بماذا تُقاس الرطوبة النسبية؟

هل سبق لك أن زرت مكانًا جعلك تشعر بأنك لزجٌ طوال الوقت، وتشعر بالحرِّ الشديد بغضَّ النّظر عما تفعله لتهدئة هذا الاحساس؟ يمكنك أن تشكر الرطوبة على هذا الشعور غير السار.

فـ رطوبة الهواء: هي كميّة الرطوبة أو بخار الماء التي يحملها الهواء في درجة حرارةٍ معينةٍ، وتقاس بال غرام/ سم³، وتكون غالبًا أقلّ من كمية البخار المطلوبة حتى يصل الهواء لحالة التشبع، بينما تُعرَّف الرطوبة النسبية على أنها النسبة المئوية لكمية البخار الموجودة في الهواء عند درجة حرارةٍ معينةٍ، مقارنةً بأكبر كمية من بخار الماء يمكن أن يحملها الهواء (كمية البخار المطلوبة ليصل الهواء إلى درجة التشبّع) عند نفس درجة الحرارة، وتحسب بالعلاقة:

الرطوبة النسبية = كمية بخار الماء في الجو (غ/سم³) / كمية بخار الماء في درجة التشبع (غ/سم³)* 100

يجب أن تؤخذ جميع القراءات عند درجة حرارة ثابتة.

مثلًا: يمكن للهواء بدرجة حرارة -10 درجة مئوية (14 درجة فهرنهايت) أن يحمل على الأكثر، 2.2 غرام من الماء لكلِّ مترٍ مكعبٍ، فإذا حمل الهواء 2.2 غرام من الماء لكلّ مترٍ مكعبٍ عند الدرجة -10 درجةٍ مئويةٍ، تكون الرطوبة النسبية غير مريحة بنسبة 100٪، أما إذا حمل الهواء 1.1 غرام من الماء عند الدرجة -10 درجةٍ مئويةٍ، تكون نسبة الرطوبة النسبية 50٪.

عندما تكون الرطوبة عاليةً، يكون الهواء ممتلئًا ببخار الماء، لذلك عندما تتعرّق في الطقس ذو الرطوبة النسبية المرتفعة، فقد يكون من الصعب أن تبرد لأن عرقك لا يتبخر في الهواء.

ارتفاع الرطوبة هو المسؤول عن عددٍ من الأمور السلبيًة، بما في ذلك نمو الأعفان في المنازل، بالإضافة إلى الأعطال في الأجهزة الإلكترونية المنزليّة العاديّة. حيث تكثف الرطوبة على الإلكترونيات بشكل قطرات ماءٍ.

من الجدير بالذكر علاقة الارتباط الطرديِّ بين قدرة الهواء على حمل الرطوبة، ودرجة الحرارة؛ فكلما ارتفعت درجة الحرارة ارتفعت كمية الرطوبة المطلوبة ليصل الهواء لدرجة التشبع ما ينعكس انخفاضًا في الرطوبة النسبية، والعكس صحيحٌ.

عندما يصل الهواء لدرجة التشبع يصبح غير قادرٍ على استيعاب المزيد من الرطوبة النسبية، بالتالي يبدأ تكثّف بخار الماء على شكل قطراتٍ. عندما تربط بين المعلومتين السابقتين، يمكنك فهم آليّة حدوث الندى، حيث تنخفض درجات الحرارة بشكلٍ ملحوظ في مكان ما بين الليل والنهار، فتنخفض كميّة البخار التي يمكن للهواء أن يحملها مع ثبات كمية البخار الموجودة فعليًا، وهذا ينعكس ارتفاعًا في الرطوبة النسبية لتتجاوز الـ 100 % ما يسبب تكاثف قطرات الماء على الأسطح الباردة نسبيًّا.

تقاس الرطوبة النسبية باستخدام مقياسٍ خاصٍ، وأبسط أشكاله يتكون من ميزاني حرارة جافٍ ورطبٍ. يقلل عادةً التبخّر في ميزان الحرارة الرطب قيمة درجة الحرارة، بالمقارنة مع قراءات الميزان الجاف.

تقاس الرطوبة النسبية من خلال حساب الفرق بين درجتي الحرارة الجافة والرطبة وبالمقارنة مع سجلات قياسية موضوعة سابقًا للمنطقة المراد القياس فيها، وعند التعبير عن الرطوبة النسبية في منطقةٍ ما، تنسب إلى درجة الحرارة المسجلة في ميزان الحرارة الجافّ.

