Feuchtigkeit

Luftfeuchtigkeit ist der Wassergehalt der Luft (Atmosphäre). Die Menge an Feuchtigkeit, die die Luft aufnehmen kann, hängt von ihrer Temperatur ab.

Luftfeuchtigkeit in Physik und Technik
Luft, die keinen Wasserdampf enthält, wird als trockene Luft bezeichnet, Luft, die Wasserdampf enthält, wird als feuchte Luft bezeichnet. Die folgenden Arten zur Angabe der Luftfeuchtigkeit werden häufig für physikalische Berechnungen und technische Anwendungen verwendet.

Absolute Feuchtigkeit
Die absolute Luftfeuchtigkeit ist das Gewicht von Wasserdampf in einem feuchten Luftvolumen. Es wird mit {\displaystyle \rho _{p}} bezeichnet und hat die Einheit kg.m-3.[1]

{\displaystyle \rho _{p}={\frac {p_{p}}{r_{p}.T}}}

Wo:

• {\displaystyle p_{p}} - Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft bei einer bestimmten Temperatur (Pa)
• {\displaystyle r_{p}} - spezifische Gaskonstante von Wasserdampf (J.K-1.kg-1)
• {\displaystyle T} - Temperatur (K).

Relative Luftfeuchtigkeit
Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis der Feuchtigkeitsmenge zur maximal möglichen Menge bei gleicher Temperatur. Sie wird mit {\displaystyle \varphi } bezeichnet und in Prozent angegeben.[1]{\displaystyle \varphi ={\frac {m_{p}}{m''_{p}}}{\dot {=}}{\frac {p_{p}}{p_{s}}}}

Wo:

• {\displaystyle m_{p}} - Masse des Wasserdampfs in der Luft bei einer bestimmten Temperatur (kg)
• {\displaystyle m''_{p}} - maximales Gewicht von Wasserdampf in gesättigter Luft bei einer bestimmten Temperatur (kg)
• {\displaystyle p_{p}} - Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft bei einer bestimmten Temperatur (Pa)
• {\displaystyle p_{s}} - Partialdruck von Wasserdampf in gesättigter Luft bei einer bestimmten Temperatur (Pa).

Die relative Luftfeuchtigkeit kann Werte im Bereich 0 – 1 (0 – 100 %) annehmen.

Spezifische Luftfeuchtigkeit

Spezifische Luftfeuchtigkeit ist die Masse an Wasserdampf pro Masseneinheit trockener Luft. Es wird mit {\displaystyle x} bezeichnet und hat die Einheit kg.kgsv-1.[1]

{\displaystyle x={\frac {m_{p}}{m_{v}}}=0,622.{\frac {p_{p}}{p-p_{p}}}}

Wo:

• {\displaystyle m_{p}} - Masse des Wasserdampfs in der Luft (kg)
• {\displaystyle m_{v}} - Masse trockener Luft (kg)
• {\displaystyle p_{p}} - Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft bei einer bestimmten Temperatur (Pa)
• {\displaystyle p} - Nassluftdruck (gesamt) (Pa)

Luftfeuchtigkeit in der Meteorologie
In der Meteorologie wird es durch die folgenden Größen definiert (die ersten drei sind im vorherigen Kapitel aufgeführt):

absolute Luftfeuchtigkeit – Wasserdampfmenge in Gramm in 1 m3 Luft
relative (=relative) Luftfeuchtigkeit – absolute Luftfeuchtigkeit dividiert durch die Luftfeuchtigkeit von gesättigtem Wasserdampf (also die maximale Menge an Wasserdampf) bei gleicher Temperatur im gleichen Volumen
spezifische (=gemessene) Luftfeuchtigkeit – Wasserdampfmenge in Gramm in 1 kg trockener Luft
Taupunktdefizit - Lufttemperatur minus Taupunkttemperatur
Wasserdampfdruck – Partialdruck des Wasserdampfs in hPa
Sättigungszuschlag – Dampfdruck bei Sättigung über Wasser bei Tagestemperatur abzüglich des tatsächlichen Dampfdrucks
In der Atmosphäre kommt in allen drei Staaten Wasser vor. Zwischen der aktiven Oberfläche und der Atmosphäre findet ein ständiger Feuchtigkeitsaustausch statt, der durch turbulente Strömung und molekulare Diffusion erfolgt. Der Wasserdampfgehalt der Luft beeinflusst den Ablauf verschiedener Prozesse in der Atmosphäre, z.B. für Strahlungsbilanz, Luftreinheit und dergleichen.

Schwankungen der Luftfeuchtigkeitseigenschaften hängen im Allgemeinen mit periodischen Änderungen der Lufttemperatur zusammen. Trockene Luft hat eine relative Luftfeuchtigkeit von 0 %, mit Wasserdampf gesättigte Luft hat eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 %.
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Verteilung der Luft entsprechend ihrer Luftfeuchtigkeit

 

Der Bereich angenehmer Wahrnehmung der Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur der Trockenbirne
Je nach Feuchtigkeitsgehalt lässt sich die Luft einteilen in:[1]

ungesättigte Luft – der Partialdruck des Wasserdampfs in der Luft ist niedriger als der Druck des gesättigten Dampfs bei gleicher Temperatur,
gesättigte Luft – der Partialdruck von Wasserdampf ist derselbe wie der Druck von gesättigtem Dampf bei gleicher Temperatur,
übersättigte Luft – gesättigte Luft, die zusätzliche Feuchtigkeit in einem anderen Zustand enthält: in Form von Nebel oder Innovat.
Feuchtigkeit und Mensch
Wenn wir die kalte Luft im Winter auf eine angenehme Temperatur erwärmen, sinkt die relative Luftfeuchtigkeit auch bei konstantem Wasserdampfgehalt der Luft. Dies liegt daran, dass die Luft bei höherer Temperatur mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Die angenehmste Luftfeuchtigkeit für den Menschen liegt bei einem relativen Luftfeuchtigkeitswert von 50-60 %. Deshalb ist es auch notwendig, sich mit der Luftbefeuchtung bzw. -trocknung bei Klima- und Heizgeräten in Gebäuden auseinanderzusetzen.