Na klimat narzekamy przy każdej okazji. Raz jest za gorąco, to znów za zimno, słońce za ostre, za gęste chmury, wilgoć nie do wytrzymania, nagłe skoki temperatury itd, itd. Cóż, nie wszyscy mogą mieszkać w Kalifornii, choć tam ludzie też narzekają.
W lecie, w okolicy Chicago wszyscy narzekają na wilgoć a teraz w zimie dokucza zbyt suche powietrze w mieszkaniach, powodujące podrażnienie gardła i wysychanie skóry. To suche, pozbawione wilgoci powietrze napływa zimą z zewnątrz, mimo że za oknem jest odwilż a na szybach roztapia się padający mokry śnieg.
Powietrze, jak wiemy, jest mieszaniną gazów. Około 21% życiodajnego tlenu, 78% obojętnego azotu i 1% innych, tak zwanych szlachetnych (niereagujących) gazów. Informacja ta jest jednak nieścisła. W powietrzu atmosferycznym zawsze jest pewna ilość wody, i to znaczna, sięgająca w niektórych miejscach kilku procent. Różnice są jednak tak duże i tak szybko się zmieniające, że w encyklopediach podawany jest tylko skład powietrza „osuszonego”.
Woda, a w zasadzie para wodna w powietrzu, jest przyczyną prawie wszystkich zjawisk pogodowych. Dzięki temu woda, niezbędna do życia, krąży po całej kuli ziemskiej, a nie tylko zalega w zagłębieniach gruntu, w morzach i oceanach.
W warunkach, jakie spotykamy w naszym otoczeniu, woda występuje w trzech postaciach – cieczy, ciała stałego (lodu) i gazu (pary wodnej). Para wodna jest niewidoczna, przeźroczysta, podobnie jak powietrze. To, co potocznie nazywamy parą, białe obłoczki wydobywające się zimą z ust, z rur wydechowych samochodów i z kominów pieców gazowych, to mgła – drobne kropelki wody, której był nadmiar w danych warunkach w powietrzu.
Im wyższa temperatura, tym więcej pary wodnej może zmieścić się w powietrzu. W letni dzień, przy umiarkowanej temperaturze powietrza 24ºC (75ºF), na każdy kilogram powietrza (objętość pod średnim stolikiem kawiarnianym), może przypadać 20 gramów (2%) pary wodnej. Mówimy tu o wilgotności właściwej (czasem nazywamy to wilgotnością bezwzględną). Więcej się „nie zmieści”, czyli wilgotność względna jest wtedy 100%.
Takie warunki wysokiej temperatury i 100% wilgotności, które są „nie do wytrzymania” występują rzadko. Częściej doświadczają ich mieszkańcy Florydy i Teksasu w okolicach wybrzeża Zatoki Meksykańskiej. W okolice Chicago dolatuje czasem powietrze stamtąd, lecz po drodze ogrzewa się w słońcu do około 100ºF. W takiej temperaturze zmieściłoby się w powietrzu dwa razy tyle pary wodnej, ale na szczęście nad lądem nie bardzo ma już skąd parować. Wilgotność względna spada więc do 50% (mimo że ilość pary pozostała niezmieniona).
W sierpniowe noce, gdy Słońce zachodzi i temperatura się obniża, taka sama ilość pary wodnej powoduje wzrost wilgotności względnej. Gdy temperatura tego powietrza obniży się do 24C (75F) jest już z powrotem 100% wilgotności. Przy dalszym spadku temperatury para wodna już „nie mieści się” w powietrzu i zaczyna wykraplać się mgła.
Początkowo woda wykrapla się na liściach, na trawie, na nitkach pajęczych – pojawia się rosa. Dla meteorologów jest to ważna wskazówka, mówią, że powietrze ma taki to a taki „punkt rosy” (dew point). Przeliczenie „punktu rosy” na wilgotność bezwzględną a późniejszą względną jest łatwe, można to odczytać z zamieszczonego wykresu.
