتمكن من فهم الرابطة بين درجات الحرارة والرطوبة، ومدى المتغيرات الفيزيائية الأخرى التي تدخل في عملية تحديد نسبة الرطوبة في الهواء، فقد قام العلماء بعرض رسم بياني يمكنك من خلاله فهم المتغيرات الحرارية الفيزيائية للهواء ومناطق الراحة للإنسان، ويسمى هذا الرسم البياني بالرسم “السيكرومتري”، فيتم استخدام تصميم المكيفات وأجهزة التبريد والتسخين على هذا النسق.

ونلاحظ من خلال هذا الرسم البياني العديد من النتائج، والتي من بينها ما يلي.

• نجد أن العلاقة بين درجات الحرارة والرطوبة النسبية هي علاقة عكسية، ويحدث ذلك في حالة إذا تم تثبيت معدل الرطوبة النوعية أو المطلقة.
• في حالة ارتفاع درجات الحرارة تقل نسبة الرطوبة النسبية، ما يعني أن الهواء يبتعد تدريجياً عن حالة الإشباع.
• كما يمكن عرض النتيجة بشكل مختلف وهي أن كمية بخار الماء التي تتواجد في كمية معينة من الهواء تقل نسبياً بالنسبة للكمية القصوى الممكن تواجدها.
• الرطوبة المطلقة أو النوعية ترتبط بدرجات الحرارة بعلاقة طردية، فكلما زادت درجات الحرارة زادت الرطوبة النوعية أو المطلقة.
• وتعني أيضاً أن كتلة بخار الماء الموجودة في الهواء الجوي تزيد كلما زادت درجات الحرارة.

ويفسر ذلك شعورنا بوجود هواء ساخن ثقيل خانق في فصل الصيف، فدرجات الحرارة المرتفعة تعمل على زيادة نسبة الرطوبة المطلقة، ولكن انخفاض في نسبة الرطوبة النسبية (فيصبح الهواء غير مشبع)، أما في فصل الشتاء فتحدث عكس تلك الظاهرة، فدرجات الحرارة المنخفضة تزيد من الرطوبة النسبية، ويصل الهواء الجوي إلى حد الإشباع، وفي تلك المرحلة تبدأ تكون الغيوم والضباب، فهي تبدأ في التشكل عندما تتجاوز نسبة بخار الماء نسبة الإشباع في الهواء، فتكون أي نسبة من بخار الماء زائدة عن قدرة الهواء على التشبع تبدأ في التكثف والتحول إلى غيوم وضباب.

إيجابيات وسلبيات الرطوبة النوعية على الجسم

للرطوبة النوعية أهمية كبيرة بشكل عام، كما تحتوي أيضاً على أضرار مختلفة، ومن بين تلك الفوائد والأضرار ما يلي.

إيجابيات الرطوبة النوعية

لما ذكرناه سابقاً من ارتباط الرطوبة مع درجة الحرارة، فعندما تكون نسبة الرطوبة النوعية منخفضة يتسبب ذلك في زيادة رغبة المحاصيل الزراعية في الحصول على الماء الجاري، حتى تتمكن من تعويض المياه التي تم تبخيرها بفعل درجة الحرارة، وفي حالة كانت درجة الرطوبة عالية مع درجة الحرارة أيضاً، فيكون ذلك دلالة على اقتراب حدوث الأمراض النباتية، ففي تلك البيئة تنشر بشكل كبير الآفات والحشرات، والتي تزيد بشكل كبير في مواسم الرياح الموسمية، والتي تقل خلال فصل الشتاء، كون درجة الحرارة تصبح منخفضة حتى مع وجود معدل رطوبة عالي.

سلبيات الرطوبة النوعية

تتسبب الرطوبة النوعية في العديد من الأضرار، والتي من بينها ما يلي.

• تتسبب الرطوبة العالية في حدوث تهيج للأنف والعينين والحلق.
• تزيد الرطوبة النوعية من عملية التعرق التي يقوم بها الجسم، والتي تعمل بعد ذلك على الشعور بالحكة في الجلد مع انتشار البكتيريا على سطح الجلد.
• مع درجات الرطوبة النوعية العالية يبدأ الجسم بالشعور بعدم القدرة على بذل أي جهد، وتقليل معدل الحركة والحمول العام.
• تعد درجات الرطوبة العالية بيئة خصبة لانتشار أمراض الجهاز التنفسي من الربو وخلافه، وعلى وجه الخصوص لكبار السن.
• غزارة في نسبة العرق الخارج من الجسم، وفقد الجسم للسوائل بسرعة أكبر، كونه يظل متعرقاً لفترة زمنية طويلة.

الجهاز المستخدم لقياس الرطوبة النوعية

توجد الكثير من الأجهزة التي يتم استخدامها في عملية قياس نسبة الرطوبة النوعية، والتي من بينها ما يلي.

• مرطاب المرآة المبردة.
• مقياس الرطوبة الذي يعتمد على الكهرباء.
• مقياس الرطوبة أو مرطاب الجاذبية.

تأثيرات الرطوبة على البيئة

للرطوبة الكثير من التأثيرات من الناحية العالمية، والتي من بينها ما يلي.

• تؤثر الرطوبة بشكل كبير على المناخ العالمي: ذلك كون عملية الاحتفاظ بدرجة الرطوبة عند حد معين ثابت باستخدام أجهزة التبريد والتدفئة المختلفة، يعمل على زيادة الاستهلاك العالمي من الطاقة
• تؤثر على الحياة الحيوانية والنباتية بشكل كبير: كون درجة توفر الرطوبة هي التي تؤثر بشكل كبير في مدى قدرة بعض النباتات على التكيف والتعايش في بعض البيئات، فتجد في البيئات الصحراوية الجافة ندرة في النباتات.
• تؤثر على مدى إحساس الإنسان بالراحة: على الرغم من كون الرطوبة أحد العوامل الهامة لراحة الإنسان من الناحية الحرارية لكن البشر أصبحوا أكثر حساسية لمعدلات التغيرات في درجات الحرارة من التغيرات في الرطوبة النسبية، فالرطوبة لها تأثير ضئيل على مدى شعور الشخص بالراحة على عكس الحرارة.
• عملية تشييد المباني تتأثر بمعدل الرطوبة: في أغلب الأحيان يتم إنتاج طرق البناء المشهورة للحاويات بناء حدود حرارية رديئة، الأمر الذي يوجب بعد ذلك توفير نظام عزل وحاجز هواء مصمم للاحتفاظ بالظروف البيئية الداخلية، ويسمح بمقاومة الظروف البيئة الخارجية.
• المركبات ورحلات الطيران تتأثر بشكل كبير بالرطوبة: فالمركبات مثلها مثل المباني، والتي يجب أن تحتوي على مادة عازلة، تعزل المحتوى داخلها عن التغيرات الحاصلة خارجها، وفيما يخص رحلات الطيران فتعمل الطائرات عند معدل رطوبة نسبية داخلية منخفضة قرابة 20%، وذلك على وجه الخصوص في الرحلات الطويلة.
• بعض الصناعات التي تتأثر بشكل كبير بالرطوبة: في الكثير من الأحيان تتأثر الكثير من الصناعات بشكل سلبي بسبب ارتفاع معدلات الرطوبة في الجو، وعلى وجه الخصوص المصانع الكيميائية ومصافي التكرير، والتي تستخدم الأفران كجزء من عمليات معينة، فالرطوبة تعمل على تقليل تركيزات الأكسجين المستعمل في عملية التسخين.