Ponto de Orvalho e Umidade

Tópicos sobre meteorologia em geral, os quais não se enquadram nos demais fóruns.
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Aldo Santos
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Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Aldo Santos » sexta jun 13, 2014 3:17 pm

1. Ponto de Orvalho
É a temperatura à qual o ar deveria ser resfriado, a pressão constante, para ficar saturado de umidade.
Em outras palavras, é a temperatura abaixo da qual a umidade do ar começa a se condensar, formando gotículas de água, como as nuvens, por exemplo.


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Nas correntes ascendentes, o ar vai se resfriando conforme vai atingindo maiores altitudes.
Quando atinge a temperatura do ponto de orvalho, o vapor d'água (Que é transparente, invísivel) se condensa, formando as nuvens.


Exemplo 1: No dia 09/06/2014, às 16h UTC, a estação automática do INMET em Paranã-TO registrou 33,0°C, com ponto de orvalho em 8,5°C e umidade relativa 22%.
Teríamos então que resfriar o ar até 8,5°C para ele ficar saturado e começar a ocorrer a condensação da umidade.

Exemplo 2: No dia 08/06/2014, às 18h UTC, Belém-PA registrou 32,9°C, com ponto de orvalho em 22,4°C e umidade 54%.

Exemplo 3: Em 10/06/2014, às 14h UTC, Porto Alegre-RS tinha nevoeiro com 12,1°C, ponto de orvalho em 11,6°C e umidade 97%.

Exemplo 4: Em 05/11/2011, às 21h UTC, Pradópolis-SP registrou 34°C, com ponto de orvalho em -3°C e umidade 10%.

Dos exemplos acima dá para perceber o seguinte: quanto mais próximas a temperatura real e o ponto de orvalho, maior o teor de umidade.
Enquanto em Porto Alegre a diferença era de 0,5°C e umidade 97%, em Pradópolis a diferença era 37°C com a umidade em 10%.
Quanto mais seco o ar, mais teríamos que baixar a temperatura para haver a saturação.


Na tabela abaixo, podemos ver a quantidade de vapor d'água (Em gramas de vapor por metro cúbico de ar, g/m³) necessária para saturar o ar em algumas temperaturas (°C):




2. Umidade relativa
É a relação entre a quantidade de umidade existente no ar e aquela que causaria a saturação.
Por exemplo, na tabela acima, se a umidade relativa é de 50% e a temperatura 18°C, teremos 7,70 g/m³ de vapor d'água no ar, isto é, 50% (Metade) de 15,40 g/m³.

É por isso que sistemas de calefação deixam o ar muito seco.
Por exemplo, se o ar externo tem 40% de umidade e a temperatura está -10°C.
Teríamos então 40% da quantidade necessária para saturar o ar.
Na tabela acima, a -10°C, teríamos 40% de 2,36 g/m³ => 0,94 g/m³

Se eu aquecer este ar até 20°C, vou ter 0,94 g de vapor d'água por m³ de ar, nesta temperatura.
A umidade relativa será: 0,94 / 17,31 x 100 = 5,4%

Também é pelo mesmo motivo que os aparelhos de ar condicionado liberam água.
Se eu puxar ar externo a 40°C com 40% de umidade, vou ter (Ver tabela) 40% de 51,12 g/m³, que vai dar 20,44 g/m³.
Se eu resfriar este ar até 20°C, vou estar acima do ponto de saturação, que é 17,31 g/m³ para 20°C.
Logo, vai sobrar água.


3. Medida da umidade
Existem vários tipos de aparelhos para medir umidade.
Os mais usados são o higrógrafo e o psicrômetro.

Higrógrafo
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Grava continuamente as medidas de umidade num papel, através de uma pena.
Atrás do aparelho são acondicionados fios de cabelo, tratados, que se expandem ou contraem conforme o teor de umidade no ar.
Funciona com mecanismo de relojoaria.


Psicrômetro
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É um aparelho composto por 2 termômetros idênticos: um deles com o bulbo seco, normal, e outro com bulbo úmido.
O termômetro do bulbo úmido tem seu bulbo envolto numa espécie de tela de algodão que é conservada sempre molhada.
A evaporação da água retira calor do ambiente, fazendo baixar a temperatura do bulbo úmido.
Com valor da diferença de temperatura entre os 2 termômetros, a chamada Depressão Psicrométrica, vamos a uma tabela onde pode ser determinada o valor da umidade.

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Na linha superior estão os valores das diferenças entre o bulbo seco e o bulbo úmido.
Na 1ª coluna à esquerda estão as temperaturas do bulbo seco.
Sabendo-se os 2 valores, posso determinar a umidade.
Exemplo: se a temperatura do bulbo seco é 25°C (1ª coluna à esquerda) e a diferença entre os 2 termômetros for 4,0°C (Linha superior), a umidade será 71%.

