हवा में जलवाष्प
समुद्र, नदी और गीले कपड़ों का पानी धीरे-धीरे वाष्प बन जाता है। वाष्प गैस के रूप में पानी है, जो दिखता नहीं और हवा में मिल जाता है। कोहरा और बादल वाष्प नहीं हैं, वे पानी की बहुत छोटी बूँदें हैं।
निरपेक्ष आर्द्रता एक घन मीटर हवा में वाष्प का द्रव्यमान है। इसकी इकाई g/m³ है। सूखे दिन यह 5 g/m³ हो सकती है, नम दिन 20 g/m³।
संतृप्त वाष्प: जब हवा भर जाए
एक तापमान पर हवा सीमित वाष्प ही रख सकती है। जब वह अधिकतम रख ले तो वाष्प संतृप्त कहलाती है। तब पानी से निकलने वाले अणु और वापस लौटने वाले अणु बराबर होते हैं, यानी कुल वाष्पन रुक जाता है।
यह सीमा तापमान के साथ बढ़ती है। 0 °C पर 1 m³ में लगभग 4.8 g, 20 °C पर लगभग 17.3 g और 30 °C पर लगभग 30.4 g वाष्प रह सकती है। गर्म हवा बड़ी बस है।
सापेक्ष आर्द्रता
सापेक्ष आर्द्रता (RH) बताती है कि हवा कितनी भरी है:
RH = (1 m³ में अभी की वाष्प) ÷ (उस तापमान पर 1 m³ की अधिकतम वाष्प) × 100%
RH 100% यानी संतृप्त हवा, RH 50% यानी आधी भरी। 70% से ऊपर हवा चिपचिपी लगती है, क्योंकि पसीना सूख नहीं पाता। 30% से कम RH में त्वचा और होंठ सूखते हैं।
वाष्प बढ़ाए बिना हवा गर्म करें तो निरपेक्ष आर्द्रता वही रहती है, पर RH घट जाती है। ठंडा करने पर उलटा होता है।
ओसांक
ओसांक वह तापमान है जिस तक हवा को ठंडा करने पर उसकी वाष्प संतृप्त हो जाती है। इससे नीचे बची वाष्प संघनित होकर बूँदें बनती है: सुबह घास पर ओस, धुंध, कोहरा, ठंडी बोतल पर बूँदें।
उदाहरण: जिस हवा में 9.4 g/m³ वाष्प है उसका ओसांक 10 °C है, क्योंकि 10 °C की हवा ठीक 9.4 g/m³ रख सकती है। ऊँचा ओसांक यानी नम हवा।
आर्द्रता मापना: हाइग्रोमीटर और साइक्रोमीटर
संघनन हाइग्रोमीटर एक चमकती सतह को तब तक ठंडा करता है जब तक उस पर ओस न आ जाए। वह तापमान ओसांक है और तालिका से RH मिल जाती है।
साइक्रोमीटर में दो थर्मामीटर होते हैं। एक सूखा। दूसरे का बल्ब गीले कपड़े में लिपटा है। कपड़े से पानी उड़ता है तो वह ठंडा होता है। सूखी हवा में वाष्पन तेज़ है, इसलिए गीला थर्मामीटर काफ़ी कम पढ़ता है। नम हवा में दोनों पाठ्यांक पास-पास रहते हैं। अंतर से तालिका देखकर RH मिलती है। बाल हाइग्रोमीटर में एक बाल नम हवा में लंबा हो जाता है।
करके देखिए: गिलास पर ओस
गिलास में पानी और बर्फ़ डालिए। दो मिनट रुकिए। गिलास के बाहर बूँदें आ जाएँगी। पानी कहाँ से आया? हवा से। ठंडे गिलास ने पास की हवा को उसके ओसांक से नीचे ठंडा कर दिया। अब यही सूखे सर्दी के दिन करिए: बूँदें देर से आएँगी, क्योंकि ओसांक कम है। पहले अनुमान लगाइए, फिर जाँचिए।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- निरपेक्ष आर्द्रता = वाष्प का द्रव्यमान ÷ हवा का आयतन (g/m³)
- सापेक्ष आर्द्रता RH = वाष्प घनत्व ÷ संतृप्त वाष्प घनत्व × 100%
- ओसांक: वह तापमान जहाँ संतृप्त वाष्प घनत्व = अभी का वाष्प घनत्व
- कमरे में वाष्प का द्रव्यमान = निरपेक्ष आर्द्रता × आयतन
हल किए गए उदाहरण
1. 20 °C की हवा में 8 g/m³ वाष्प है। 20 °C पर संतृप्त हवा में 17.3 g/m³ होती है। RH निकालिए।
RH = 8 ÷ 17.3 × 100 ≈ 46%।
2. 25 °C पर संतृप्त हवा में 23 g/m³ वाष्प होती है। RH 60% है। निरपेक्ष आर्द्रता निकालिए।
वाष्प = 0.60 × 23 = 13.8 g/m³।
3. हवा में 9.4 g/m³ वाष्प है। 10 °C पर संतृप्त हवा में 9.4 g/m³ होती है। ओसांक क्या है?
हवा 10 °C पर संतृप्त होती है, इसलिए ओसांक 10 °C है।
4. 50 m³ का कमरा 20 °C पर है और RH 50% है। उसमें कितनी वाष्प है? (संतृप्त: 17.3 g/m³)
निरपेक्ष आर्द्रता = 0.5 × 17.3 = 8.65 g/m³। द्रव्यमान = 8.65 × 50 ≈ 432 g।
5. 30 °C की हवा में 12.8 g/m³ वाष्प है। RH और ओसांक निकालिए। (30 °C पर संतृप्त: 30.4 g/m³; 15 °C पर: 12.8 g/m³)
RH = 12.8 ÷ 30.4 × 100 ≈ 42%। 15 °C की हवा ठीक 12.8 g/m³ रखती है, इसलिए ओसांक 15 °C।
6. 30 °C पर 1 m³ संतृप्त हवा (30.4 g) 20 °C तक ठंडी होती है (क्षमता 17.3 g/m³)। कितना पानी संघनित होगा?
30.4 − 17.3 = 13.1 g पानी बूँदें बनेगा।
आम गलतियाँ
- सापेक्ष आर्द्रता को वाष्प का द्रव्यमान समझना। वह तो हवा की क्षमता का प्रतिशत है।
- कोहरे या केतली की भाप को वाष्प कहना। वे पानी की छोटी बूँदें हैं। वाष्प अदृश्य होती है।
- यह सोचना कि हवा गर्म करने से पानी बढ़ता है। गर्म करने से सिर्फ़ क्षमता बढ़ती है, इसलिए RH घटती है।
- इकाइयाँ गड़बड़ाना: निरपेक्ष आर्द्रता g/m³ में, सापेक्ष आर्द्रता % में।