يمكن أيضًا قياس الرطوبة المحيطة باستخدام أنواع أخرى من مقاييس الرطوبة الشائعة. يُستخدم في أحد النماذج عن هذه المقاييس شعرٌ حيوانيٌ أو بشريٌ موضوعًٌ تحت الضغط ، بينما يسجل البعض الآخر الرطوبة على قطعة من الورق المتدرج حتى يمكن قراءة القيم من الرسم البياني.

الرطوبة النسبية هي نسبة ضغط البخار الحقيقي إلى ضغط البخار المشبع بدرجة حرارة الهواء، فعندما تتم مقارنة كمية بخار الماء في الهواء، بكمية بخار الماء التي يستطيع الهواء حملها عند درجة التشبع يسمى هذا بالرطوبة النسبية، فإذا كان الهواء يحوي نصف كمية بخار الماء التي يستطيع حملها في حالة التشبع فعندها تكون نسبة الرطوبة النسبية 50%.

لحساب الرطوبة النسبية في الهواء نقوم بتقسيم ضغط بخار الماء الفعلي على الضغط في حالة الإشباع ونضرب الناتج بـ 100، وكما نعلم أنّ ضغط بخار الماء هو كمية الضغط الذي تنتجه كمية بخار الماء الموجود في الهواء عند الضغط المعتاد على سطح البحر.

تتغير الرطوبة النسبية باستمرار بفعل تغير درجة الحرارة ونقطة الندى وتشبع الهواء، كما يختلف توزعها على سطح الأرض بحسب اختلاف معدلات التبخر في الهواء فهي أقل ما تكون عند القطبين وفوق الصحاري الجافة، وعالية جداً عند المسطحات المائية والسواحل، وقد ترتفع نسبة الرطوبة النسبية بحيث يصبح الهواء مشبعاً ببخار الماء وعندها تبلغ نسبتها 100% وتسمى هذه الحالة بالتشبع الهوائي.

تقاس الرطوبة النسبية بعدة أجهزة منها:

• السيكرومتر: ويتكون من ترمومترين مركبين على قاعدة خاصة ولكن أحدهم معرض للجو مباشرة ويسمى بالتيرمومتر الجاف، والآخر تلف قاعدته بقطعة قماش مبللة ويسمى الترمومتر المبلل، ويقوم بقياس الرطوبة النسبية بالاعتماد على تبخر الماء من قطعة القماش مما يسبب انخفاض درجة الحرارة في التيرمومتر المبلل، وبما أن التبخر يكون نشطاً في الجو الجاف أكثر من الجو الرطب، وسرعة التبخر تتناقص كلما ازدات الرطوبة النسبية، وعلى ذلك يمكن اعتبار الفرق بين درجتي الحرارة اللتان تظهران على التيرمومترين كمقياس لتقدير الرطوبة النسبية.

من عيوب هذا الجهاز أنه لا يصلح لقياس الرطوبة النسبية إذا كانت درجة الحرارة أقل من درجة التجمد بسبب تراكم الجليد على فقاعتي التيرمومترين، وتم تطوير جهاز السيكرومتر ليصبح كهربائياً وينقل القراءة إلى داخل محطات الرصد دون الحاجة إلى الخروج إلى الخلاء وسمي بالتيلي سيكرومتر.

• الهيجرومتر: وفكرته التمدد والتقلص الذي يطرأ على الشعر تبعاً لتغير الرطوبة في الهواء، فالمعروف أن شعر الإنسان يتقلص في الهواء الجاف ويتمدد في الرطوبة. ويتكون الهيجرومتر من حزمة من الشعر مثبت فيها ريشة تتحرك تبعاً لتمدد حزمة الشعر أو تقلصها، والرقم الذي تتوقف عليه يدل على الرطوبة النسبية، ومن عيوب هذا الجهاز أنه لا يظهر التأثير بشكل فوري وهذه مسألة يجب تقديرها.
• الهيغروغراف: بنفس فكرة الهيجرومتر والفرق أن هذا الجهاز يقوم بتسجيل التغيرات في الرطوبة بشكل مستمر على خريطة مقسمة تقسيمات خاصة ومثبتة على أسطوانة تدور بواسطة ساعة أمام الريشة .

تؤثر الرطوبة النسبية على الإنسان كثيراً لأن الجسم البشري يبرد نفسه بعملية التبخر، ففي ظروف الجو الرطب ينخفض معدل التبخر من الجلد وعندها يشعر الإنسان بالحر،  لأن الرطوبة النسبية تكون أعلى من معدلاتها، فإذا كانت درجة الحرارة 24 والرطوبة النسبية صفر سنشعر بدرجة الحرارة وكأنها 21.