Humidité relative – Comment est-elle définie et calculée ?

Avant de se familiariser avec les paramètres d'humidité, il faut tout d'abord comprendre les pressions partielles. Nous commençons notre voyage au bord de la mer, en dessinant un carré d'un mètre dans le sable. Maintenant, imaginez une colonne d'air qui s'élève dans l'atmosphère pour arriver dans l'espace. Elle a une masse d'environ 10 300 kg. Cette masse d'air génère une pression hydrostatique à une force de 101 325 Newtons par mètre carré.

Ceci définit une unité de pression appelée Pascal [Pa] : Newtons par mètre carré. C'est la pression totale. L'air que nous respirons est un mélange de gaz, composé principalement d'azote (N₂), d'oxygène (O₂), de vapeur d'eau (H₂O), d'argon (Ar) et de dioxyde de carbone (CO₂). Ces composants peuvent être exprimés au moyen de la loi des pressions partielles de Dalton :

Le composant dont la concentration varie le plus est la vapeur d'eau. Elle joue un rôle important en météorologie et pour le climat, dans de nombreux processus industriels, tout comme dans d'autres aspects de notre vie quotidienne. 

Sur terre, l'eau existe sous trois différentes formes : solide, liquide et gazeuse. La quantité maximum d'eau sous forme gazeuse est déterminée par la température : plus la température est élevée, plus la pression partielle de la vapeur d'eau est élevée. Autrement dit, il y a davantage d'eau dissoute dans l'air. La pression de vapeur d'eau maximum à une température spécifique est appelée la pression de vapeur saturante de l'eau. La pression de la vapeur d'eau ne peut pas dépasser cette limite. Pour démontrer ce fait, il suffit de jeter un œil sur les nuages. Les nuages se forment quand la pression de vapeur saturante de l'eau a été atteinte et que l'environnement ne peut plus maintenir l'eau dans sa phase vaporeuse. Autrement dit, elle condense pour former de fine gouttelettes que nous appelons la pluie.

L'humidité relative (% HR) est un concept qui définit le pourcentage de la vapeur d'eau à cette température, par rapport au point de saturation. Quand il pleut, il est évident qu'on a 100 % HR dans les nuages où se forment les gouttelettes. Alors que les instruments et les technologies disponibles se sont améliorés significativement au fil des ans, la météo continue toujours à nous surprendre. Nous autres, êtres humains, avons tendance à essayer de contrôler notre environnement, ce qui nous a permis de faire de grandes avancées dans le développement technologique et industriel. Nous sommes capables de créer des environnements contrôlés en fonction de nos besoins, que ce soit pour sécher le linge ou fabriquer des produits à l'aide d'une technologie de pointe, à partir de matériaux extrêmement sensibles.

Qu'est-ce qu'un T-shirt en coton mouillé, les sels conducteurs utilisés dans la fabrication de batteries au lithium et un capteur polymère capacitif à couche mince HUMICAP^®ont en commun ? Et bien, ce sont tous des matières hygroscopiques, ce qui signifie qu'elles attirent les molécules d'eau contenues dans leur environnement immédiat jusqu'à l'obtention d'un équilibre. Ici, l'humidité relative joue un rôle important car la concentration de l'humidité d'équilibre d'une matière est étroitement liée au niveau d'humidité relative. Heureusement, je peux être certain que la batterie de mon téléphone portable a été fabriquée dans un environnement contrôlé et qu'elle est protégée de manière à tolérer des éclaboussures occasionnelles. Mais qu'en est-il du T-shirt en coton mouillé sous la pluie ? Il ne séche pas bien dehors tant qu'il pleut – même si je le protège de la pluie. Pourtant, je peux nettement accélérer la vitesse de séchage du T-shirt en le mettant dans un sèche-linge. Pourquoi le T-shirt sèche t-il plus rapidement à haute température ? Y a-t-il moins d'humidité dans le sèche-linge ? On peut répondre rapidement à cette question en affirmant que l'air est relativement plus sec à haute température. Autrement dit, l'humidité relative contenue à l'intérieur du sèche-linge est inférieure. C'est pourquoi, le T-shirt en coton cherche à trouver son équilibre par rapport à son environnement et sèche.

L'humidité relative est le rapport entre la pression de la vapeur d'eau et la pression de vapeur saturante à une température donnée. Si vous désirez approfondir vos connaissances et calculer l'humidité relative, les quantités qui s'y rapportent et de nombreux autres paramètres de l'humidité, téléchargez notre eBook technique sur les formules de conversion.