Lo psicrometro è uno dei più semplici e diffusi strumenti per la misura della umidità dell'aria. Esso consiste in due termometri a mercurio, uno a bulbo secco che misura la temperatura dell'aria e l'altro a bulbo umido ovvero con il bulbo a contatto con una garza bagnata e quindi misura una temperatura inferire a causa dl calore assorbito dall'evaporazione dell'acqua.
Dal confronto delle due temperature si può risalire al valore della umidità relativa e del punto di rugiada. Vediamone in dettaglio i principi di funzionamento.
Questo è un esperimento che si può fare in casa: prendiamo un barattolo di vetro con il tappo e riempiamolo per metà d'acqua. Mettiamo al suo interno un barometro (senza immergerlo nell'acqua) e chiudiamo il barattolo.
Dopo alcuni minuti la pressione sarà aumentata mentre il livello dell'acqua sarà diminuito.
L'effetto non è molto visibile ma con strumenti sensibili può essere misurato.
La ragione di ciò è la seguente, appena chiuso il barattolo, l'acqua che evapora non può uscire all'esterno e quindi deve aumentare la pressione della parte occupata dall'aria. L'acqua non riuscirà ad evaporare completamente, come sarebbe accaduto a barattolo aperto, si arriverà ad uno stato in equilibrio dinamico durante il quale la quantità di acqua evaporata sarà uguale alla quantità di acqua condensata (cioè che torna ad essere liquida).
Quando l'evaporazione raggiunge l'equilibrio, la massa di aria dentro il barattolo non può contenerne altra. Tanta ne evapora quanta ne condensa e quindi l'umidità relativa dell'aria è del 100%.
La quantità d'acqua che può essere contenuta dall'aria dipende dalla temperatura, se scaldo il barattolo altra acqua evapora aumentando la quantità di acqua sotto forma di vapore, l'umidità sarà ancora del 100%. Se la raffreddo, un po' di acqua condensa fino a quando l'umidità relativa torna ad essere del 100%.
Per evaporare l'acqua assorbe calore dall'ambiente circostante. In estate gli alberi fanno evaporare molta acqua ettraverso le foglie, questo raffredda l'ambiente circostante. Per tale motivo quando si entra in un bosco per ripararsi dal Sole, si prova una sensazione di fresco maggiore di quando ci ripariamo sotto una tettoia o simili (in realtà sottto la tettoia intervengono anche altri fattori che determinano la minore sensazione di frescura).
Mettiamo ora un fazzoletto bagnato dentro il barattolo. Dopo aver atteso che la pressione sia aumentata nuovamente (dato che per mettere il fazzoletto abbiamo aperto il barattolo), guardiamo cosa succede al fazzoletto: esso rimane bagnato, non riesce ad asciugarsi!
Infatti dentro il barattolo l'umidità è del 100% quindi tanta acqua evapora tanta ne condensa anche sul fazzoletto. Se aumento la temperatura, inizialmente il fazzoletto si asciuga per poi tornare a bagnarsi. Cosa succede? Aumentando la temperatura permetto all'aria di contenere più acqua, questa evapora sia dal fondo che dal fazzoletto. Quando l'umidità è nuovamente al 100% il fazzoletto rimane bagnato.
Se ripeto l'esperimento con poca acqua e aumento pian piano la temperatura, quando questa è evaporata tutta, anche il fazzoletto comincia ad asciugarsi. Infatti aumentando la temperatura, quando non ci sarà più acqua sul fondo, questa dovrà evaporare dal fazzoletto. Posso così variare l'umidità relativa: dato che la quantità d'acqua è costante e l'aria calda ne contiene di più, deve diminuire l'umidità relativa all'aumentare della temperatura.
Se potessimo misurare la temperatura del fazzoletto, vedremmo come questa varia (diminuisce rispetto a quella dell'aria chiusa nel barattolo) mentre evapora l'acqua.
