Umidade do ar 2017 02

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UMIDADE DO AR
Definição de umidade do ar
 É a água, na fase de vapor, que existe na atmosfera
Processos físicos: evaporação, sublimação e transpiração 
 Transporte de vapor d’água: vertical por convecção e horizontal por advecção
Teor de umidade do ar
 Teor de vapor d’água varia de 0 a 4% 
do volume de ar
 Ar seco: vapor d’água igual 0% 
 Ar úmido: vapor d’água entre 0% e 4%
Lei de Dalton das pressões parciais ArLei de Dalton das pressões parciais
Considere uma amostra de ar úmido de
massa m, encerrada num volume V,
sob pressão P.
Ar
“A pressão total de uma mistura de gases (perfeito) é igual à soma das pressões 
parciais dos seus constituintes”
Pressão atmosférica(P)= pressão real do vapor (e) + pressão do ar seco (Par_seco)
P = e + Par_seco
Pressão de saturação do vapor d’água (es)
 Suponha um recipiente
fechado contendo um pouco
de água e ar seco, estando
ambos à temperatura de 20°C
e um manômetro indicando
pressão nula.pressão nula.
 Que constituinte causo o
aumento da pressão registrada
no manômetro?
 O ar está saturado? Por quê?
Processo da saturação do ar 
 Algumas moléculas individuais na
água teriam mais (e algumas teriam
menos) energia cinética do que a
média. Por exemplo, uma molécula de
água na fase líquida pode ganhar
energia cinética acima da média por
causa das colisões rápidas com as
moléculas vizinhas.
 Se essa molécula tem bastante
energia cinética e estiver no limite
entre a água e o ar seco, ela exerce
energia cinética e estiver no limite
entre a água e o ar seco, ela exerce
uma força atrativa de moléculas
vizinhas. Ela pode escapar do líquido
(Figura B).
Processo da saturação do ar 
 Após algum tempo, mais moléculas
da superfície do líquido estariam
escapando e evaporando. Outras
condensando (FiguraC).
Eventualmente, por causa do
recipiente está fechado, o número de
moléculas que saem e que entram no
líquido se igualam (Figura D).
 Nessas condições, não há
evaporação e nem condensação. O ar
acima da superfície está saturado e o
manômetro indica a pressão de
saturação do vapor d’água (es).
Curva de saturação do vapor d´água
 A pressão es não depende da
pressão atmosférica, mas simpressão atmosférica, mas sim
da temperatura do ar
Equações de Tetens
t
t
se 

 3,237
5,7
101078,6 para t  0°C
t
t
se 

 5,265
5,9
101078,6 para t < 0°C
es = pressão de saturação sobre a água em mb (hPa) 
t = temperatura do ar expressa em °C
Exercícios:
1. Se a temperatura do ar (t) for igual a 29°C, qual é o valor da pressão de 
saturação do ar (es)?
2. Se a pressão de saturação do ar (es) for igual a 23 mb, qual é a temperatura
do ar (t)?
Temperatura do ponto de orvalho (tpo)
 É a temperatura na qual a
saturação ocorreria se o ar
fosse resfriado a pressão
constante e sem adição ou
remoção de vapor d’água.
 tpo é uma temperatura
crítica
 Em condições normais:
Se t > tpo a água mantém-
se na forma de vapor
Se t < tpo o vapor passa, 
gradativamente, à fase 
líquida 
Temperatura do ponto de orvalho (td)
 Equação de td
 e = pressão real de vapor
)2859,8(log
)log3,2374905,186(
10
10

 e
e
pot
 e = pressão real de vapor
 Exercícios:
 1. Qual é o valor tpo se a
pressão real do vapor (e) for
de 22 mb?
 2. Se a temperatura do ponto
de orvalho (tpo) for 12°C, qual
é o valor da pressão real de
vapor (e)?
QUANTIFICAÇÃO DA UMIDADE DO AR
 Importâncias de quantificar a umidade do ar:
 Saber quantos gramas de vapor d’água estão contidos
em um metro cúbico de ar (g/m³)? umidade absoluta
 Saber quantos gramas de vapor d’água estão contidos
em um quilo de ar (g/kg)? umidade especifica
 Saber quantos gramas de vapor d’ água estão contidos
no ar em relação a um quilo de ar seco?
razão de mistura
 Saber quanto por centos faltam para a pressão real do
vapor d’ água atingir a pressão de saturação do vapor d’
água? umidade relativa do ar
T
e
TR
e
V
m
v
v
v 
 68,216
UMIDADE ABSOLUTA DO AR (ρv ; g/m³)
É a massa de vapor d’água (mv) contida na unidade de volume de ar (V). 
UMIDADE ESPECÍFICA (q; g/Kg)
T = temperatura do ar em Kelvin
UMIDADE ESPECÍFICA (q; g/Kg)
É a massa de vapor d’água (mv) existente na mistura, em relação à sua massa total
(m = mv + mar seco )
)378,0(
1000622,0
sec eP
e
mm
m
m
mq
oarv
v
ar
v




Razão de mistura (r; g/Kg)
É a massa de vapor d’água existente na mesma mistura, em relação
à unidade de massa de ar seco.
)(
1000622,0
sec eP
e
m
mr
oar
v