Atualmente é mais recomendado o uso de psicrômetros aspirados.
Eles têm um pequeno ventilador na parte superior para circular melhor o ar.


O psicrômetro fica dentro do abrigo meteorológico, junto com os termômetros de máxima, de mínima, higrógrafo, etc.
Ou seja, normalmente o abrigo tem, pelo menos, 4 termômetros.

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Este é o abrigo da estação do IAG.
À direita, pendurado, está o psicrômetro (Aspirado), com seus 2 termômetros.
À esquerda, os termômetros de máxima e de mínima.


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O termômetro de máxima é o de cima.
Ele é de mercúrio e possui um estrangulamento próximo ao bulbo.
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Com o aquecimento, o mercúrio vai subindo até atingir a máxima.
Aí, devido ao estrangulamento, ele não volta e a temperatura fica registrada.
Para recolocá-lo em serviço, basta segurá-lo firmemente pela parte superior e dar "safanão", que o mercúrio volta.
É o mesmo funcionamento dos termômetros de febre.
O termômetro de máxima fica ligeiramente inclinado, para que o mercúrio não se mova até a extremidade.

O termômetro de mínima é a álcool.
Ele possui, dentro do capilar, uma pequena peça, o índice.
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Conforme a temperatura vai descendo, o índice é arrastado junto com a extremidade da coluna de álcool.
Quando a temperatura volta a subir, a extremidade da coluna de álcool se move "contornando" o índice, que permanece no local.
A mínima é lida na sua extremidade direita.
Depois, basta inclinar um pouco o termômetro que o índice volta à posição original.

No termômetro de máxima é lida apenas a maior temperatura do dia ou de um determinado período.
No termômetro de mínima, idem para as menores temperaturas.
As leituras horárias (IAG) ou de 0, 12 e 18 h UTC (INMET) são feitas no termômetro de bulbo seco do psicrômetro.

Normalmente, a menor divisão desses termômetros é 0,2°C.
Os valores ímpares, como 0,3 ou 0,5°C são lidos quando a extremidade da coluna de álcool/mercúrio está entre 2 traços da escala.
Última edição por Aldo Santos em quarta dez 31, 2014 1:20 pm, editado 11 vezes no total.

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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Aldo Santos » sexta jun 13, 2014 4:15 pm

Vinicius Lucyrio Escreveu:Aldo, muito bom!

É interessante ressaltar que, graças ao Ponto de Orvalho, é possível saber a que altitude está a base e o topo de uma nuvem, com alta segurança, apenas com a visualização de um diagrama Skew-T.

:good2:

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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Sipriano E » sexta jun 13, 2014 7:59 pm

Excelente Aldo!

Tentando contribuir com o que eu posso, vale ressaltar o que você mostrou na primeira tabela: umidade RELATIVA é diferente de umidade ABSOLUTA, uma quantidade de ar com 25°C e 50% de UR tem umidade absoluta maior que 16°C e 50% de UR, e quanto menor a temperatura menor é a capacidade do ar reter umidade. Por isso ar muito frio é seco e para quem gosta de esperar a neve, temperatura entre -5°C e 0°C é o ideal, pois é onde se conjuga umidade e congelamento, abaixo disso é mais seco. Por isso a Antártida é o maior deserto do mundo.

Outro ponto é que não é impossível a UR passar de 100%(supersaturada). Em uma atmosfera limpa a UR teria que chegar a 114% para ocorrer a condensação(de acordo com os cálculos), mas a poeira e outras impurezas facilitam o processo, pois servem como superfície, diminuindo a superfície necessária para estabilizar e a energia usada e por causa disso a UR fica entre 101% e 103%.

A UR está associada com o conceito de pressão de vapor, que é a pressão exercida pelo gás em seu líquido de origem, o ponto de equilíbrio é quando a quantidade de átomos que condensa é igual à quantidade que evapora, quando mais átomos condensam do que evaporam, temos a saturação(os líquidos vaporizam em qualquer temperatura). Também por causa da pressão de vapor, o ponto de ebulição da água muda de acordo com a pressão do ar, ao nível do mar(cerca de 1atm) é 100°C, em São Paulo é 96°C.
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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Aldo Santos » sexta jun 13, 2014 9:30 pm

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EltonS
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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor EltonS » segunda jun 16, 2014 12:51 am

Maravilhosa explicação, Aldo!
Só fiquei com uma dúvida: a temperatura do ponto de orvalho é apenas resultado de um cálculo com base na temperatura do ar e umidade, ou está presente na atmosfera também? Imagino que a temperatura de relva tenha a ver com isso, mas não tenho certeza...
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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Aldo Santos » segunda jun 16, 2014 2:56 pm

EltonS Escreveu:Maravilhosa explicação, Aldo!
Só fiquei com uma dúvida: a temperatura do ponto de orvalho é apenas resultado de um cálculo com base na temperatura do ar e umidade, ou está presente na atmosfera também? Imagino que a temperatura de relva tenha a ver com isso, mas não tenho certeza...

