 humidité relative |
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Syn. : degré hygrométrique
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L'humidité relative et les autres paramètres caractéristiques de l'humidité de l'air
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Isolons dans l'
atmosphère
une
parcelle
d'
air humide
non
saturé
de volume
V
et de masse
m
: l'état physique de cette parcelle est défini par sa
température absolue
T
(en
kelvins
), sa
pression
p
et sa
tension de vapeur
e
; on a
T
=
t
+ 273,15, où
t
désigne la
température
de la parcelle en
degrés Celsius
. Nous noterons respectivement
m
v
et
m
a
les masses de
vapeur d'eau
et d'
air sec
contenues dans la parcelle (avec
m
v
+
m
a
=
m
),
µ
v
et
µ
a
les
proportions massiques
correspondantes (avec
µ
v
+
µ
a
= 1) et nous appellerons
m
w
la masse maximale de vapeur d'eau que pourrait contenir la parcelle à la température
T
. Soit
e
w
(
T
) la
pression de vapeur saturante
par rapport à l'eau liquide à
T
kelvins, qui est connue dès que
T
est connue. Par définition, l'humidité relative
u
de la parcelle considérée vaut, en pourcentage, 100
e
/
e
w
(
T
) ; or, l'
équation d'état des gaz parfaits
pour la vapeur d'eau au sein de la parcelle s'écrit
e V
=
m
v
R
v
T
et, à
saturation
,
e
w
(
T
)
V
=
m
w
R
v
T
, où
R
v
désigne une constante spécifique de la vapeur d'eau : on en déduit la relation
e
/
e
w
(
T
) =
m
/
m
w
et l'expression
u
= 100
m
/
m
w
, qui démontre que l'humidité relative représente aussi bien le rapport en pourcentage de la masse de vapeur d'eau contenue dans la parcelle à la masse maximale de vapeur d'eau que pourrait recevoir celle-ci à la même température (compte non tenu d'une possible
sursaturation
). |
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Plus immédiate que ce recours à l'humidité relative apparaît la mesure de l'
humidité
absolue
, qui est le rapport de la masse de vapeur d'eau contenue dans la parcelle au volume de cette dernière : ce rapport
m
v
/
V
, égal en fait à la
masse volumique
ρ
v
=
e
/ (
R
v
T
) de la vapeur d'eau, est le plus souvent mesuré en grammes par mètre cube (donc en millièmes de kg.m
- 3
) et est utilisable partout où l'on est amené à évaluer un état ou un processus en volumes d'
air
, comme cela arrive en agriculture ou dans le bâtiment. |
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En
météorologie
, où l'on envisage le plus souvent les évolutions de
parcelles
d'air de masse constante, un
paramètre
mieux approprié est la
proportion massique
µ
v
=
m
v
/
m
=
m
v
/ (
m
v
+
m
a
) de la vapeur d'eau ; ce rapport
—
souvent noté
q
—
est égal tout autant à
ρ
v
/
ρ
=
ρ
v
/ (
ρ
a
+
ρ
v
), où
ρ
désigne la masse volumique de l'air humide et
ρ
a
celle de l'air sec, et il s'appelle le
contenu en vapeur d'eau
ou l'
humidité spécifique
, ou encore la
concentration de masse
. On sait que pour l'air sec, l'
équation d'état de l'air
s'écrit (compte tenu de la
loi de Dalton
) :
p - e
=
ρ
a
R
a
T
, où
R
a
désigne une constante spécifique de l'air sec. Cette formule, associée à la formule parallèle
e
=
ρ
v
R
v
T
pour la vapeur d'eau, permet d'obtenir, à travers les expressions de
ρ
a
et
ρ
v
, celle du contenu en vapeur d'eau
µ
v
en fonction des données de pression
p
et
e
. Cependant, cette expression est assez complexe alors même que le nombre
µ
v
reste très proche d'un quatrième genre de paramètre, d'expression plus simple : le
rapport de mélange
r
, défini par
r
=
m
v
/
m
a
=
ρ
v
/
ρ
a
; en effet, la valeur de
m
v
est toujours très faible par rapport à celle de
m
a
(ou de
m
). Il est donc commode d'employer plutôt le rapport de mélange, sachant que l'on passe de
µ
v
à
r
par les égalités
µ
v
=
r
/ (1 +
r
) ou
r
=
µ
v
/ (1 -
µ
v
) ; l'égalité
e
/ (
p - e
) = (
ρ
v
/
ρ
a
) (
R
v
/
R
a
) et l'évaluation de la constante
R
a
/
R
v
= 0,622 fournissent alors une formule météorologique d'usage courant pour déduire le rapport de mélange (en grammes de vapeur d'eau par gramme d'air sec) des valeurs de
p
et
e
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