Point de rosée - Dew point

Le point de rosée est la température à laquelle l' air doit être refroidi pour se saturer en vapeur d'eau . On suppose que la pression atmosphérique et la teneur en eau sont constantes. Lorsqu'elle est refroidie davantage, la vapeur d'eau en suspension dans l'air se condense pour former de l'eau liquide ( rosée ). Lorsque l'air se refroidit à son point de rosée par contact avec une surface plus froide que l'air, l'eau se condense à la surface.

La mesure du point de rosée est liée à l' humidité . Un point de rosée plus élevé signifie qu'il y a plus d'humidité dans l'air.

Lorsque la température est inférieure au point de congélation de l'eau, le point de rosée est appelé point de gelée , car le givre se forme par dépôt plutôt que par condensation pour former de la rosée .

Dans les liquides, le point de trouble est le terme équivalent.

Humidité

Si tous les autres facteurs influençant l'humidité restent constants, au niveau du sol, l' humidité relative augmente au fur et à mesure que la température baisse ; c'est parce que moins de vapeur est nécessaire pour saturer l'air. Dans des conditions normales, la température du point de rosée ne sera pas supérieure à la température de l'air, car l'humidité relative ne dépasse généralement pas 100 %.

En termes techniques, le point de rosée est la température à laquelle la vapeur d'eau dans un échantillon d' air à pression barométrique constante se condense en eau liquide à la même vitesse à laquelle elle s'évapore. À des températures inférieures au point de rosée, le taux de condensation sera supérieur à celui d'évaporation, formant plus d'eau liquide. L'eau condensée est appelée rosée lorsqu'elle se forme sur une surface solide, ou givre si elle gèle. Dans l'air, l'eau condensée est appelée soit brouillard, soit nuage , selon son altitude au moment de sa formation. Si la température est inférieure au point de rosée et qu'il ne se forme ni rosée ni brouillard, la vapeur est dite sursaturée . Cela peut arriver s'il n'y a pas assez de particules dans l'air pour agir comme des noyaux de condensation .

Une humidité relative élevée implique que le point de rosée est proche de la température actuelle de l'air. Une humidité relative de 100 % indique que le point de rosée est égal à la température actuelle et que l'air est saturé d'eau au maximum. Lorsque le taux d'humidité reste constant et que la température augmente, l'humidité relative diminue, mais le point de rosée reste constant.

Les pilotes d' aviation générale utilisent les données de point de rosée pour calculer la probabilité de givrage et de brouillard du carburateur et pour estimer la hauteur d'une base de nuages cumuliformes .

Ce graphique montre le pourcentage maximal, en masse, de vapeur d'eau que l'air à la pression au niveau de la mer peut contenir dans une plage de températures. Pour une pression ambiante inférieure, une courbe doit être tracée au-dessus de la courbe actuelle. Une pression ambiante plus élevée donne une courbe sous la courbe de courant.

L'augmentation de la pression barométrique augmente le point de rosée. Cela signifie que, si la pression augmente, la masse de vapeur d'eau par unité de volume d'air doit être réduite afin de maintenir le même point de rosée. Par exemple, considérons New York (33 pieds ou 10 m d'altitude) et Denver (5 280 pieds ou 1 610 m d'altitude). Parce que Denver est à une altitude plus élevée que New York, il aura tendance à avoir une pression barométrique plus basse. Cela signifie que si le point de rosée et la température dans les deux villes sont les mêmes, la quantité de vapeur d'eau dans l'air sera plus importante à Denver.

Relation au confort humain

Lorsque la température de l'air est élevée, le corps humain utilise l'évaporation de la sueur pour se refroidir, l'effet de refroidissement étant directement lié à la vitesse à laquelle la transpiration s'évapore. La vitesse à laquelle la transpiration peut s'évaporer dépend de la quantité d'humidité dans l'air et de la quantité d'humidité que l'air peut contenir. Si l'air est déjà saturé d'humidité (humide), la transpiration ne s'évapore pas. La thermorégulation du corps produira de la transpiration dans le but de maintenir le corps à sa température normale même lorsque le taux auquel il produit de la sueur dépasse le taux d'évaporation, de sorte que l'on peut se couvrir de sueur les jours humides même sans générer de chaleur corporelle supplémentaire (comme comme en faisant de l'exercice).