Umidade relativa do ar (UR; %)
É a relação entre a razão de mistura observada e aquela que prevaleceria em condições
saturada, à mesma temperatura. Expressa em porcentagem é dada por:
100
sr
rUR
ou aproximadamente como:
100
se
eUR 100
vs
vUR


100
sq
qUR
O índice “s” refere-se à saturação
 Psicrômetro ventilação natural
 Psicrômetro ventilação forçada
Estimativa da pressão real de vapor (e) usando Psicrômetro 
)( tutPAese u 
esu = es para temperatura do bulbo úmido (mb)
tu = temperatura do termômetro de bulbo úmido
A = constante psicromêtrica
Exercício:
Qual o valor da pressão real de vapor
dentro da sala, sabendo que t e tu foram
obtidas com um psicrômetro aspirado?
Pressão atmosférica de 1013 mb.
14 º107,6   CAPsicrômetro ventilado
Psicrômetro não ventilado 14 º100,8   CA
Variação Umidade Relativa e da temperatura do ar
Ciclo diário
TERMOHIGRÓGRAFO 
Registra a temperatura e a umidade relativa do ar continuamente 
Problemas:
1) Considere as leituras de um psicrômetro aspirado feitas em Recife (8° 18’S;
34°55’W; 2m), sendo a temperatura do termômetro de bulbo seco 25,8°C e a do
bulbo úmido 18,3°C e a pressão atmosférica de 1013hPa. Sabendo que a
constante psicrométrica aspirado é de A = 6,4 x 10-4 C-1. Determine: a) pressão
de saturação à temperatura do ar e a temperatura do bulbo úmido; b) pressão
real de vapor; c) temperatura do ponto de orvalho; d) umidade absoluta; e)
umidade relativa do ar; f) umidade específica g) razão de mistura;
Res. a) 33,2194 hPa; 21,0308hPa; b) 16,1684hPa; c) 14,1759°C; d) 11,7248g/m³ ;
e) 49%; f) 9,9879g/kg; g) 10,0887g/kg
2) Dados:2) Dados:
Umidade relativa do ar = 82%
Temperatura do ar = 28°C
Pressão atmosférica = 1012mb
Calcule: a) Pressão real do vapor (e); b) Quantos gramas de vapor d’água estão
contidos em um metro cúbico de ar atmosférico? c) Quanstos gramas de vapor
d’´água estão contidos em um quilograma de ar atmosférico?
Res. a) 30,9924 hPa; b) 22,3104 g/m³; c) 13,8277 g/kg
3) Considere os dados abaixo:
Temperatura do ponto de orvalho = 19°C
Temperatura do ar = 23,5°C
Pressão atmosférica = 1014 hPa
Pede-se determinar: a) Pressão real do vapor; b) Umidade relativa; c) Defícit de
pressão atmosférica; d) Se acontecer um resfriamento de 10°C na madrugada
mantendo a razão de mistura constante, haverá condensação? Por quê?
Quantos gramas de vapor d’água condensaram em cada metro cúbico do ar
inicial?
Res. a) 21,9723 hPa; b) 76%; c) 6,9805 hPa; d) Sim. t < td. Ambiente saturado:
16,3046 g/m³; Com o resfriamento: 11,7026 g/m³; Condensaram:4,6020 g/m³;
4. Uma câmara de controle ambiental indica temperatura de 20°C e umidade
relativa de 80%. Supondo que a pressão atmosférica é de 980 mb e se mantém
4. Uma câmara de controle ambiental indica temperatura de 20°C e umidade
relativa de 80%. Supondo que a pressão atmosférica é de 980 mb e se mantém
inalterada, pede-se determinar à qual temperatura deverá ser ajustada a câmara
para que a umidade relativa do ar passe a 70%. Res. 22,1754°C
5. Em um determinado nível da atmosfera registrou-se o seguinte: t= 5°C, razão
de mistura 6,5g/kg e pressão atmosférica750 hPa. Então determine: a) pressão
real de vapor; b) pressão de saturação; c) umidade específica; d) umidade
específica de saturação; e) Umidade relativa
Res. a) 7,6364 hPa; b) 8,7227 hPa; c) 6,3592 g/kg; d) 7,2659g/kg; e) 88%
1. Faça a distinção entre evaporação, transpiração e sublimação.
2. Qual a diferença entre condensação e deposição?
3. Faça a distinção entre pressão do ar e pressão de vapor. Como 
eles se comparam em magnitude?
4. Qual a diferença entre umidade absoluta e razão de mistura? O 
que elas tem em comum? No que a umidade relativa difere da 
umidade absoluta e da razão de mistura?
5. Em que situação o ar é dito saturado?
6. Como as variações de temperatura influenciam (a) a pressão de 
vapor de saturação, (b) a razão de mistura de saturação e (c) a 
umidade relativa?umidade relativa?
7. Se a temperatura permanece constante e se a razão de mistura 
decresce, como varia a umidade relativa?
8. Por que a umidade relativa usualmente cai entre o nascer do sol 
e o início da tarde num dia claro com vento calmo?
9. Em localidades onde o inverno é muito frio alguns sistemas de 
aquecimento central de casas são equipados com 
umidificadores. Por que?
10.De que forma pode-se aumentar a umidade relativa do ar?
11.O que é um processo adiabático e como ocorre na atmosfera?