Luftfeuchtigkeit

Die maximale Menge an Wasser die von der Luft aufgenommen werden kann steigt mit der Temperatur.

Als Luftfeuchtigkeit wird der Anteil an Wasser bezeichnet der in der Luft gebunden ist, also kein flüssiges Wasser wie Tropfen in Regen oder Nebel.

Für die Angabe des Wassergehaltes in Luft gibt es zwei Möglichkeiten.

• Absolute Luftfeuchtigkeit: $f$
  Gibt die Masse $m_\mathrm{W}$ an Wasserdampf in einem bestimmten Volumen Luft $V$ an.

$$ f = \frac{m_\mathrm{W}}{V} \quad \left[\frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^3}\right] $$

• Relative Luftfeuchtigkeit: $\varphi$
  Ist das Verhältnis von absoluter Luftfeuchtigkeit $f$ zu der maximal möglichen Luftfeuchtigkeit $f_\mathrm{max}$, die die Luft bei einer bestimmten Temperatur und Druck aufnehmen kann, bevor es zu Tröpfchenbildung kommt.

$$ \varphi = \frac{f}{f_\mathrm{max}} \quad \left[ \% \right] $$ Je höher die Temperatur und je kleiner der Druck der Luft, desto mehr Wasserdampf kann diese aufnehmen.

Besitzen Wassermoleküle innerhalb einer Flüssigkeit eine genügend hohe kinetische Energie, so können diese die Flüssigkeit verlassen und in die Luft übergehen. Diese Moleküle in der Luft werden als Wasserdampf und dieser Prozess als Verdunstung bezeichnet, oder auch Verdampfung. Beim Verdampfen nimmt die verdampfende Flüssigkeitsmenge kinetische Energie mit, die als Verdampfungswärme bezeichnet wird. Die zurückbleibende Flüssigkeit ist um diesen Energiebetrag kälter als vorher. Dies ist der Grund warum wir Menschen durch Schwitzen gekühlt werden.

Treffen Wassermoleküle aus der Luft auf die Oberfläche einer Flüssigkeit, so können diese in die Flüssigkeit aufgenommen werden, dies wird als Kondensation bezeichnet. Ganz allgemein spricht man von Kondensation immer dann, wenn ein Gas den Aggregatzustand zu flüssig wechselt. Kondensation kann auch an Oberflächen (z.B. Fensterscheiben) und kleinen Partikeln (z.B. Meeressalz oder Staub), sogenannten Kondensationskeimen, stattfinden, was zur Wolkenbildung führt. Umgekehrt als bei der Verdunstung, erwärmt die Kondensation die Flüssigkeit bzw. das Objekt auf dem es Kondensiert. Dies erwärmt auch die umliegende Luft und sorgt damit in der Atmosphäre für Aufwind.

Der Taupunkt ist im p-T-Diagramm eine Linie die zwischen dem Tripelpunkt und dem kritischen Punkt verläuft.

Hat die Luft eine relative Feuchte von 100%, so verdampft gleich viel Wasserdampf wie kondensiert, es herrscht ein Gleichgewicht das als Taupunkt bezeichnet wird. Senkt man im Taupunkt die Temperatur, oder erhöht den Druck, so sinkt $f_\mathrm{max}$ und die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Es kommt zu einer stärkeren Kondensation und vorhandene Wassertropfen wachsen an bis wieder ein Gleichgewicht eingetreten ist.