Wykraplania wilgoci można również doświadczyć na chłodnych ścianach. W lecie, gdy „punkt rosy” powietrza jest wyższy niż temperatura ścian i podłogi piwnic, powietrze w tych pomieszczeniach jest „duszne” a ściany zawilgocone. Również w zimie nie możemy dopuszczać do zbyt dużej wilgotności wewnątrz mieszkań, gdyż na chłodnych zewnętrznych ścianach, na sufitach pod dachem i na szybach będzie się woda wykraplała a nawet zamarzała.
Dla naszego odczucia ważna jest wilgotność względna powietrza, która powinna wynosić około 50%. Człowiek „odparowuje” dziennie około 2 litry (pół galona) wody. Może to dziwić, bo czasem tyle nie pijemy, lecz woda w naszym organizmie pochodzi w dużym stopniu z pokarmów (węglowodanów). Gdy powietrze jest suche, parowanie skóry jest przyspieszone i wydaje się nam, że jest chłodniej. Gdy wilgotność względna jest duża i w powietrzu nie mieści się dodatkowa para, nasza skóra jest nadmiernie wilgotna (lepka).
W zimie najczęściej mamy kłopoty z nadmiernie wysuszonym powietrzem. Jak można odczytać z wykresu, przy temperaturze, jaka była w ostatnich dniach, -20ºC (-4ºF) w powietrzu może zmieścić się tylko 0.2% pary wodnej (2 gramy na kilogram). Po ogrzaniu tego powietrza w mieszkaniu do 20ºC (68ºF) mogłoby być w nim 15 gramów (a są 2 gramy), więc wilgotność względna wynosi około 13%. To stanowczo zbyt mało.
Na szczęście trochę dodatkowej wilgoci wydzielają mieszkańcy, trochę zostaje po gotowaniu potraw i wody na herbatę i znamy domowe sposoby – miska z wodą, wilgotne ręczniki na kaloryferach itd. Technika pozwala jednak na skuteczne i kontrolowane uzupełnianie wilgoci. W systemach ogrzewających instalowane a także pojedynczo sprzedawane są „huminidifiery” – odparowywacze wody.
W mieszkaniu o powierzchni około 100 metrów kwadratowych (1,100 stóp) jest około 300 kg powietrza (tak!). Aby zapewnić 50% wilgotności – najbardziej komfortowe warunki, w tym powietrzu powinno być odparowane około 3 kg (3 litry) wody. Powietrze w mieszkaniu wymienia się z otoczeniem, czy chcemy czy nie chcemy, 2 – 3 razy na dobę (zapach gotowania znika po kilkunastu godzinach). Ponieważ na wilgoć z zewnątrz nie ma co liczyć, nasze urządzenia nawilżające powinny dostarczać do mieszkania ponad galon (4 litry) wody dziennie. Jeżeli mamy większy dom to odpowiednio więcej.
W starych domach, gdzie jeszcze pracuje ogrzewanie parowe, specjalne zawory przy kaloryferach puszczają trochę pary do wnętrz – kaloryfery syczą. W popularnym ogrzewaniu nadmuchowym, woda kapie na siatkę metalową i przedmuchiwane powietrze odparowuje ją. W nowoczesnych systemach są instalowane specjalne parowniki ogrzewane gazem lub prądem, a urządzenie kontrolne dozuje wodę zależnie od potrzeb.
Równie wygodne i pomocne są przenośne nawilżacze, które można zakupić w cenie $50 – $100. Woda jest odparowywana, gdy włącza się mała grzałka elektryczna, gdy przedmuchiwane jest powietrze małym wentylatorkiem lub gdy ultradźwiękowy wibrator delikatnie rozpyla mgłę wodną. W przenośnych nawilżaczach kłopotem jest konieczność codziennego uzupełniania wody w zbiorniku.