Au fur et à mesure que l'air entourant le corps est réchauffé par la chaleur corporelle, il s'élèvera et sera remplacé par un autre air. Si l'air est éloigné du corps avec une brise naturelle ou un ventilateur, la transpiration s'évapore plus rapidement, rendant la transpiration plus efficace pour refroidir le corps. Plus la transpiration est non évaporée, plus l'inconfort est grand.

Un thermomètre à bulbe humide utilise également le refroidissement par évaporation , il constitue donc une bonne mesure à utiliser pour évaluer le niveau de confort.

L'inconfort existe également lorsque le point de rosée est très bas (inférieur à environ -5 °C ou 23 °F). L'air plus sec peut faire craquer la peau et s'irriter plus facilement. Il assèchera également les voies respiratoires. La US Occupational Safety and Health Administration recommande que l'air intérieur soit maintenu à 20-24,5 °C (68-76 °F) avec une humidité relative de 20-60%, ce qui équivaut à un point de rosée d'environ 4,0 à 16,5 °C (39 à 62 °F) (par calcul de règle simple ci-dessous).

Des points de rosée inférieurs, inférieurs à 10 °C (50 °F), sont en corrélation avec des températures ambiantes plus basses et obligent le corps à nécessiter moins de refroidissement. Un point de rosée plus bas peut s'accompagner d'une température élevée uniquement à une humidité relative extrêmement faible, permettant un refroidissement relativement efficace.

Les personnes habitant les climats tropicaux et subtropicaux s'acclimatent quelque peu à des points de rosée plus élevés. Ainsi, un résident de Singapour ou de Miami , par exemple, pourrait avoir un seuil d'inconfort plus élevé qu'un résident d'un climat tempéré comme Londres ou Chicago . Les personnes habituées aux climats tempérés commencent souvent à se sentir mal à l'aise lorsque le point de rosée dépasse 15 °C (59 °F), tandis que d'autres peuvent trouver des points de rosée jusqu'à 18 °C (64 °F) confortables. La plupart des habitants des zones tempérées considéreront les points de rosée supérieurs à 21 °C (70 °F) comme oppressants et de type tropical, tandis que les habitants des zones chaudes et humides peuvent ne pas trouver cela inconfortable. Le confort thermique dépend non seulement de facteurs environnementaux physiques, mais aussi de facteurs psychologiques.

point de rosée Humidité relative à 32 °C (90 °F)
Plus de 26 °C Plus de 80 °F 73 % et plus
24-26 °C 75–80 °F 62–72 %
21–24 °C 70–74 °F 52 à 61 %
18–21 °C 65–69 °F 44–51%
16–18 °C 60–64 °F 37-43%
13–16 °C 55–59 °F 31-36%
10–12 °C 50–54 °F 26-30%
Moins de 10 °C Moins de 50 °F 25 % et moins

La mesure

Des appareils appelés hygromètres sont utilisés pour mesurer le point de rosée sur une large plage de températures. Ces appareils sont constitués d'un miroir en métal poli qui est refroidi lorsque de l'air passe dessus. La température à laquelle se forme la rosée est, par définition, le point de rosée. Des dispositifs manuels de ce type peuvent être utilisés pour étalonner d'autres types de capteurs d'humidité, et des capteurs automatiques peuvent être utilisés dans une boucle de contrôle avec un humidificateur ou un déshumidificateur pour contrôler le point de rosée de l'air dans un bâtiment ou dans un espace plus petit pour une fabrication traiter.

Calcul du point de rosée

Graphique de la dépendance du point de rosée à la température de l'air pour plusieurs niveaux d'humidité relative.

