지구과학 ① 4-2. 절대습도, 상대습도, 이슬점, 물의 증발

▎지구과학 ① 4-2. 절대습도, 상대습도, 이슬점, 물의 증발

 

◈ 습도

 

1. 절대 습도(g/m³)

1공기 속에 포함된 수증기량을 g수로 나타낸 것을 ‘절대 습도’라고 하며, 공기 중에 수증기량이 많을수록 절대 습도가 높아진다.

▖ 절대 습도가 높아지는 경우 : 따뜻한 수면에서 증발된 수증기가 공기로 유입될 때, 비가 내릴 때 빗방울에서 수증기가 증가할 때
▖ 절대 습도가 낮아지는 경우 : 안개나 구름이 생성될 때, 서리가 내릴 때

 

 

2. 상대 습도(%)
공기의 습하고 건조한 정도를 나타내는 양으로 현재 온도에서 포화 수증기압에 대한 현재 수증기압의 비를 백분율(%)로 나타낸 것을 ‘상대 습도’라고 한다.  공기 중에 들어 있는 수증기량이 일정할 경우 상대 습도는 기온이 높아지면 낮아지고, 기온이 낮아지면 높아진다.

 

 

 

▖ 상대습도가 높으면 증발이 잘 이루어지지 않으므로 땀이 마르지 않아 습하다고 느낀다. 공기 중에 수증기량이 많아도, 즉, 절대습도가 높아도 기온이 높을수록 상대 습도가 낮아져서 건조하게 느껴진다.
▖ 하루 중에 절대 습도가 크게 변하지 않지만. 상대 습도는 기온의 일변화에 따라 낮에는 낮고, 밤에는 높다. 또 일교차가 큰 날은 상대 습도의 변화가 크고, 일교차가 작은 날은 상대 습도의 변화가 작다.

 

 

3. 이슬점(℃)
불포화된 공기 덩어리를 냉각시키면 포화 상태로 되어 수증기가 응결하기 시작하는데, 이때의 온도를 ‘이슬점’이라고 한다.
ⓐ 이슬점에서 상대 습도는 100%가 되며, 공기 중에 수증기량이 많을수록 이슬점이 높아진다.
ⓑ 일반적으로, 공기 덩어리가 이슬점 이하로 냉각되면 여분의 수증기는 응결하여 물방울로 된다.
ⓒ 공기 중에 응결핵(수증기의 응결을 도와주는 입자)이 있으면 상대습도가 100%에서 응결이 이루어지지만 응결핵이 없는 깨끗한 공기에서는 상대습도가 400%로 과포화 되어야 응결이 이루어진다. 이에 따라 구름이나 안개가 만들어진다.

 

4. 혼합비와 비습
건조 공기 1kg속에 포함되어 있는 수증기량을 g수로 나타낸 것을 ‘혼합비’라고 하고, 자연공기 1kg 속에 포함되어 있는 수증기량을 g수로 나타낸 것을 ‘비습’이라고 한다.

 

 

◈ 물의 증발
습도가 낮을수록, 기온이 높을수록, 바람이 강할수록 증발이 잘 일어난다.

 

대기가 포함할 수 있는 수증기량

다음 그림과 같이 2개의 페트리 접시에 같은 양의 물을 넣고 (가)는 수조로 덮지 않고, (나)는 수조로 덮은 채 증발하는 물의 양을 관찰한다.

 

 

㉠ 시간이 지나면 (가)페트리 접시의 물은 모두 증발하여 없어지고, (나)페트리접시의 물은 모두 증발하지 않고 조금 남는다.
㉡ (나)페트리 접시에 남아 있는 물의 양은 수조 안의 온도에 따라 달라진다. 수조 안의 온도가 높으면 페트리 접시에 남아 있는 물의 양은 적고, 온도가 낮으면 남아 있는 물의 양은 많아진다. 즉, 온도가 높으면 증발량이 많아지고 온도가 낮으면 증발량이 적다.
[결론] 일정한 부피의 공기가 포함할 수 있는 수증기의 양에는 한계가 있으며, 온도에 따라 달라진다.

 

 

그래프 해석

 

 

㉠ 포화수증기압이 같은 것 : A-C
㉡ 상대습도가 같은 것 : A-C
㉢ 절대습도가 같은 것 : B-C, A-E
㉣ 수증기압이 같은 것 : B-C, A-E 절대습도와 수증기압은 가로축을 기준을 평행하다.
㉤ E는 불포화 공기이며, E를 A방향으로 수평 이동하면 즉, 온도를 내려주면 포화상태로 되어 수증기가 응결하게 된다. 이때의 온도를 이슬점이라 한다.
㉥ 이슬점이 같은 것 : A-E, 여기에서 B와 C도 수증기압이 같으므로 이슬점이 같아 보이지만 과포화 상태는 응결핵이 없는 경우 400%이상의 상대습도를 가져야만 수증기의 응결이 이루어진다.     그러므로 B와 C는 이슬점이 같다고 볼 수 없다.
㉦ 어떤 공기 안에 수증기량이 일정할 때, 온도를 올려주면 절대습도는 일정하지만 상대습도는 낮아진다.

 

 

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