Der erste Schritt auf dem Weg zum Verständnis der Feuchteparameter besteht darin, Partialdrücke zu kennen. Wir beginnen dazu mit einer Zeichnung eines Ein-Meter-Quadrats im Sand am Meer. Stellen Sie sich nun vor, dass es eine Luftsäule gibt, die durch die Atmosphäre in den Weltraum steigt und ein Luftgewicht von etwa 10 300 kg aufweist. Diese Luftmasse erzeugt einen hydrostatischen Druck mit einer Kraft von 101 325 Newton pro Quadratmeter.
Dies definiert eine Druckeinheit namens Pascal [Pa]: Newton pro Quadratmeter. Das ist der Gesamtdruck. Die Luft, die wir atmen, ist eine Mischung aus Gasen, wobei die Hauptkomponenten Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2), Wasserdampf (H2O), Argon (Ar) und Kohlendioxid (CO2) sind. Diese Komponenten können unter Verwendung des Dalton-Gesetzes der Partialdrücke ausgedrückt werden:
Die Komponente mit der Konzentration, die am stärksten variiert, ist Wasserdampf. Sie spielt eine wichtige Rolle beim Einfluss auf das Wetter und Klima sowie bei zahlreichen industriellen Prozessen und anderen Aspekten unseres täglichen Lebens.
Auf der Erde gibt es Wasser in drei verschiedenen Formen: Eis, Wasser und Gas. Die maximale Menge an gasförmigem Wasser wird durch die Temperatur bestimmt: Je höher die Temperatur, desto höher der Partialdruck des Wasserdampfes, d. h. es befindet sich mehr gelöstes Wasser in der Luft. Der maximale Wasserdampfdruck bei einer bestimmten Temperatur wird als Wasserdampfsättigungsdruck bezeichnet. Der Wasserdampfdruck kann diese Grenze nicht überschreiten, und ein einfacher Weg, dies zu beweisen, ist, die Wolken am Himmel zu betrachten. Wolken bilden sich, wenn der Wasserdampfsättigungsdruck erreicht ist und die Umgebung das Wasser nicht mehr in seinem dampfförmigen Zustand halten kann. Das bedeutet, dass ein Teil davon zu winzigen Tröpfchen kondensiert, die schließlich als Regen auf uns fallen können.
Relative Feuchte (%rF) ist ein Konzept, das definiert, wie viel Prozent Wasserdampf bei dieser Temperatur im Verhältnis zum Sättigungspunkt vorhanden ist. Wenn es regnet, herrschen offensichtlich 100 %rF oben in den Wolken, wo sich die Tröpfchen bilden. Während die uns zur Verfügung stehenden Messgeräte und Technologien im Laufe der Jahre deutlich verbessert wurden, kann uns das Wetter dennoch manchmal überraschen. Wir Menschen neigen dazu, zu versuchen, unsere Umwelt zu kontrollieren, und dies hat zu großen Fortschritten in der technologischen und industriellen Entwicklung geführt. Wir können je nach Bedarf kontrollierte Umgebungen schaffen, sei es zum Trocknen von Wäsche oder zur Herstellung modernster Technologie aus hochempfindlichen Materialien.
Was haben ein nasses Baumwollhemd, Leitsalze für die Herstellung von Lithiumbatterien und ein HUMICAP®-Dünnfilm-Polymersensor gemeinsam? Die Antwort ist, dass sie alle hygroskopische Materialien sind, was bedeutet, dass sie Wassermoleküle aus ihrer Umgebung anziehen, bis sie einen Gleichgewichtszustand erreichen. Hier spielt die relative Feuchte eine wichtige Rolle, da der Gleichgewichtsfeuchtegehalt eines Materials eng mit dem relativen Feuchtegehalt zusammenhängt. Glücklicherweise kann ich darauf vertrauen, dass der Akku in meinem Mobiltelefon in einer kontrollierten Umgebung hergestellt und so geschützt wurde, dass gelegentliche Wasserspritzer toleriert werden. Was ist mit dem Baumwollhemd, das im Regen nass wurde? Bei Regen trocknet es im Freien nicht so gut, auch wenn ich es vor dem Regen schütze. Ich kann jedoch die Trocknungsgeschwindigkeit des Hemds erheblich verbessern, indem ich es in einen Wäschetrockner lege. Warum trocknet das Hemd bei einer hohen Temperatur schneller? Befindet sich weniger Feuchte im Trockner? Die kurze Antwort lautet, dass die Luft bei erhöhten Temperaturen relativ trockener ist. Dies bedeutet, dass die relative Feuchte im Trockner geringer ist. Das Baumwollhemd versucht daher, ein Gleichgewicht mit seiner Umgebung zu erreichen und wird schließlich trockener.
Die relative Feuchte ist das Verhältnis des Wasserdampfdrucks zum Sättigungsdampfdruck bei einer bestimmten Temperatur. Wenn Sie Ihr Wissen über die Berechnung relativer Feuchte, zugehörige Mengen und zahlreiche andere Feuchteparameter vertiefen möchten, können Sie unser technisches E-Book zu Berechnungsformeln herunterladen.