Une approximation bien connue utilisée pour calculer le point de rosée, T dp , étant donné uniquement la température réelle de l'air (« bulbe sec »), T (en degrés Celsius) et l'humidité relative (en pourcentage), RH, est la formule de Magnus :

La formulation et l'origine plus complètes de cette approximation impliquent la pression de vapeur d' eau saturée interdépendante (en unités de millibars , également appelées hectopascals ) à T , P s ( T ) et la pression de vapeur réelle (également en unités de millibars), P a ( T ), qui peut être trouvé avec RH ou approximé avec la pression barométrique (en millibars), BP mbar , et la température " humide ", T w est (sauf indication contraire, toutes les températures sont exprimées en degrés Celsius ):

Pour une plus grande précision, P s ( T ) (et donc γ ( T , RH)) peut être amélioré, en utilisant une partie de la modification de Bögel , également connue sous le nom d' équation d'Arden Buck , qui ajoute une quatrième constante d :

  • a = 6,1121 mbar, b = 18,678, c = 257,14 °C, d = 234,5 °C.

Plusieurs ensembles de constantes différents sont utilisés. Ceux utilisés dans la présentation de la NOAA sont tirés d'un article de 1980 de David Bolton dans le Monthly Weather Review :

  • a = 6,112 mbar, b = 17,67, c = 243,5 °C.

Ces évaluations fournissent une erreur maximale de 0,1%, pour −30 °C ≤ T ≤ 35°C et 1% < RH < 100% . A noter également le Sonntag1990,

  • a = 6,112 mbar, b = 17,62, c = 243,12 °C ; pour −45 °C T ≤ 60 °C (erreur ±0,35 °C).

Un autre ensemble commun de valeurs provient des graphiques de psychrométrie et de psychrométrie de 1974 , tels que présentés par Paroscientific ,

  • a = 6,105 mbar, b = 17,27, c = 237,7 °C ; pour 0 °C T ≤ 60 °C (erreur ±0,4 °C).

De plus, dans le Journal of Applied Meteorology and Climatology , Arden Buck présente plusieurs ensembles d'évaluation différents, avec différentes erreurs maximales pour différentes plages de température. Deux ensembles particuliers fournissent une plage de −40 °C à +50 °C entre les deux, avec une erreur maximale encore plus faible dans la plage indiquée que tous les ensembles ci-dessus :

  • a = 6,1121 mbar, b = 17,368, c = 238,88 °C ; pour 0 °C ≤ T ≤ 50 °C (erreur ≤ 0,05 %).
  • a = 6,1121 mbar, b = 17,966, c = 247,15 °C ; pour −40 °C T ≤ 0 °C (erreur ≤ 0,06 %).

Approximation simple

Il existe également une approximation très simple qui permet la conversion entre le point de rosée, la température et l'humidité relative. Cette approche est précise à environ ±1 °C tant que l'humidité relative est supérieure à 50 % :

Cela peut être exprimé comme une simple règle empirique :

Pour chaque différence de 1 °C entre les températures de point de rosée et de bulbe sec, l'humidité relative diminue de 5 %, en commençant par RH = 100 % lorsque le point de rosée est égal à la température de bulbe sec.

La dérivation de cette approche, une discussion sur son exactitude, des comparaisons avec d'autres approximations et plus d'informations sur l'histoire et les applications du point de rosée, peuvent être trouvées dans un article publié dans le Bulletin de l'American Meteorological Society .

Pour les températures en degrés Fahrenheit, ces approximations correspondent à

Par exemple, une humidité relative de 100 % signifie que le point de rosée est le même que la température de l'air. Pour 90 % d'humidité relative, le point de rosée est inférieur de 3 °F à la température de l'air. Pour chaque 10 pour cent de moins, le point de rosée baisse de 3 °F.

Point de gel

Le point de gel est similaire au point de rosée en ce qu'il est la température à laquelle une parcelle donnée d'air humide doit être refroidie, à pression atmosphérique constante , pour que la vapeur d'

eau se dépose sur une surface sous forme de cristaux de glace sans subir la phase liquide ( comparer avec la sublimation ). Le point de gel pour une parcelle d'air donnée est toujours plus élevé que le point de rosée, car rompre la liaison plus forte entre les molécules d'eau à la surface de la glace par rapport à la surface de l'eau liquide nécessite une température plus élevée.

Voir également

Les références

Liens externes

rosée de sci.geo.meteorology