Die Luftfeuchtigkeit

  • Als Luftfeuchtigkeit bezeichnet man den Grad der Sättigung der Luft mit Wasserdampf bei einer gegebenen Luftdichte.
    • Dies bedeutet, dass Regen oder Schnee nicht zur Luftfeuchtigkeit gerechnet wird.
    • Je dichter die Luft ist, desto mehr Teilchen enthält sie und umso mehr Energie kann sie aufnehmen.
  • Luftfeuchtigkeit entsteht, indem Wasserteilchen verdunsten.
    • Dies geschieht bei jeder Temperatur über dem absoluten Nullpunkt. Ein kleiner Teil der Wasserteilchen hat aufgrund der nie perfekt gleichen Energieverteilung immer minimal mehr Energie gespeichert als ihre Umgebung, um sich von den anderen Wasserteilchen zu lösen.
    • Dies geschieht umso schneller, je wärmer es ist.
  • Luft kann nur eine bestimmte maximale Menge an Wasserdampf aufnehmen.
  • Je höher die Lufttemperatur, desto mehr Wasser kann die Luft aufnehmen.
    • Die Luftteilchen haben mit höherer Temperatur eine höhere Energie und bewegen sich schneller; dadurch dehnt sich die Luft aus und hat „mehr Platz“ für zusätzliche Energie in Form von Wasserdampf.
    • Dieses Verhältnis ist nicht-linear. Mit steigender Temperatur steigt die Menge an speicherbarem Wasserdampf stark an, während sie bei fallender Temperatur schnell sinkt. Daraus folgt:
      • Sehr kalte Luft ist immer sehr trocken.
      • Sehr warme Luft kann sehr feucht werden und dadurch enorme Energiemengen speichern, die sich dann um so schneller wieder entladen können.
  • Ist die Sättigungsgrenze erreicht, führt neu hinzukommender Wasserdampf dazu, dass im gleichen Maße Wasser aus der Luft kondensiert. Beispiel:
    • 1 Kubikmeter Luft kann bei 30° C maximal ca. 30 Gramm Wasser aufnehmen.
    • Liegt die aktuelle Luftfeuchtigkeit bei 66%, enthält die Luft aktuell ca. 20 Gramm Wasser.
    • Die Temperatur sinkt nun.
    • Bis zu einer Temperatur von 20° C passiert nichts, außer das die Luftfeuchtigkeit nun 100% beträgt.
    • Unterhalb von 20° C beginnt die Kondensation und Wärmeabgabe. Die Luftfeuchtigkeit bleibt trotz des geringeren Wasseranteils konstant bei 100%, wenn gleichzeitig auch die Temperatur immer weiter sinkt.
    • Bei 10° C liegt die Luftfeuchtigkeit weiterhin bei 100% und der Wasseranteil bei ca. 10 Gramm. D.h. in der Zeit-/Temperaturspanne von 20° auf 10 ° C sind ca. 10 Gramm Wasserdampf zu Wasser kondensiert.
  • Der Wasserzyklus:
    1. Wasser ist flüssig.
    2. Energie wird hinzugefügt, z.B. durch Wärmestrahlung.
    3. Durch die Wärmestrahlung beginnen obere Wasserteilchen schneller zu schwingen, wodurch sie sich durch die höhere kinetische Energie lösen und aufsteigen. Wasser verdunstet.
    4. Der Wasserdampf wird von der Luft aufgenommen. Die Luft hat nun ein höheres Energiepotential als zuvor.
    5. Wenn es außen herum kälter wird, wird die Energie wieder abgegeben, um das Energie-Gleichgewicht wieder herzustellen. Dabei
      1. kondensiert der Wasserdampf und fällt in Form von Wasser zurück auf den Boden und
      2. es wird durch die Kondensation auch die gespeicherte Wärme wieder abgegeben.
  • Kondensation führt immer zu einer Erwärmung der Luft (Kondensationswärme).
  • Durch diesen Zyklus findet ein Energietransfer innerhalb der Atmosphäre statt.
  • Dampf = Energie
  • Folgende Größen definieren die Menge des Wasserzyklus‘:
    • Größe der Wasseroberfläche. Je größer die Oberfläche, desto mehr kann verdunsten. Die Oberfläche ist dabei bei Wellengang höher als bei völlig windstillem, ruhigen Wasser.
    • Temperatur des Wassers. Je höher, desto schneller kann Wasser verdunsten.
    • Temperatur der Luft. Je höher, desto mehr Wasserdampf kann aufgenommen werden.
    • Sättigungsgrad der Luft. Je niedriger, desto mehr Wasserdampf kann noch aufgenommen werden.

Arten der Luftfeuchtigkeit

  • Die maximale Luftfeuchtigkeit bezeichnet die maximale Menge an Wasser (in Gramm), die 1 m3 Luft aufnehmen kann.
  • Die tatsächliche (absolute) Luftfeuchtigkeit bezeichnet die aktuelle Menge an Wasser (in Gramm), die 1 m3 aufgenommen hat.
  • Die relative Luftfeuchtigkeit bezeichnet den Anteil der tatsächlichen im Vergleich zur maximalen Luftfeuchtigkeit.
  • Der Taupunkt bezeichnet diejenige Temperatur, bei der die maximale Luftfeuchtigkeit erreicht wird.
    • Unterhalb kann die Luft weiterhin Wasserdampf aufnehmen.
    • Darüber beginnt die Kondensation im gleichen Maße, wie zusätzlicher Wasserdampf aufgenommen wird.

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