Dlaczego powietrze zimą jest suche?

Czy zastanawiałeś się kiedyś dlaczego latem woda skrapla się na ściankach pojemnika z zimnym napojem? I czemu zimą to zjawisko nie zachodzi? Lub dlaczego zimą powietrze sprawia wrażenie suchego pomimo zalegającego na ulicach śniegu? Przyczyny tych zjawisk tłumaczy termodynamika. I chociaż na płaszczyźnie obliczeń mogą być to być kwestie dosyć złożone, ich koncepcyjne zrozumienie jest dosyć proste.

Zapewne zetknąłeś się z pojęciem wilgotności względnej. Jest to wielkość definiowana jako ilość wody w powietrzu odniesiona do rozpuszczalności wody w powietrzu w danych warunkach (temperatura, ciśnienie).

Wyobraź sobie jednostkową ilość powietrza jako pewną objętość, tym większą, im wyższa jest jego temperatura. Przyczyną rozszerzalności jest fakt, że powietrze składa się z cząsteczek a ciepło jest równoważne energii ich drgań. Pod wpływem ruchu „rozpychają się” one, zwiększając objętość tworzonego przez siebie gazu. Jednocześnie czym większe odległości pomiędzy cząsteczkami gazu, tym więcej przestrzeni pozostaje do zmagazynowania cząsteczek wody. Tak więc chłodząc powietrze bez wymiany materii z otoczeniem, powodujemy zwiększenie wilgotności względnej a grzejąc je, wartość RH się zmniejsza. Kiedy powietrze jest ochładzane, jego molekuły przybliżają się do siebie a wolna przestrzeń się zmniejsza. Można to sobie zwizualizować tak, jak przedstawia to Rys. 1.  Obrazuje on sytuację, gdzie ilość wody w pojemnikach jest identyczna, jednak w mniejszym pojemniku (zimniejsze powietrze), stanowi ona większy procent całkowitej objętości.

Jeżeli ilość wilgoci zawartej w powietrzu jest większa niż jej rozpuszczalność dla danego ciśnienia i temperatury, osiągany jest punkt rosy i wilgoć wykrapla się z powietrza. Osiada ona na powierzchniach naczynia, wyglądem przypominając kropelki potu na skórze. Ze zjawiskiem takim mamy do czynienia na przykład latem na krawędziach kubeczków z zimnymi napojami, biorąc gorącą kąpiel w zimnej łazience czy obserwując zbieranie się kondensatu w klimatyzacji. To zjawisko jest przyczyną tego że zimą powietrze na zewnątrz mając blisko 100% wilgotności względnej, po doprowadzeniu do pomieszczenia i ogrzaniu jest suche. Jedynym sposobem na uzupełnienie wilgotności w powietrzu i poprawę warunków psychofizycznych osób użytkujących zasilane nim pomieszczenia jest dodatkowe nasycenie go wodą przez zastosowanie nawilżacza.

utworzone przez | sty 29, 2021