De la Thermodynamique aux Procédés : concepts et simulations.

Humidité absolue, humidité relative

Considérons de l'eau liquide pure en présence d'air, à pression atmosphérique (figure ci-dessous). Même si cette eau est à une température inférieure à sa température d'ébullition, nous savons qu'elle s'évapore partiellement, et que l'air va se charger en vapeur d'eau. Soit la fraction molaire[1] en vapeur d'eau de l'air, et la fraction molaire[1] en air sec dans ce mélange.

Equilibre entre de l'eau liquide et l'air humideInformationsInformations[2]
Équilibre entre de l'eau liquide et l'air humide[Zoom...]InformationsInformations[3]

Remarque

Même si l'air n'est pas un corps pur, nous le considérons ici comme un "pseudo-composant" : une mole d'air sec correspond en fait à 0,2 mole de O2 et 0,8 mole de N2, et a une masse molaire égale à 0,2x32 + 0,8x28 =29 g/mol

À pression atmosphérique, il est tout à fait légitime de considérer ce mélange gazeux comme un gaz parfait.

Écrivons l'équilibre de transfert d'eau entre la phase liquide et la phase vapeur, en nous rappelant que :

Si l'indice e représente le constituant "eau" :

Il existe donc une fraction molaire[1] de vapeur d'eau dans l'air qui correspond à l'équilibre avec l'eau liquide :

Si la fraction molaire[1] de vapeur d'eau dans l'air est inférieure à , l'air va continuer à se charger en vapeur d'eau. Si par contre, de l'air contenant une fraction molaire[1] en vapeur d'eau supérieure à est porté dans les conditions , , il va y avoir condensation d'eau liquide à partir de cet air.

Un air en équilibre avec de l'eau liquide est dit saturé : sa fraction molaire[1] en vapeur d'eau correspond à la quantité maximale de vapeur d'eau qu'il puisse contenir.

L'air ambiant n'est en général pas saturé, et c'est heureux : il permet en effet l'évaporation de la transpiration, qui est l'un des mécanismes essentiels de la régulation thermique de l'organisme. L'humidité de l'air est un facteur essentiel du confort climatique.

Définition

On appelle humidité absolue[6] d'un air, le rapport de la masse de vapeur d'eau à la masse d'air sec contenues dans le mélange :

On vérifiera aisément que l'humidité absolue[6] et la fraction molaire[1] de vapeur d'eau sont liées par :

est le rapport de la masse molaire de l'eau à celle de l'air.

Définition

On appelle humidité relative[7] d'un air, le rapport entre sa fraction molaire[1] de vapeur d'eau et la fraction molaire[1] de vapeur d'eau à saturation :

Remarque

L'humidité relative[7] est de 100% pour un air saturé : il ne faudrait pas en déduire que cet air est constitué à 100% de vapeur d'eau !

La relation entre humidité relative[7] et humidité absolue[6] est :

  1. fraction molaire

    La fraction molaire d'un constituant est le rapport du nombre de moles de ce constituant au nombre de moles total dans le mélange. Elle est notée dans une phase liquide et dans une phase vapeur

  2. Jacques Schwartzentruber Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'Identique

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  4. fugacité

    grandeur homogène à une pression, définie par

  5. pression partielle

    la pression partielle d'un constituant dans un mélange est le produit de la pression totale par la fraction molaire de ce constituant

  6. humidité absolue de l'air

    rapport entre la masse de vapeur d'eau et la masse d'air sec contenus dans un air humide

  7. humidité relative de l'air

    rapport entre la quantité de vapeur d'eau que contient un air humide et la quantité d'eau qu'il contiendrait s'il était saturé dans les mêmes conditions de température et pression

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