Definiciones de humedad: Concentración de vapor

Concentración de vapor (humedad absoluta)

La concentración de vapor o humedad absoluta de una mezcla de vapor de agua y aire seco se define como la relación entre la masa de vapor de agua M_w y el volumen V ocupado por la mezcla.

D_v = M_w / V expresado en gramos/m³ o en granos/pie cúbico.

El valor de D_v puede deducirse como sigue de la ecuación PV = nRT

M_w = n_w x mw donde
n_w = número de moles de vapor de agua presentes en el volumen V
m_w = masa molecular del agua

D_v = M_w / V = n_w x m_v / V = m_w x p / RT donde
m_w = 18,016 gramos
p = presión parcial de vapor de agua [Pa]
R = 8,31436 Pa x m³ / K x mol
T = temperatura de la mezcla de gases en K

Dv = p / 0.4615 x T [g / m³]
1 gr (grano) = 0,0648 g (gramo)
1 pie cúbico = 0,0283168 m³

Dv [gr / cu ft] = 0.437 x Dv [g / m³]

Humedad específica

La humedad específica es la relación entre la masa M_w de vapor de agua y la masa (M_w + M_a) de aire húmedo.

Q = M_w / (M_w + M_a)

Q = p m_w w / (p m_w + (P_b - p) m_aa)

Q = 1000 p / (1,6078 P_b - 0,6078 p) [g / kg]

1 gr (grano) = 0,0648 g (gramo)
1 lb = 0,4535923 kg

Q [gr / lb] = 7 x Q [g / kg]

Relación de mezcla

La relación de mezcla r del aire húmedo es la relación entre la masa M_w de vapor de agua y la masa M_a de aire seco con la que está asociado el vapor de agua:

r = M_w / M_a

M_w = nw x M_w = M_w x p V / RT
M_a = n_a x m_a = m_a x pa V / RT = m_a x (Pb - p) V / RT, donde:
N_w = número de moles de vapor de agua presentes en el volumen V
n_a = número de moles de aire seco presentes en el volumen V
M_w = 18,016 gramo = 28,966 gra
m_a = presión parcial del vapor de agua [Pa]
p = presión parcial del vapor de agua [Pa]
p_a = presión parcial del aire seco [Pa]
P_b = presión total o barométrica [Pa]
R = 8,31436 P_a x m³ / K x mol
T = temperatura de la mezcla de gases en K
V = volumen ocupado por la mezcla aire - vapor de agua

r = M_w p / ma (P_b - p)

r = 621,97 x p / (Pb - p) [g / kg]

1 gr (grano) = 0,0648 g (gramo)
1 lb = 0,4535923 kg

r [gr / lb] = 7 x r [g / kg]

Relación de mezcla volumétrica

La relación de mezcla en volumen es la relación entre el número de moles de vapor de agua N_w y el número de moles de aire seco na con el que se asocia el vapor de agua.

Suele expresarse en términos de partes por millón:
PPMv = 106 x N_w / n_a

N_w = p V / RT
n_a = p_a V / RT = ma x (P_b - p) V / RT, donde:
p = presión parcial de vapor de agua [Pa]
p_a = presión parcial del aire seco [Pa]
P_b = presión total o barométrica [Pa]
R = 8,31436 P_a x m³ / K x mol
T = temperatura de la mezcla de gases en K
V = volumen ocupado por la mezcla aire - vapor de agua

PPMv = 106 x p / (P_b - p)

Humedad relativa (rh)

La humedad relativa es la relación entre dos presiones:

%rh = 100 x p/p_s

donde p es la presión parcial real del vapor de agua presente en el ambiente y p_s la presión de saturación del agua a la temperatura ambiente.
Los sensores de humedad relativa suelen calibrarse a la temperatura ambiente normal (muy por encima del punto de congelación). En consecuencia, generalmente se acepta que este tipo de sensor indica la humedad relativa con respecto al agua a todas las temperaturas (incluso por debajo del punto de congelación). Como ya se ha señalado, el hielo produce una presión de vapor inferior a la del agua líquida. Por lo tanto, cuando hay hielo, la saturación se produce a una humedad relativa inferior al 100 %rh. Por ejemplo, una lectura de humedad del 75 %rh a una temperatura de -30 °C, corresponde a la saturación por encima del hielo.