Vapor d'aigua

El vapor d'aigua és la fase gasosa de la molècula d'aigua. És un dels estats de l'aigua dins la hidrosfera. El vapor d'aigua es pot produir de l'evaporació o ebullició de l'aigua líquida o de la sublimació del gel. Sota les condicions atmosfèriques típiques, el vapor d'aigua es genera contínuament per evaporació i remoció per la condensació. És més lleuger que l'aire i provoca corrents de convecció que poden originar núvols.

El vapor d'aigua és el gas amb efecte d'hivernacle més important, el diòxid de carboni (CO₂) el segueix en importància. D'altres gasos com el metà, l'òxid de dinitrogen, l'ozó i alguns altres que són presents a l'atmosfera en petites quantitats, també contribueixen a l'efecte hivernacle.

Propietats generals

  • Evaporació i sublimació
  • Condensació
Els núvols es formen per condensació del vapor d'aigua.

Mesurament

Mesurar la quantitat de vapor d'aigua en un medi es pot fer directament o de forma remota amb diversos graus d'exactitud. Els mètodes remots com l'absorció electromagnètica són possibles de fer amb satèl·lits sobre atmosferes planetàries. Els mètodes directes fan servir transductors electrònics, termòmetres humitejats o materials higroscòpics que mesuren els canvis en les propietats físiques o les dimensions.

medi rang de temperatura (°C) mesurement incertesa freqüència de mesurment típica cost del sistema notes
psicròmetre profund aire −10 a 50 baixa a moderada horària baix
espectroscòpia basada en satèl·lit aire −80 a 60 baixa molt alt
sensor capacitiu aire/gasos −40 to 50 moderada 2 a 0.05 Hz mitjana propensa a saturar-se/contaminada amb el temps
sensor capacitiu calent aire/gasos −15 a 50 moderada a baixa 2 a 0.05 Hz (depèn de la temperatura) mitjana a alta propensa a saturar-se/contaminada amb el temps
sensor de resistència aire/gasos −10 a 50 moderada 60 segonds mitjana propensa a contaminar-se
clorur de liti cel·la de rosada aire −30 a 50 moderada contínua mitjana vegeu dewcell
Clorur de Cobalt(II) aire/gasos 0 a 50 alta 5 minuts molt baix sovint usat com targeta indicadora d'humitat
espectroscòpia d'absorció aire/gasos moderada alt
Òxid d'alumini aire/gasos moderada mitjana vegeu anàlisi d'humitat
òxid de silici aire/gasos moderada mitjana vegeu anàlisi d'humitat
Sorció piezoelèctrica aire/gasos moderada mitjana vegeu anàlisi d'humitat
Electrolític aire/gasos moderada mitjana vegeu anàlisi d'humitat
tensió de cabell aire 0 a 40 alt contínua baixa a mitjana Afectada per la temperatura. Afectada adversament per concentracions altes perllongades
Nefelòmetre aire/altres gasos baixa molt alt
Pell de Goldbeater (peritoneu de vaca) aire −20 a 30 moderada (amb correccions) baixa, més baixa a baixa temperatura baix ref:WMO Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation No. 8 2006, (pages 1.12–1)
Lyman-alpha alta freqüència alt Requereix calibratge freqüent
Higròmetre gravimètric molt baixa molt alt sovint anomenat font principal, estàndards nacionals desenvolupats a US,UK,EU & Japó
medi rang de temperatura (°C) mesurement incertesa freqüència típica de mesurament cost del sistema notes

Reaccions químiques

Hi ha moltes reaccions químiques en les quals el producte és el vapor d'aigua. Si les reaccions tenen lloc a temperatures més altes que les del punt de rosada de l'aire que les envolta l'aigua es formarà com a vapor i incrementarà la humitat localment, si es fan per sota del punt de rosada hi haurà condensació. Les reaccions típiques que resulten en formació d'aigua són la formació d'hidrogen i molts altres hidrocarbonis en el mateix aire o en combinació amb oxigen o altres oxidants.

El vapor d'aigua a l'atmosfera de la Terra

L'aigua en estat de gas representa un petit però mediambientalment significatiu constituent de l'atmosfera de la Terra. El percentatge de vapor d'aigua en la superfície de l'aire varia des de traces en els deserts fins a un 4% sobre els oceans. Aproximadament el 99,13% es troba en la troposfera. La condensació és la responsable dels núvols, de la pluja, la neu i altres precipitacions meteorològiques. És menys obvi el calor latent de vaporització que s'allibera en l'atmosfera quan ocorre la condensació, el qual és el responsable de tempestes com les dels ciclons tropicals. El grup hidroxil fa que el vapor d'aigua absorbeixi l'infraroig i tingui un efecte hivernacle. S'espera que el vapor d'aigua s'incrementi amb l'augment de les temperatures pel canvi climàtic però és menys clar que augmenti la nuvolositat.

La boira i els núvols es formen per condensació al voltant dels nuclis de condensació, si manquen aquests nuclis, la condensació només es produirà a temperatures força més baixes. Si hi ha condensació o deposició persistents, llavors es formen gotes o flocs de neu als núvols, i precipiten quan arriben a una determinada massa crítica.

Increment del vapor d'aigua atmosfèric a Boulder, Colorado.

El contingut de vapor d'aigua de l'atmosfera contínuament s'esgota per la precipitació i al mateix temps s'omple per l'evaporació. El contingut global de vapor d'aigua de l'atmosfera seria suficient per cobrir la superfície del planeta amb una capa d'aigua líquida de 25 mm de gruix. La precipitació global de la Terra és d'aproximadament un metre d'aigua (1000 litres per m2) la qual cosa implica que el temps de residència d'una molècula d'aigua en la troposfera és de 9 a 10 dies. En els volcans el vapor d'aigua és el principal constituent de les emissions de gas volcànic.

El contingut de vapor d'aigua de l'atmosfera s'expressa usant diversos mesurament que inclouen la pressió de vapor, la humitat específica, la relació de mescla, el punt de rossada i la humitat relativa.

Referències

  1. ↑ Solomon, Susan; Qin, Dahe; Manning, Martin; Marquis, Melinda; Averyt, Kristen; Tignor, Melinda M.B.; Miller Jr., Henry LeRoy; Chen, Zhenlin. Climate Change 2007. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (PDF) (en anglès). Cambridge University Press, 2007, p. 115. ISBN 978-0-521-70596-7 . 
  2. ↑ 2,0 2,1 «Lyman-alpha hygrometer» (en anglès). Glossary of Meteorology. American Meteorological Society, 2012. .
  3. ↑ http://www.pilotfriend.com/training/flight_training/met/atmos.htm
  4. ↑ Sigurdsson, H. et al., (2000) Encyclopedia of Volcanoes, San Diego, Academic Press

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Vapor d'aigua