بخار آب نامآب درفاز گازی آن درآبکرهٔزمین است.هوای بدون بخار آب را هوای خشک میگویند. این نوع هوا درهواکره وجود ندارد، حتی در جو روی بیابانها و عرضهای بالا. هوای خشک به علاوهرطوبت را هوای مرطوب میگویند. تبخیر که عامل مرطوب ساختن هوای خشک است، از سطح اقیانوسها وآبهای سطحی وتعرق، منبع رطوبت هوا و ایجاد ابرها وبارندگی است. حداکثر بخار آب موجود در جوّ ۴–۳ درصد است.
بخار آب موجود در جوّ در متعادل نگاهداشتندرجه حرارت جوّکره زمین نقش عمدهای دارد. زیرا بخار آب امواج تشعشعی باطول موج بلند را جذب میکند. پس اگر در جو مقدار بخار آب کم باشد، اختلاف درجه حرارت بسیار زیاد میشود. پس بحث در مورد متغیرهای هوای مرطوب از جملهرطوبت نسبی حائز اهمیت است.
برای تبدیل یک گرم آب به بخار آب در حدود ۵۴۰ کالری حرارت لازم است به عبارت دیگر برای تبخیر ۱ کیلوگرم آب (1000 cc) معادل ۵۴۰۰۰۰ کالری انرژی لازم است که معادل ۲۲۵۶ کیلو ژول میباشد. این مقدار گرما از محیط اطراف جذب میشود. بدین جهت عمل تبخیر گرماگیر یا سرمازا است. در صورتی که در عملمیعان حرارت آزاد شده موجب ازدیاد گرمای محیط میشود. هر چه هوا گرمتر باشد، بخار آب بیشتری میتواند در هوا ذخیره شود، ولی به هر حال ذخیره بخار آب در هوا محدود است. موقعی فرا میرسد که اگر بخار آب وارد هوا شود، به صورت ذرات ریز آب ظاهر میشود. در این حالت گفته میشود که هوا از بخار آب اشباع شدهاست.
مقدار بخار آب موجود در واحد حجم از هوا را رطوبت مطلق میگویند. واحد آن گرم بر متر مکعب یا میلیگرم در لیتر است. اگرفشار هوا p وفشار بخار آب e باشد، فشار هوای خشک (p - e) خواهد شد: (طبققانون دالتون) برایاندازهگیری فشار بخار آب در ظرفی به حجم یک متر مکعب که هوای درون آن با محیط بیرون هیچگونه ارتباطی نداشته باشد، انتخاب میکنیم. هوای درون آن را بابارومتر اندازه میگیریم.
سپس مقداریاسید سولفوریک درون ظرف ریخته، دوباره فشار را اندازه میگیریم. تفاضل بین دو فشار اندازهگیری شده، فشار بخار آب است. پس خواهیم داشت:
m = av
a= m/v
d = m/m
که در آنm جرم بخار آب، m جرم هوای خشک، dچگالی بخار آب نسبت به چگالی هوای خشک و aوزن مخصوص هوا در شرایط متعارفی است.
(pv = p0v0 (1+ αt) → v0 = pv/p0 (1+ αt
(m= adv0 = ad pv/p0 (1+αt
این نکته حائز اهمیت است که درحالت کلی هوای خشک راگاز کامل در نظر میگیریم و از قانون عمومی گازهای کامل pv = RT استفاده میکنیم. وزن یک متر مکعب هوا ۱۲۹۳ گرم و چگالی بخار آب نسبت به هوا ۶۲٫۰ است. با در دست داشتن e فشار بخار آب و دمای محیط میتوان m را پیدا کرد.
اگر مقدار حداکثر بخار آب در دمای ثابتی وارد هوا شود، گویند هوا در این درجه حرارت از بخار آب اشباع شده و دارای رطوبت اشباع میباشد: فشار یا کشش بخار آب را در این حالتفشار بخار اشباع شده در درجه حرارت مزبور مینامند.
بنا به تعریف، رطوبت بت نسبی، نسبت رطوبت مطلق در دمای t به رطوبت اشباع در همان دما مینامند. به عبارت دیگر نسبت بخار آب موجود در حجم معینی از هوا در دمای t به وزن بیشینه بخار آبی که میتواند در همین حجم در دمای t داشته باشد را رطوبت نسبی میگویند.
