Como variam (a) a umidade absoluta (também chamada de umidade específica) e (b) a umidade relativa do ar de uma sala bem vedada quando o ar é aquecido? E quando o ar é resfriado?

Passo 1

O enunciado pergunta como variam (a) a umidade absoluta (ou umidade específica) e (b) a umidade relativa numa sala bem vedada quando o ar é aquecido e quando é resfriado. O conteúdo envolve conceitos de psicrometria, em especial as definições de umidade específica e de umidade relativa, e sua dependência da temperatura.

Passo 2

Definimos os dois indicadores:
\omega = \frac{m_v}{m_a},
onde m_v é a massa de vapor d’água e m_a é a massa de ar seco (umidade específica), e
\varphi = \frac{p_v}{p_{\mathrm{sat}}(T)},
onde p_v é a pressão parcial de vapor d’água no ar e p_{\mathrm{sat}}(T) é a pressão de saturação à temperatura T (umidade relativa).

Passo 3

Análise do aquecimento em sala vedada
Como a sala é vedada, não há troca de massa de vapor com o exterior e, enquanto não houver condensação ou evaporação em superfícies internas, teremos m_v e m_a constantes, logo
\omega = \text{constante}.
Por outro lado, ao aquecer, p_{\mathrm{sat}}(T) cresce (pois a capacidade do ar de reter vapor aumenta), enquanto p_v permanece constante, de modo que
\varphi = \frac{p_v}{p_{\mathrm{sat}}(T)} \quad\longrightarrow\quad \text{diminui}.

Passo 4

Análise do resfriamento acima do ponto de orvalho
Se o ar for resfriado, m_v e m_a continuam constantes até que a temperatura atinja o ponto de orvalho T_{\mathrm{po}}. Nesse intervalo,
\omega = \text{constante}, \qquad p_{\mathrm{sat}}(T)\downarrow \quad\Longrightarrow\quad \varphi = \frac{p_v}{p_{\mathrm{sat}}(T)} \quad\longrightarrow\quad \text{aumenta}.

Passo 5

Análise do resfriamento abaixo do ponto de orvalho
Ao resfriar além de T_{\mathrm{po}}, o vapor em excesso condensa em superfícies, reduzindo m_v. Por isso:
\omega = \frac{m_v}{m_a} \quad\longrightarrow\quad \text{diminui},
enquanto o ar permanece saturado, ou seja,
\varphi = 1{,}0 \quad(\text{100\%}),
para toda temperatura abaixo do ponto de orvalho.

Resposta

(a) Umidade absoluta \omega:
  • Ao aquecer sem condensação, \omega permanece constante.
  • Ao resfriar até o ponto de orvalho, \omega também permanece constante; abaixo do ponto de orvalho, \omega diminui devido à condensação.
(b) Umidade relativa \varphi:
  • Ao aquecer, \varphi diminui (pois p_{\mathrm{sat}}(T) cresce e p_v fica constante).
  • Ao resfriar, \varphi aumenta até 100\%; abaixo do ponto de orvalho, \varphi mantém-se em 100\% (saturado), com condensação do excesso de vapor.

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