Introduçao ao Aquecimento do Ar Atmosferico

Introdução

A umidade absoluta do ar quantificada em massa de água/massa de ar seco pode ser quantificada pela Equação 1, sendo T,Tw e Yw, a temperatura de bulbo seco do ar; a temperatura de bulbo úmido do ar e a umidade absoluta do ar saturado na temperatura de bulbo úmido, respectivamente. Yw é obtido de tabelas para o nível do mar e para outras situações pode ser calculado.

[pic 1]

A umidade absoluta do ar, também, pode ser calculada pela equação 2:

[pic 2]

Sendo Pv a pressão parcial da água no ar e P a pressão ‘atmosférica’ local e pvs a pressão parcial da água no ar nas condições de saturação, a qual à pressão do vapor da água na temperatura do ar ambiente.

A equação 3 calculamos a umidade do ar sendo, pvs a pressão de vapor da água na temperatura de bulbo seco do ar.

[pic 3]

O ar atmosférico é uma mistura de muitos gases contendo vapor de água e diversos poluentes. O ar é denominado seco quando todo vapor de água e contaminantes foram removidos. A composição do ar seco é aproximadamente constante, contudo pequenas variações, nas quantidades dos componentes individuais, ocorrem com o tempo, localização geográfica e altitude. A composição percentual em volume (ou molar) do ar seco é: nitrogênio 78,084; oxigênio 20,9476; argônio 0,934; dióxido de carbono 0,0314; neônio 0,001818 hélio 0,000524; metano 0,0002; dióxido de enxofre O a 0,0001; hidrogênio 0,00005 e componentes em menores quantidades tais como kriptônio, xenônio e ozônio 0,0002. O peso molecular médio do ar seco é 28,9645 (ASHRAE, 1985).

A umidade relativa do ar é a relação entre a quantidade de água existente no ar (umidade absoluta) e a quantidade máxima que poderia haver na mesma temperatura (ponto de saturação). Ela é um dos indicadores usados na meteorologia para se saber como o tempo se comportará (fazer previsões).Essa umidade presente no ar é decorrente de uma das fases do ciclo hidrológico, o processo de evaporação da água. O vapor de água sobe para a atmosfera e se acumula em forma de nuvens, mas uma parte passa a compor o ar que circula na atmosfera. Porém, o ar, assim como qualquer outra substância, possui um limite até o qual ele absorve a água (ponto de saturação). Abaixo do ponto de saturação, há o ponto de orvalho (quando a umidade se acumula sob a forma de pequenas gotas ou neblina) e, acima dele, a água se precipita na forma de chuva. A umidade relativa do ar vai variar de acordo com a temperatura (a 0ºC a umidade relativa do ar é de 4,9g/m³ e a 20ºC é de 17,3g/m³), a presença ou não de florestas ou vegetação, rios e represas (desertos, por exemplo, tem a umidade relativa do ar muito baixa) e, mesmo, à queda da temperatura (orvalho).Em um deserto a umidade relativa do ar pode chegar a 15%, sendo que a média mundial é de 60%.

A umidade absoluta é definida como a massa de vapor de água (usualmente em gramas) por unidade de volume (usualmente em m3).

A temperatura de bulbo úmido é a temperatura em estado estacionário atingida por uma pequena porção de líquido que evapora em uma grande quantidade de ar úmido não saturado. Para quantificar experimentalmente esta temperatura, o bulbo de um termômetro (ou a extremidade de um termopar) é recoberta por uma mecha embebida com água. A mecha pode ser uma gaze de algodão.

A temperatura de bulbo seco é a temperatura medida na situação ambiente de determinado local. A pressão do vapor de água na superfície da água liquida será maior do que a pressão parcial do vapor no interior do ar (se o mesmo não estiver saturado) e a água evapora e escoa para o interior do ar. O ar ao escoar sobre a mecha embebida com água tende a saturação junto à interface (ar - mecha umedecida). Para que isto aconteça, é necessário que uma quantidade de calor, correspondente ao calor latente de evaporação da água, seja transferida para a água da mecha, em forma de calor sensível do ar. Como consequência, a camada de ar, em contato com o termômetro, esfria-se até uma temperatura tanto mais baixa quanto mais intensa for a evaporação, o que depende de quanto o ar esteja afastado da saturação. A água que umedece a mecha tende a adquirir a mesma temperatura. Se a velocidade do ar for elevada e a área de contato entre o ar e a água da mecha for pequena, não haverá mudança significativa na temperatura ou na umidade da corrente gasosa. A temperatura atingida pela água retida na mecha é a Temperatura de Bulbo Úmido do ar (Tw).