Defina:
Umidade específica.
Umidade específica.
Passo 1
O enunciado pede uma definição: “Defina: Umidade específica.”
Informações fornecidas: nenhum dado numérico, apenas a solicitação de definir o termo “umidade específica”. A tarefa é explicar o que é essa grandeza, dar a fórmula, explicar cada símbolo, relacioná‑la com grandezas próximas (por exemplo, razão de mistura), mostrar unidades usuais e exemplificar cálculo passo a passo.
Informações fornecidas: nenhum dado numérico, apenas a solicitação de definir o termo “umidade específica”. A tarefa é explicar o que é essa grandeza, dar a fórmula, explicar cada símbolo, relacioná‑la com grandezas próximas (por exemplo, razão de mistura), mostrar unidades usuais e exemplificar cálculo passo a passo.
Passo 2
Definição direta e intuitiva: a umidade específica é a fração da massa total do ar que corresponde ao vapor d’água. Em palavras simples: se você pegar um certo pedaço de ar e separar o vapor d’água do resto, a umidade específica diz qual parte da massa total desse pedaço de ar é só vapor. Isso serve para caracterizar quão “úmido” está o ar de forma objetiva e conservativa em processos adiabáticos sem troca de massa.
Passo 3
Fórmula básica e explicação de cada símbolo. A umidade específica é dada por
onde:
é a massa do vapor d’água na amostra de ar (em
, por exemplo),
é a massa do ar seco na mesma amostra (em
),
é a massa total da mistura ar seco + vapor (em
).
Portanto, é uma razão adimensional (unidade
), frequentemente expressa como número fracionário ou em
multiplicando por
.
Portanto,
Passo 4
Interpretação prática da fórmula. Se
(ou
), isso significa que em cada
da mistura total de ar há
de vapor d’água (ou
de vapor por kg de ar total). Note que
sempre varia entre
e
, mas valores típicos na atmosfera são bem baixos: perto da superfície
costuma estar entre
e
(ou
a
).
Passo 5
Relação com a razão de mistura (mixing ratio). A razão de mistura
é definida por
A partir das definições de
e
podemos relacioná‑las. Substituindo
em
:
Invertendo,
Explicação:
mede o vapor por unidade de ar seco, enquanto
mede o vapor por unidade do ar total. Para pequenas quantidades de vapor (
) temos a aproximação útil
pois
.
Passo 6
Cálculo a partir da pressão parcial do vapor. Muitas vezes medimos a pressão parcial do vapor
e a pressão total
. Usando a aproximação dos gases ideais e as massas molares, a razão de mistura pode ser escrita como
onde
é a razão das massas molares
com
massa molar da água e
massa molar do ar seco. A partir daí, a umidade específica é
Expliquei por que aparece
: é porque, através da lei dos gases ideais, massas se relacionam com pressões por razões molares.
Passo 7
Explicação das variáveis na fórmula com pressão:
é a pressão parcial do vapor d’água (por exemplo, em
ou
),
é a pressão total do ar úmido (mesma unidade que
),
é adimensional. A fórmula
é útil porque muitas estações medem
(ou a umidade relativa) e
, permitindo calcular
sem medir massas diretamente.
Passo 8
Exemplo numérico passo a passo (faça sem calculadora para treinar o procedimento mental). Suponha
e
. Usando
:
Primeiro calcule o numerador:
Primeiro calcule o numerador:
Depois o denominador:
Logo
ou seja
, que também é cerca de
. Interpretação: numa amostra total de
de ar há cerca de
de vapor d’água.
Passo 9
Observações práticas e dicas para prova:
- Sempre deixe claro se
deve ser entregue em (fracionário) ou em (multiplicar por ). Em muitas provas meteorológicas usam . - Se lhe derem a razão de mistura
e pedirem , use . Para muito pequeno (ex.: ) você pode aproximar , mas só faça isso se a prova aceitar aproximações. - Se lhe derem umidade relativa
e temperatura, primeiro calcule usando a pressão de saturação : (com em fração), depois use a fórmula com pressões para obter .
Resposta
A umidade específica é a razão entre a massa do vapor d’água e a massa total da mistura ar seco + vapor, dada por
(unidade
), e que pode ser expressa em função da pressão de vapor como
com
.