جو مخلوطی از گازهایی است که هر یک دارای فشار جزئی میباشند. فشار هوا در هر نقطه برابر مجموع فشارهای جزئی وارده از طرف هر گاز به انضمام بخار آب است. مقدار بخار آب موجود در هوا با مکان و زمان تغییر میکند. هرگاه فشار بالای سطح آب (یا زمین) در زمان معین و در دمای معین به صورت اشباع در آید، فشار جزئی بخار آب در آن زمان و دما را فشار اشباع گویند.
چنانچه هوا گرمتر شود موجب تبخیر مولکولهای بیشتری میشود تا آنکه فضای بالایی سطح آب (زمین) به حالت اشباع در میآید؛ بنابراین فشار بخار جزئی آب به دما بستگی دارد و با افزایش دما، فشار بخار اشباع نیز افزایش مییابد. هر چه دما کمتر باشد، مقدار بخار آب لازم برای رسیدن به مرحله اشباع کمتر است.
اگر دمای هوا به درجهای برسد که در آن هوای مفروض صد در صد از بخار آب اشباع گردد (فشار ثابت)، چنین درجهای بهنقطه شبنم موسوم است. برای اندازهگیری ابتدایی نقطه شبنم در یک ظرف که جداره خارجی آن کاملاً صیقلی باشد، اختیار کرده و مخلوط آب و یخ در آن قرار میدهیم. هرگاه روی جدار خارجی ظرف که با هوای مورد نظر در تماس است، به تدریج ذرات بخار آب به صورت مایع (شبنم) پیدا شود، دمای آب را بوسیلهدماسنج تعیین میکنیم این دما درجه اشباع یا نقطه شبنم است.
تغییرات شبانهروزی رطوبت نسبی برعکس تغییرات شبانهروزی درجه حرارت است. بیشینه آن کمی قبل ازطلوع آفتاب و کمینه آن در حدود ساعت ۲ بعد از ظهر است. تغییرات سالانه رطوبت نسبی منظم نیست و نسبت به موقعیت منطقه تغییر میکند. رطوبت نسبی نسبت به ارتفاع نیز کاملاً نامنظم است و نمیتوان قاعده خاصی برای آن بیان کرد. به گونهای که ممکن است در اطراف یک ابر رطوبت نسبی صد در صد باشد و در فاصله کمی از آن خیلی کمتر از این مقدار باشد.
تبخیر پدیدهای است که آب از مایع به بخار تبدیل میشود. تبخیر اولین راه بازگشت آب مایع بهچرخه آب به شکل بخار آب در اتمسفر است. مطالعات نشان دادهاست که تبخیر ازاقیانوسها،دریاها،دریاچهها ورودخانهها نزدیک به ۹۰ درصد رطوبت اتمسفر زمین را تشکیل میدهند و ۱۰ درصد باقیمانده از تعرق گیاهان است.برای انجام تبخیر به (انرژی) به صورتگرما نیاز است. برای شکسته شدنپیوندهای بین مولکولی در آب نیاز به صرف (انرژی) است، بنابراین دلیل تبخیر آسان آب در دمای ۱۰۰درجه سلسیوس و تبخیر بسیار کم در دمای انجماد پایین بودنانرژی گرمایی است. وقتی که رطوبت نسبی هوا ۱۰۰ درصد است که به آن وضعیت اشباع میگویند، تبخیر دیگر متوقف میشود. فرایند تبخیر گرما را از محیط اطراف کسب میکند و به همین دلیل است که هنگام تبخیر از روی پوست، خنکی احساس میشود.
↑Lide, David.CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd ed. 1992, CRC Press.
↑۲٫۰۲٫۱میانگین آب اقیانوس استاندارد وین (VSMOW)، به کار رفته برای کالیبره کردن، در (۱۰)۲۷۳٫۱۵۰۰۰۸۹ کلوین ((۱۰)۰٫۰۰۰۰۸۹ درجه سلسیوس) ذوب میشود و در ۳۷۳٫۱۳۳۹ کلوین (۹۹٫۹۸۳۹ درجه سلسیوس) میجوشد.
↑[-vapor-d_979.html «بخار آب - گرمای ویژه»] مقدار|url= را بررسی کنید (کمک).