Temperatura di bulbo umido

Posted on 3 settembre 2022. Filed under: Senza categoria |

Con questo articolo inizia una nuova serie di articoli dedicata alla fisica dell’atmosfera e alla termodinamica.

Spiegherò un pò in teoria di cosa si va a trattare, poi le formule di calcolo e infine si costruirà un programmino in VB.NET per l’elaborazione e il calcolo.

Oggi partirò dalla temperatura di bulbo umido.

Già immagino le vostre facce. Cosa è il bulbo umido?

Per temperatura di bulbo umido si intende la più bassa temperatura che si può ottenere per evaporazione nell’aria dell’acqua a pressione costante. Solo quando l’umidità dell’aria è del 100% la temperatura del bulbo umido diventa la temperatura normale. La temperatura del bulbo umido sarà inferiore alla temperatura normale man mano che l’umidità nell’aria diminuisce.

Non va confuso con la temperatura di bulbo secco, la quale è la temperatura dell’aria che rileviamo tramite i normali termometri e sensori di temperatura.

La differenza fra queste due temperature indica la temperatura di rugiada (detta anche Dew Point), che indica la temperatura di raffreddamento dell’aria al momento della condensazione, ossia per crearsi la nuvola e l’umidità assoluta.

Del calcolo del Dew Point ne avevo parlato in un mio precedente articolo, questo è il link: https://pieer11.wordpress.com/2022/02/01/calcolo-del-dew-point-e-heat-index/

Vediamo ora come calcolarlo.

Possiamo fare un esperimento, un quanto un fluido in generale, evaporando, diminuisce la temperatura, come l’acqua: più calda è, più velocemente evapora.

Prendiamo un termometro e lo avvolgiamo in un tessuto imbevuto d’acqua e ventilato. Questo termometro si chiama psicrometro. Man mano che l’umidità diminuisce, la temperatura del bulbo umido diventa inferiore alla normale temperatura dell’aria.

Ma lasciamo stare la pratica, vediamo come calcolarlo al computer.

La formula per il suo calcolo è:

tb=ta * (0,45 + 0,006 * ur * sqr(p/1060))

dove
tb=temperatura del bulbo umido
ta=temperatura del bulbo asciutto
ur=umidità relativa indicata come percentuale
p=pressione misurata in hPa

Ta, ur e p li abbiamo, qualunque sensore ormai visualizza questi dati, o anche un vecchio barometro.

Scriviamo ora un semplice programmino per il suo calcolo. Apriamo Visual Studio, qualsiasi versione, io lo creo in WPF ma potete fare anche in Windows Forms e linguaggio VB.NET

Ci mettiamo nel Form o nella Window un pulsante e il codice del suo evento Click sarà:

        Dim Temperatura As Decimal = InputBox("Inserire la temperatura dell'aria in °C")
        Dim Umidita As Decimal = InputBox("Inserire l'umidità relativa dell'aria un percentuale")
        Dim Pressione As Decimal = InputBox("Inserire la pressione dell'aria in mbar o Hpa")

        Dim TemperaturaBulboBagnato As Decimal = CalcoloTemperaturaBulboBagnato(Temperatura, Umidita, Pressione)
        MessageBox.Show("La temperatura del bulbo bagnato è: " & TemperaturaBulboBagnato & "°C")

Mentre il codice della funzione che farà il calcolo è:

    Private Function CalcoloTemperaturaBulboBagnato(temperatura As Decimal, umidita As Decimal, pressione As Decimal) As Decimal
        Dim tb As Decimal = temperatura * (0.45 + 0.006 * umidita * Math.Sqrt(pressione / 1060))
        Return tb
    End Function

Proviamo a mettere un esempio con 25 gradi di temperatura, 50% di umidità e 1013,25 come pressione (1013,25 Hpa= 1 atm), ossia pressione normale.

Ecco il risultato:

Si può poi arrotondare ma ora non ci interessa.

Su alcuni siti dove fanno fare il calcolo online, c’è mezzo grado di differenza rispetto a quello reale, ma per i nostri fini dilettantistici, va bene anche così.

Questo è dovuto per via di un secondo metodo di calcolo, più complesso, che non prende in considerazione la pressione.

Ecco il codice:

    Private Function CalcoloTemperaturaBulboBagnatoMetodoDue(temperatura As Decimal, umidita As Decimal) As Decimal
        Dim tb As Decimal = temperatura * Math.Atan(0.151977 * (umidita + 8.313659) ^ (1 / 2)) + Math.Atan(temperatura + umidita) - Math.Atan(umidita - 1.676331) + 0.00391838 * (umidita) ^ (3 / 2) * Math.Atan(0.023101 * umidita) - 4.686035
        Return tb
    End Function

Rilanciamo con gli stessi valori in input dell’esempio precedente e ora otteniamo:

Cosa possiamo poi fare con questo valore?

Servirà ad esempio per capire se scenderà la neve. Perchè siamo abituati a usare solo la temperatura: se è minore di 1 allora è neve, ma bisogna prendere un considerazione anche umidità e pressione. E’ vero che le differenze sono minime, ma pur sempre ci sono. Se nel secondo esempio mettiamo 2 gradi di temperatura (dovrebbe essere pioggia secondo il nostro modo di pensare) e 80 percento di umidità, guardate cosa otteniamo:

E con 2 gradi e 20% di umidità:

Adesso capite perché a volte piove con zero gradi e nevica con 3 gradi.

Possiamo anche calcolare Dew Point e umidità assoluta, che vedremo in successivi articoli.

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