Lo psicrometro utilizza questo fenomeno, mettendo uno dei due termometri a contatto con una garza inumidita, la differenza di temperatura mi dice quanto calore e quindi quanta acqua sta evaporando in quell'istante. Naturalmente evapora più velocemente se l'umidità relativa è bassa mentre rallenta fino a fermarsi (in realtà tanta ne evapora quanto ne condensa) quando l'umidità è vicina al 100%.
Attraverso una tabella detta tabella psicrometrica è possibile mettere in relazione la differenza di temperatura dei due termometri con l'umidità relativa.
A questo punto siamo pronti per capire che cos'è la temperatura di rugiada: essa è la temperatura alla quale l'umidità contenuta nell'aria comincia a condensare. Torniamo all'esempio del barattolo. Se ho messo poca acqua questa sarà evaporata tutta e l'umidità relativa varia al variare della temperatura. Se metto lo psicrometro nel barattolo, posso misurare l'umidità relativa oltre alla temperatura dell'aria contenuta nel barattolo. In particolare se inizio a raffreddare il barattolo vedrò che le due temperature si abbassano, quella del termometro asciutto più velocemente di quella del termometro bagnato e convergeranno alla stessa temperatura quando l'umidità relativa sarà del 100%.
In queste condizioni infatti, non evapora più l'acqua dalla garza e quindi non può raffreddarsi. La temperatura misurata dai due termometri è la temperatura di rugiada.
Se abbasso ancora la temperatura, l'acqua comincierà a condensarsi. Vedrei all'interno del barattolo formarsi una tenue nebbia (come quando soffio dentro un frigorifero) che aumenta al diminuire la temperatura dell'aria.
È importante conoscere la temperatura di rugiada per una certa massa d'aria. Questo permette infatti di prevedere se la notte si formerà la nebbia o se si formeranno le nubi ecc.


Vediamo ora come farsi lo psicrometro in casa.

È necessario acquistare due termometri a mercurio uguali e che segnano la stessa temperatura come osservato nella pagina dedicata misura della temperatura .
Ad uno dei due termometri montiamo in prossimità del bulbo un contenitore dove mettere l'acqua (distillata!) e nel quale inzuppare la garza.
Dopo aver atteso che la garza sia ben imbevuta, si dovrebbe vedere la differenza di temperatura indicata dai due termometri, per velocizzare la misura si può utilizzare un piccolo ventilatore che velocizza l'evaporazione senza, naturalmente, influire sulla correttezza della misura. È bene non rimanere a lungo vicino allo psicrometro e non soffiarvi sopra. Infatti il nostro corpo e il nostro respiro, producono molto calore e vapor d'acqua che modificherebbero la misura indicando una umidità relativa differente.
Vediamo adesso come si utilizza.
Dopo aver visto che la temperatura del termometro a bulbo bagnato si stabilizza, scriviamo le due temperature misurate. Supponiamo di misurare 20 C sul termometro asciutto e 18 C su quello bagnato.
Un metodo veloce per stabilire l'umidità è di togliere da 100 tanti 5 quanti sono i gradi di differenza di temperatura:
20-18=2
2X5=10
100-10=90
Quindi l'umidità relativa è circa il 90%.
Per una stima precisa si deve utilizzare la tabella psicrometrica dove nella prima colonna andiamo a cercare la temperatura di bulbo bagnato e nella prima riga i gradi di differenza. Con l'esempio precedente, dove 20 è la temperatura a bulbo bagnato e 2 i gradi di differenza, trovo un valore per l'umidità relativa dell' 81%. L'errore che compio utilizzando il metodo dei 5 è circa del 10%.
Oltre all'uso della tabella si può utilizzare anche la carta psicrometrica o diagramma di Molier da dove si possono ricavare l'umidità relativa e la temperatura di rugiada. L'uso di questo strumento esula da questa trattazione ma per chi vuole approfondire questo e altri argomenti, segnalo alcuni link:
temperatura di rugiada
carta psicrometrica o diagramma di Molier in .pdf da scaricare
temperatura, umidità e carta psicrometrica (in inglese)