Ciencia: La humedad

La humedad atmosférica

La atmósfera, como todos sabemos es esa capa gaseosa que recubre nuestro planeta y no es otra cosa que una mezcla homogénea de gases. Nitrógeno y oxígeno principalmente, pero también  dióxido de carbono, agua y algunos otros gases más. Se puede decir que se trata de una solución gaseosa donde el nitrógeno funciona como solvente y los demás gases se encuentran disueltos en ese “mar gaseoso” de nitrógeno.

El vapor de agua (agua en estado gaseoso), que procede de la evaporación de los mares y océanos, de los ríos, los lagos, las plantas y otros seres vivos,  es uno de esos gases disueltos. La humedad es este vapor de agua disuelto. Como en toda solución hay una cantidad máxima de vapor de agua que se puede disolver en el aire (solubilidad) que depende de la temperatura a la que se encuentre ese aire;  a mayor temperatura, mayor solubilidad, siempre que la presión atmosférica no varíe significativamente.

La proporción de agua que hay en la atmósfera es muy cambiante y por eso tenemos “días húmedos” y “días secos”. Si se toma un volumen determinado de aire (por ejemplo un litro) y se le agrega vapor de agua este se va a disolver hasta una cantidad máxima.  Como cuando agregamos azúcar al café con leche y ponemos demasiada, por más que revolvamos siempre encontraremos azúcar sólida que no se va a disolver en el fondo de la taza.  Cuando el aire atmosférico ha disuelto todo el vapor posible, está saturado de humedad; y los informativos dicen: la humedad ambiente es del 100%. En estas condiciones el aire no admite más vapor, y el excedente se condensa (se convierte en líquido) formando pequeñas gotitas sobre la superficie de las cosas o formando nieblas.

Si se enfría el aire húmedo rápidamente disminuye la solubilidad y el exceso de agua, que no puede estar disuelta, forma pequeñas gotas en forma de niebla o vaho. El aire que expulsamos por la boca tiene agua disuelta. Si soplamos en una habitación caliente cuando el aire no está saturado de humedad todavía no sucede nada; ahora bien, si se sopla sobre un cristal que esté más frío, el exceso de agua que no puede estar disuelto, pasa a estado líquido formando diminutas gotas sobre el cristal. Podemos saturar con vapor de agua el aire dentro de un baño dejando correr el agua caliente de la ducha; al rato, vemos como se forma niebla y se condensan gotitas de agua en las paredes y los espejos.

Muchas observaciones científicas se basan en mediciones. Para la ciencia, la medición es algo fundamental. Muchas veces es necesario realizar mediciones de la humedad ambiente. La humedad relativa es el porcentaje de agua disuelta que tiene el aire respecto de la máxima cantidad que puede disolverse (saturación) a una temperatura determinada. Por ejemplo: a 30º C se pueden disolver 30 gramos de agua en 1 metro cúbico de aire. Si sólo hay disueltos 15 gramos, la humedad relativa es de 50%.

Entre otros efectos la humedad relativa está relacionada con la comodidad personal. La evaporación que se produce con la transpiración es un fenómeno necesario para disipar el calor producido en el cuerpo humano. En ambientes fríos es conveniente limitarla para evitar pérdidas de calor excesivas, mientras que en ambientes cálidos es importante favorecerla, sobre todo cuando la temperatura ambiente llegan a la temperatura del cuerpo (unos 36,5º C) o la supera, en este caso la transpiración es el único recurso del cuerpo para disipar el calor. El aire humedecido por la evaporación producida al transpirar, tiende a quedarse cerca de la piel, lo que dificulta el proceso de evapotranpiración. Una corriente de aire puede sustituir este aire saturado por otro con menor contenido de humedad, lo que mejora el proceso de evaporación. De ahí que el aire movido por un ventilador o por una corriente de aire, causa sensación de frescura. Lo que refresca el cuerpo es la evaporación del sudor en la superficie de la piel, ya que para pasar de agua líquida a vapor necesita absorber energía en forma de calor y la toma de lo más cercano que es la piel, con lo que el cuerpo se refrigera.

Cuando la humedad es alta, el sudor del cuerpo no se evapora con facilidad y no puede bajar su temperatura correctamente. Cuando la humedad  es baja, en ambientes fríos por ejemplo, causa un exceso de pérdidas de calor del cuerpo por evaporación de agua, provocando sequedad de la piel y de las mucosas.  Los ambientes cálidos, con baja humedad relativa son mucho más soportables que los que tienen alta humedad relativa.

Veamos una sencilla práctica que les permitirá medir la humedad relativa de una ambiente con una precisión aceptable.

Materiales

Esta experiencia se basa en el llamado punto de rocío, temperatura a partir de la cual el agua disuelta se condensa.

1)       En el recipiente metálico coloquen agua hasta las dos terceras partes. Dejen reposar hasta que esté a temperatura ambiente (una hora). Midan su temperatura y anótenla.

2)       Añadan el hielo picado y remuevan con suavidad. Observen con atención la lata hasta que aparezcan gotas diminutas en el exterior de la misma. Anoten la temperatura.

3)       Consulten el siguiente gráfico con el que podrán obtener la humedad relativa.

1)       En habitaciones que estén a distinta temperatura, midan la humedad relativa en cada una de ellas y observen las diferencias que encuentren.

Punto de rocío

Si una mezcla aire y vapor de agua se enfría se puede llegar a una temperatura en la que el vapor comienza a condensarse. Esa temperatura es la llamada punto de rocío y a esa temperatura la humedad relativa será del 100%. Un ejemplo que se puede mencionar es el rocío; debido a que al disminuir la temperatura durante la madrugada, la humedad relativa del aire alcanza el 100%, el vapor de agua que ya no admite estar disuelta en el aire se condensa en forma líquida en la superficie de los objetos: hojas, flores, etc. Cuando esto ocurre en un local cerrado, el agua líquida puede depositarse  sobre cualquier superficie que esté por debajo de la temperatura de rocío, como el vidrio de una ventana o un muro sin aislamiento. El rocío, en el exterior, se puede producir tanto en invierno como en verano (sobre todo en climas en los que hay gran contraste de temperaturas entre el día y la noche). Cuando este fenómeno ocurre en invierno, con temperaturas por debajo de 0°C, la helada convierte el rocío en escarcha.