É, digamos assim, "real".
Basta o ar se resfriar até determinada temperatura que podermos ter a condensação de umidade (Essa temperatura é o ponto de orvalho naquelas condições).
Na verdade, como o Sipriano comentou acima, partículas muito pequenas de pó, pólen, etc, sempre presentes na atmosfera, servem de núcleo de condensação do vapor d'água.
Não fossem elas, poderíamos ter um estado de super-saturação, com o ar se resfriando abaixo da temperatura do ponto de orvalho sem que houvesse condensação.


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Vinicius Lucyrio Escreveu:Já houve uma provável supersaturação da umidade aqui, na manhã de 04/08/2011, quando a queda de temperatura foi muito forte durante a madrugada, com advecção de ar polar e tempo muito úmido no dia anterior. A mínima chegou a 2,0°C e a neblina era tão forte que não era possível enxergar dois palmos na frente do nariz! Foi a neblina mais forte que já vi. E não foi só isso: o ar estava tão saturado de umidade que garoava bem fino e o chão estava totalmente molhado. Meu higrômetro marca até 100%, e o mesmo estava marcando --%, o que achei muito interessante. Mas também, igual aquela geada de agosto de 2009 com 9°C, casos únicos que dificilmente se repetirão por aqui.

Me lembro de já ter visto isso aqui na capital paulista: neblina super-densa acompanhada de uma garoa finíssima, com o chão todo molhado.
"Chovia" debaixo das árvores, de tanto pingo de umidade condensada que caía.

E.T.: Vou ver se, com o tempo, vou falando sobre o funcionamento de outros componentes de uma estação meteorológica, como pluviômetros, medidores de insolação, etc.

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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Aldo Santos » terça jun 17, 2014 1:03 pm

EltonS Escreveu:Maravilhosa explicação, Aldo!
Só fiquei com uma dúvida: a temperatura do ponto de orvalho é apenas resultado de um cálculo com base na temperatura do ar e umidade, ou está presente na atmosfera também? Imagino que a temperatura de relva tenha a ver com isso, mas não tenho certeza...

Tinha me esquecido...

No caso da temperatura da relva, conforme o solo vai esfriando, a camada de ar próxima do solo também esfria.
Ao chegar na temperatura do ponto de orvalho começa a condensar umidade, formando orvalho.
Se a temperatura cair abaixo de zero, o orvalho congela, formando a geada.

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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Sipriano E » terça jun 17, 2014 2:45 pm

Eu estava pensando ontem e lembrei da relação entre umidade e sensação térmica, que acho que pode ser adicionado aqui nesse excelente tópico do Aldo.

O corpo ao aquecer, tem como mecanismo para controlar a temperatura transpirar, mas o que resfria o corpo não é a transpiração em si e sim a evaporação desta, pois como o Aldo falou na explicação do termômetro de bulbo úmido, a água ao evaporar retirar calor do ambiente em volta. A relação disto com a sensação térmica se dá da seguinte forma, quando a umidade está alta, devido a pressão de vapor, uma quantidade menor de água pode evaporar e isso atrapalha o suor de evaporar e portanto não podendo diminuir a temperatura do corpo, nos dando a sensação de calor e abafamento e não há qualquer relação comprovada de umidade alta com a maior sensação de frio, talvez a sensação de frio em dias úmidos se dê devido a ausência de sol e por normalmente ventar mais nesses dias.

Uma forma fácil de comprovar que a evaporação diminui a temperatura do corpo é entrando em uma piscina em um dia seco, por estar seco a água tem facilidade em evaporar e mesmo com uma temperatura do ar mais alta, ao sairmos da piscina, sentimos um friozinho.
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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Aldo Santos » terça jun 17, 2014 3:40 pm

:good2:

Complementando, quando jogamos água fresca no rosto, num dia de calor, ocorre o mesmo efeito.

A evaporação da água, retirando calor do nosso rosto, dá aquela sensação de refresco.

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Re: Ponto de Orvalho e Umidade

Mensagempor Moretão » quarta jun 18, 2014 2:57 pm

Ótimo tópico. Não sabia que não existia nenhuma relação entre umidade alta e sensação de frio.
*"Infelizmente, o Brasil nunca perde uma oportunidade de perder oportunidades." Roberto Campos

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