L’air humide : un mélange d’air sec et de vapeur d’eau.

Définition et composition

L’air que nous respirons est essentiellement composé par de l’air sec sensiblement dans les proportions suivantes et de vapeur d’eau dont la quantité dépend de la température et des apports d’humidité :

Dans le tableau précédent p_ve est la pression partielle de vapeur d’eau et p_ah la pression de l’air humide (donc la pression totale ou la pression atmosphérique).

Teneur en humidité ou humidité absolue

L’air humide est parfaitement défini par sa température et par la masse d’eau qu’il contient. Si l’on note x (en kilogramme par kilogramme d’air sec) cette masse de vapeur d’eau, la masse du mélange est alors de (1+x) kg. La teneur en humidité x est dite humidité absolue ; sa valeur reste constante même si la température de l’air varie sous réserve que celle-ci reste supérieure à la température du point de rosée.

X = 0,6221 p_ve/(p_ah – p_ve) en kg de vapeur d’eau par kg d’air sec.

L’humidité relative de l’air et son degré de saturation :

La seule connaissance de l’humidité absolue de l’air n’est pas suffisante pour connaître l’état de l’air. Nous ne pouvons en déduire que sa température minimale correspondant à celle du point de rosée. Toute température supérieure à ce point étant envisageable. Il existe pour chaque température de l’air, une quantité maximale de vapeur d’eau, que celui-ci peut contenir.

Entre l’absence totale de vapeur d’eau (invisible à l’œil nu), situation jamais réalisée dans l’atmosphère, et la saturation, on peut imaginer une échelle de valeurs (humidité relative) : 100 % correspondent à la saturation et 0 % à une atmosphère « idéale » totalement privée de vapeur d’eau.

Cette échelle existe, c’est le rapport à une température donnée entre la quantité d’eau effectivement contenue dans l’air et la quantité maximale qu’il pourrait contenir à la même température. De façon plus formelle le taux d’humidité (ou humidité relative) est le rapport de la pression partielle de vapeur d’eau à la pression partielle de cette même vapeur d’eau, mais à saturation.

j = p_ve / p_ve,s avec j humidité relative, p_ve pression partielle de la vapeur d’eau et p_ve,s pression partielle de la vapeur d’eau à saturation.

L’humidité relative peut être exprimée en pourcentage en multipliant le rapport précédant par 100. La température correspondant à une humidité relative de 100% ou j = 1, est appelée température de point de rosée ou plus communément température de rosée ou encore simplement point de rosée.

Le passage de l’humidité absolue à l’humidité relative peut se faire par la formule suivante :

j = (x.p_ah)/(0,6221+x)p_ve,s

Le degré de saturation est égal au rapport de l’humidité absolue contenue dans de l’air, à l’humidité absolue que ce même air, à la même température, pourrait contenir à saturation.

y = x/x_s y degré de saturation, x humidité absolue de l’air considéré et x_s humidité absolue de l’air considéré s’il était à saturation.

y = j (p_ah-p_ve,s)/(p_ah-j.p_ve,s)

Si la température de l’air reste inférieure à 10°C, sous une pression atmosphérique normale, on peut admettre que y est sensiblement égale à j.

A titre de repère :

Diagramme de Mollier ou diagramme de l'air humide:

Les deux axes principaux représentent en abscisse la température, en ordonnée l'humidité absolue en gramme par kilogramme d'air sec.

Le refroidissement d'une masse d'air à 16°C et 99% d'humidité relative (point A), jusqu'à 11°C (point B) en passant sur une batterie froide à 8°C avec un débit volumique de 0,03 mètre cube par seconde, se traduit par une baisse de l'humidité absolue de 11,24 à 8,16 grammes par kilogramme d'air sec, soit une quantité d'eau condensée de 371,5 grammes par heure.

Le tableau suivant résume les principaux paramètres physiques résultant de ce refroidissement.