ความชื้นสัมพัทธ์

ความชื้น (Humidity) หมายถึง จำนวนไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ ความชื้นของอากาศมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ (Relative humidity) หมายถึง “อัตราส่วนของ ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศ ต่อ ปริมาณไอน้ำที่จะทำให้อากาศอิ่มตัว ณ อุณหภูมิเดียวกัน” หรือ “อัตราส่วนของความดันไอน้ำที่มีอยู่จริง ต่อ ความดันไอน้ำอิ่มตัว” ค่าความชื้นสัมพัทธ์แสดงในรูปของร้อยละ (%) เขียนเป็นสูตรได้ว่า

ความชื้นสัมพัทธ์ = (ความดันไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ / ความดันไอน้ำของอากาศอิ่มตัว) x 100%

ปริมาณของไอน้ำในอากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศ อากาศร้อนสามารถเก็บไอน้ำได้มากกว่าอากาศเย็น ดังนั้นหากอุณหภูมิของอากาศลดลงจนถึงจุดๆ หนึ่งที่ทำให้เกิด "อากาศอิ่มตัว” (Saturated air) อากาศจะไม่สามารถเก็บกักไอน้ำไว้ได้มากกว่านี้ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งว่า อากาศมีความชื้นสัมพัทธ์ 100% และหากอุณหภูมิยังคงลดต่ำลงอีก ไอน้ำจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว อุณหภูมิที่ทำให้เกิดการควบแน่นนี้เรียกว่า “จุดน้ำค้าง” (Dew point) จุดน้ำค้างของอากาศชื้นย่อมมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดน้ำค้างของอากาศแห้ง

ความชื้นสัมพัทธ์ = (ปริมาณไอน้ำที่อยู่ในอากาศ / ปริมาณไอน้ำที่ทำให้อากาศอิ่มตัว ) x 100%

ภาพที่ 1 ความสามารถในการเก็บไอน้ำในอากาศ ณ อุณหภูมิต่างๆ

ในภาพที่ 1 อากาศในขวดด้านขวามือมีอุณหภูมิสูงกว่าขวดซ้ายมือ น้ำระเหยเป็นไอน้ำเราจึงมองไม่เห็น ส่วนอากาศในขวดด้านซ้ายมือมีอุณหภูมิต่ำกว่า ปริมาณไอน้ำในขวดถูกจึงควบแน่นเป็นของเหลวอยู่ที่ก้นขวด

ข้อสังเกต: ไอน้ำคือน้ำในสถานะก๊าซ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และมองไม่เห็น ส่วนเมฆและหมอกที่เรามองเห็นเป็นหยดน้ำในสถานะของเหลวหรือเป็นเกล็ดน้ำแข็ง เรามองเห็นได้เพราะมีผิวที่สะท้อนแสง

ตัวอย่างการควบแน่น:

เมื่อใส่น้ำแข็งไว้ในแก้ว จะเกิดละอองน้ำเล็กๆ เกาะอยู่รอบๆ แก้ว ละอองน้ำเหล่านี้เกิดจากอากาศที่อยู่รอบแก้วมีอุณหภูมิลดต่ำลงจนเกิดการอิ่มตัวของอากาศ ไม่สามารถเก็บไอน้ำได้มากกว่านี้ ไอน้ำจึงควบแน่นเปลี่ยนสถานะเป็นหยดน้ำ
ในวันที่มีอากาศหนาว เมื่อเราหายใจออกจะมีควันสีขาว ซึ่งเป็นละอองน้ำเล็กๆ เกิดจากอากาศอบอุ่นภายในร่างกายปะทะกับอากาศเย็นภายนอก ทำให้ไอน้ำซึ่งออกมาพร้อมกับอากาศภายในร่างกาย ควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำเล็กๆ มองเห็นเป็นควันสีขาว
กาต้มน้ำเดือดพ่นควันสีขาวออกจากพวยกา ควันสีขาวนั้นคือหยดน้ำเล็กๆ ซึ่งเกิดจาก อากาศร้อนภายในกาพุ่งออกมาปะทะอากาศเย็นภายนอกแล้วเกิดการอิ่มตัว ควบแน่นเป็นละอองน้ำเล็กๆ ทำให้เรามองเห็น
เมื่อเราอยู่ในรถปิดแอร์เวลาฝนตก กระจกด้านในรถเป็นฝ้า เนื่องจากอากาศในรถมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศภายนอก จึงควบแน่นเป็นละออกน้ำเล็กๆ เกาะที่ด้านในของกระจก
หลังฝนตกใหม่ๆ จะมีหมอกสีขาวลอยอยู่เหนือผิวถนน เนื่องจากอากาศเย็นด้านบนกระทบกับอากาศร้อนเหนือพื้นผิวซึ่งกำลังคายความร้อน จึงควบแน่นกลายเป็นละอองน้ำ

ภาพที่ 2 สลิงไซโครมิเตอร์

การวัดความชื้นสัมพัทธ์ใช้เครื่องมือที่เรียกว่า “ไฮโกรมิเตอร์” (Hygrometer) ซึ่งมีอยู่หลายหลากชนิด มีทั้งทำด้วยกระเปาะเทอร์มอมิเตอร์ และเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไฮโกรมิเตอร์ซึ่งสามารถทำได้เองและมีความน่าเชื่อถือเรียกว่า “สลิงไซโครมิเตอร์” (Sling psychrometer) ประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์จำนวน 2 อันวางคู่กัน โดยมีเทอร์มอมิเตอร์อันหนึ่งมีผ้าชุบน้ำหุ้มกระเปาะไว้ เรียกว่า “กระเปาะเปียก” (Wet bulb) ส่วนกระเปาะเทอร์มอมิเตอร์อีกอันหนึ่งไม่ได้หุ้มอะไรไว้ เรียกว่า “กระเปาะแห้ง” (Dry bulb) เมื่อหมุนสลิงไซโครมิเตอร์จับเวลา 3 นาที เพื่อควบคุมอัตราการระเหย แล้วอ่านค่าแตกต่างของอุณหภูมิกระเปาะทั้งสองบนตารางเปรียบเทียบ ก็จะได้ค่าความชื้นสัมพัทธ์คิดเป็นร้อยละ (%)