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L'aria umida e il diagramma psicrometrico
Perché d'inverno l'aria riscaldata sembra secca, e perché il vetro si appanna sempre per primo.
L'aria che respiriamo è una miscela: aria secca più una piccola quantità di vapore d'acqua. Piccola in massa — dieci grammi per chilogrammo è già un valore alto — ed enorme per effetto: da quel poco vapore dipendono il comfort, la condensa sui vetri, la muffa negli angoli e metà della potenza di un impianto di climatizzazione.
Due modi di dire quanta acqua c'è
L'umidità specifica x è la massa di vapore per chilogrammo di aria secca, in kg/kg (o più comodamente in g/kg):
dove p_v è la pressione parziale del vapore e p quella totale. È una grandezza "onesta": conta le molecole d'acqua e basta. Se scaldo l'aria senza aggiungere né togliere vapore, x non cambia.
L'umidità relativa \varphi è invece un rapporto:
cioè quanto vapore c'è rispetto al massimo che quella temperatura può reggere. Il denominatore dipende dalla temperatura — e questo cambia tutto.
Perché l'aria riscaldata sembra secca
La pressione di saturazione cresce in modo violento con la temperatura: raddoppia ogni dieci gradi circa. Prendiamo aria esterna a 5 °C con umidità relativa dell'80%, che è aria umida, quasi nebbia. Portiamola dentro e scaldiamola a 20 °C senza aggiungere acqua: x resta la stessa, ma p_{sat} è più che raddoppiata, e l'umidità relativa crolla intorno al 30%.
Non abbiamo tolto un grammo d'acqua. Abbiamo solo alzato il denominatore. Ed è per questo che d'inverno le mucose si seccano e il parquet si ritira.
Il punto di rugiada
Raffreddiamo l'aria mantenendo x costante. L'umidità relativa sale, perché p_{sat} scende. A una certa temperatura arriva al 100%: quella è la temperatura di rugiada t_r. Sotto, il vapore in eccesso non può restare vapore e condensa.
Il punto di rugiada è la grandezza che decide tutto in edilizia:
- si appanna il vetro perché è la superficie più fredda della stanza, e per prima scende sotto t_r;
- ammuffisce l'angolo — il ponte termico — per lo stesso motivo, e già prima di arrivare alla condensa: alle muffe basta un'umidità relativa superficiale dell'80%;
- gocciola il tubo dell'acqua fredda non coibentato.
Aria a 20 °C e 50% ha punto di rugiada a 9,3 °C. Aria a 20 °C e 65% ce l'ha a 13,2 °C — quasi quattro gradi più su, e sono quattro gradi che spesso separano una parete sana da una con la muffa nell'angolo.
Le altre grandezze
Entalpia h: l'energia contenuta, per chilogrammo di aria secca.
Il primo termine è il calore sensibile dell'aria, il secondo quello del vapore — e dentro c'è il 2501, il calore latente di vaporizzazione dell'acqua. È un numero grande: portare via un grammo d'acqua costa quanto raffreddare l'aria di due gradi e mezzo. Ecco perché deumidificare consuma.
Temperatura di bulbo umido: quella che segna un termometro con il bulbo avvolto in una garza bagnata e ventilata. L'evaporazione raffredda, e tanto più quanto più l'aria è secca. È il principio del raffrescamento evaporativo, e la ragione per cui il caldo umido è insopportabile e quello secco no.
Da provare
Lo strumento sull'aria umida calcola tutte queste grandezze e mostra come cambiano scaldando e raffreddando a umidità specifica costante. C'è anche la correzione per la quota: a Nuoro, a 546 metri, la pressione è più bassa del 6% e i conti fatti a livello del mare sbagliano di qualche punto.
psicrometria comfort condensa