Messgrößen

Autor: Hans-Jürgen Schwarz

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Abstract

Zur Kennzeichnung des Feuchtegehaltes in der Luft werden die Messgrößen Taupunkt, Sättigungsfeuchte, relative Luftfeuchte und absolute Luftfeuchte sowie der Feuchtegrad benutzt.

Taupunkt

Die Taupunkttemperatur ist die Temperatur bei konstantem Luftdruck und konstantem Wasserdampfgehalt der Luft, bei der die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist, d.h. durch weitere Zufuhr von Wasserdampf oder Abkühlung der Luft tritt Kondensation ein. Der gesättigte Zustand bleibt dabei erhalten. Die Taupunkttemperatur ist der Wasserdampfsättigungstemperatur gleichzusetzen und kann bei Normaldruck 100ºC nicht übersteigen.

Sättigungsfeuchte

Unter der Sättigungsfeuchte versteht man die bei einer bestimmten Temperatur in einem Kubikmeter Luft maximal mögliche Wasserdampfmenge.

Relative Luftfeuchte

Als relative Luftfeuchte wird das Verhältnis zwischen dem in der Luft vorhandenen Wasserdampfteildruck (P_w) und dem maximal möglichen Wasserdampfdruck, also dem Wasserdampfsättigungsdruck (Ps) bei der betreffenden Temperatur bezeichnet

Unter der relativen Feuchte RH versteht man das Verhältnis der in der Luft tatsächlich enthaltenen zur maximal möglichen Masse an Wasserdampf.

Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle RH = 100\cdot\frac{P_W}{P_s(T)}[\text{\%}]}

Die relative Luftfeuchte ist eine dimensionslose Größe. Sie ist eine Verhältniszahl und wird in % angegeben. Da der Sättigungsdruck nur von der Lufttemperatur abhängt, ist damit auch die relative Luftfeuchte temperaturabhängig. Die relative Luftfeuchte nimmt ab, wenn die Temperatur steigt und umgekehrt.

Auch bei negativen Temperaturen enthält die Luft Wasserdampf. Eis kann ohne zu schmelzen direkt in den Gaszustand übergehen. Man nennt diesen Vorgang Sublimation. Im Winter kann so z.B. der Schnee verschwinden, auch wenn die Temperatur nie über 0ºC steigt. Ebenso kann Wasserdampf bei tiefen Temperaturen direkt durch Sublimation in den festen Zustand übergehen (Rauhreif, Graupeln).

Tabelle 1: Einfluss einer Temperaturschwankung von +/- 1°C bei verschiedenen Temperaturen und Feuchten (die Änderung der RF ist nicht symmetrisch)

RF\T	10°C	20°C	30°C	50°C	70°C
10,00%	± 0,7 %	± 0,6 %	± 0,6 %	± 0,5 %	± 0,5 %
50,00%	± 3,5 %	± 3,2 %	± 3,0 %	± 2,6 %	± 2,3 %
90,00%	 6,3 %	± 5,7 %	± 5,4 %	± 4,6 %	± 4,1 %

Bei Temperaturen unter 0°C unterscheidet sich der Wasserdampfdruck über flüssigem Wasser (unterkühlt) von dem über Eis.

Tabelle 2: Die relative Luftfeuchte und ihre Abhängigkeiten

Temperatur [°C]	bei 960 hPa bei relativer Luftfeuchte: [g/m³]			bei 1013 hPa [g/m³]
	100% r.F.	80% r.F.	50% r.F.	100% r.F.
30	29	23,2	14,5	30,4
20	16,5	13,2	8,25	17,3
10	9,0	7,2	4,5	9,4
0	4,6	3,7	2,3	4,8

Mischungsverhältnis

Das Mischungsverhältnis X oder Feuchtegrad in [g/kg] gibt das Verhältniss der Wasserdampfmasse zur Masse der trockenen Luft an.

${\displaystyle$RH=100\cdot {\frac {\text{Masse des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes}}{\text{Masse der trockenen Luft}}}[{\frac {g}{kgLuft}}]}

Absolute Feuchte

Die absolute Feuchte aF gibt diejenige Wasserdampfmenge an, die in einem bestimmten Luftvolumen enthalten ist.

Unter der absoluten Feuchte aF versteht man die in einem Kubikmeter Luft tatsächlich enthaltene Wasserdampfmenge.

${\displaystyle$RH=100\cdot {\frac {\text{Masse des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes}}{\text{Volumen der feuchten Luft}}}[{\frac {g}{m^{3}}}]}

Die Maßeinheit für die absolute Feuchte ist g/m³. Die Messung der absoluten Feuchte hat den Vorteil, dass sie die tatsächlich vorhandene Wassermenge, z. B. in einem Gas unabhängig von der Temperatur, widerspiegelt.

Die Beziehungen zwischen Temperatur, absolutem Feuchtegehalt und relativer Luftfeuchte werden im sogenannten Mollier-Diagramm dargestellt.

Will man den Feuchtezustand der Luft angeben, so ist es wegen der starken Temperaturabhängigkeit notwendig, neben der relativen Luftfeuchte auch die Temperatur zu nennen.

Beispiel: 25 ºC warme Luft kann maximal 23 g/m³ Wasserdampf enthalten, dann ist sie gesättigt. Enthält sie nur 11,5 g/m³, dann beträgt die relative Luftfeuchte 50% RH.

Der Wasserdampfgehalt der Luft ist nicht nur von der Lufttemperatur, sondern auch in geringerem Maße vom Luftdruck abhängig. Dieser schwankt je nach Wetterlage mit der Höhe der Messstelle über NN und mit der geographischen Breite des Messortes.

relative humidity /relative Luftfeuchte

unmittelbarer Übergangs eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, ohne sich vorher zu verflüssigen

relative Luftfeuche