Nic nie jest darmo. Aby wodę zamienić na parę (gaz), obojętne jakim sposobem, potrzebna jest niemała energia. Zmierzono, że do odparowania kilograma wody potrzeba około 2500 kilodżuli ( ok. 2400 Btu, 600 kilokalorii, 0.7 kilowatogodziny). W średnim mieszkaniu odparowanie galona wody to koszt 15 – 30 centów dziennie, 5 – 10 dolarów miesięcznie. Chyba warto tyle poświęcić dla komfortu powietrza w domu. Na ogrzewanie powietrza i uzupełnianie ucieczki ciepła przez ściany wydajemy co najmniej 10 razy więcej.
Dokładny pomiar wilgotności powietrza był od dawna w centrum uwagi fizyków i meteorologów. Zauważono, że wilgoć jest absorbowana przez niektóre materiały, co zwiększa ich wagę. Leonardo da Vinci ważył precyzyjnie kłąb wełny owczej i na podstawie różnic wagi określał wilgotność względną powietrza. Zauważono również, że włosy ludzi (i zwierząt) wydłużają się ze wzrostem wilgotności względnej. Na tej zasadzie budowane były (i są) higrometry włosowe.
Obecnie opracowano przyrządy elektroniczne oparte na zjawisku zmiany oporności lub pojemności e
lektrycznej niektórych materiałów. Wskazują one wilgotność dokładniej, dając (co ważne) sygnał elektryczny a nie tylko mechaniczne odchylenie wskazówki. Sygnał elektryczny, łatwiej jest rejestrować i łatwiej sterować nim urządzenia automatycznie nawilżające powietrze.
Wilgotność powietrza atmosferycznego jest jedną z najważniejszych informacji pozwalającej na prognozowanie pogody. Powietrze nasycone wilgocią jest lżejsze (tak!), łatwiej unosi się w górę, gdzie ochładzane wykrapla wodę tworząc chmury, potem deszcz, woda znów odparowuje z ziemi i tak w kółko. W tropikach, gdzie parowanie jest szybsze, deszcz pada prawie co wieczór. Nad oceanami i Zatoką Meksykańską energia wilgoci gromadzonej w powietrzu zamienia się na siłę huraganów.
Przekornie do panującej powszechnie opinii, bliskość Wielkich Jezior nie jest źródłem wilgoci atmosferycznej w okolicach Chicago. Jeziora są raczej chłodne i w upalne dni lata na powierzchni wody nawet wykrapla się nadmiar wilgoci – na plaży wilgoć raczej nam nie dokucza. Podobne zjawisko widzimy jako rosę na szkle pojemnika z zimną wodą. Na powierzchni wody tego nie można zobaczyć, ale zjawisko występuje.
Najmniej pary wodnej w powietrzu jest w okolicach podbiegunowych. Opady są tam najmniejsze, lecz gdy śnieg spada, gromadzi się na wiecznych lodowcach przez miliony lat. Jednym z typowych kłamstw propagatorów globalnego ocieplenia jest teoria topnienia lodowców. Nic takiego nie zaobserwowano ani w centrum Grenlandii, ani na kontynencie Antarktyki. Nawet gdyby temperatura się podnosiła, parowanie oceanów byłoby nieco szybsze i opady śniegu w okolicach biegunów większe. Grubość lodowca by się zwiększała. Mogą zanikać małe, niewiele w skali globu znaczące, lodowce górskie, ale nie podbiegunowe. Do klimatu, takiego jaki jest i jaki będzie, musimy się przyzwyczaić. Miejsce zamieszkania można zmieniać, ciekawe, że ludzie wolą już teraz cieplejsze rejony, mimo wzbudzanej paniki „globalnego ocieplenia”. Właściwą wilgotność powietrza w mieszkaniach zapewniają nam urządzenia techniczne, humidifiery (nawilżacze) w zimie i dehumidifiery (odwilżacze) w lecie. Dzięki tym urządzeniom ludzie mają zapewniony komfort życia, jakiego nigdy w przeszłości nie doznawali. (ami)
Redakcja
