Higrometrul – controlul umiditatii

Higrometrul (numit si umidometru) este un instrument care se utilizeaza pentru a masura umiditatea relativa a aerului. In fizica, umiditatea relativa a aerului se defineste ca raport intre cantitatea de vapori de apa din aer, la un anumit moment, si valoarea maxima posibila a acestora (umiditatea absoluta). Determinarea unui astfel de parametru este importanta in meteorologie, in climatizare (adica modificarea, controlul si reglarea conditiilor de umiditate, temperatura, praf etc., intr-un spatiu inchis – locuinte, birouri, laboratoare, hale industriale – din necesitati de confort si de sanatate). Pana in secolul al XVIII-lea, informatii legate de umiditatea aerului se obtineau prin metode empirice, cum ar fi observarea comportamentului plantelor, in anumite conditii.

Tipuri de higrometre

Tentative de a realiza instrumente pentru masurarea umiditatii au avut, in anul 1400, Leonardo da Vinci, iar in 1664, italianul Francesco Folli. In 1450, germanul Nicolas de Cues, unul dintre spiritele cele mai fecunde de la sfarsitul Evului Mediu, a pus la punct o metoda de masurare a umiditatii aerului, cu o balanta, care avea, pe unul dintre talere, o cantitate mare de lana, si, pe celalalt, o greutate egala din pietre. Savantul a observat ca atunci cand aerul era foarte umed, lana devenea mai grea, iar cand era foarte uscat, greutatea se micsora.

Dar, abia in 1783, Horace Benedict de Saussure, fizician si geolog elvetian, pasionat de alpinism (este primul care a ajuns pe Mont Blanc) a reusit sa construiasca primul higrometru, cu ajutorul unui fir de par uman. El s-a folosit de un fir de par blond, feminin, observand ca, la umezeala, acesta se dilata. Astfel de aparate (higrometre cu fir de par) se mai folosesc si in prezent, fie cu par uman, fie cu par de cal. Dilatarea firului de par este in jur de 2% si s-a mai observat ca parul blond este mai sensibil la variatiile de umiditate decat cel inchis la culoare.

In 1827, chimistul si fizicianul britanic John Frederic Daniell a inventat un higrometru cu condensare, bazat pe masurarea temperaturii “punctului de roua”, adica temperatura la care vaporii de apa incep sa se condenseze si care are legatura directa cu umiditatea aerului. Acest fenomen explica, in natura, formarea norilor, a brumei, a picaturilor de roua, a fulgilor de zapada. Higrometrele cu condensare actuale au incorporate un microcontroler, care inregistreaza temperatura ambianta, temperatura unei oglinzi plasata in interiorul aparatului si, cu ajutorul celor doua valori, se stabileste umiditatea relativa, care este afisata pe un ecran, in procente.

Higrometrul capacitiv se foloseste pentru masurarea umiditatii din corpurile solide (materiale de constructie, pereti, lemn, beton etc.). Adancimea de masurare este de 10-25 de milimetri, fara a se distruge suprafata corpului respectiv. Rezultatul poate fi indicat vizual sau sonor. Higrometrul rezistiv se bazeaza pe masurarea impedantei (a rezistentei) unei substante higroscopice (care are proprietatea de a absorbi umiditatea). Substanta folosita, de obicei, este clorura de litiu. Higrometrul electrolitic masoara umiditatea prin electroliza apei absorbita de anhidrida fosforica.

In general, exista trei valori de referinta, in masurarea umiditatii aerului – umiditatea relativa, umiditatea absoluta si umiditatea specifica. In afara de higrometru, in meteorologie, de exemplu, se mai foloseste, pentru masurarea umiditatii, si psihrometrul, in componenta caruia intra doua termometre (unul uscat si altul umed). Pe baza diferentei de temperatura rezultata din masuratoarea efectuata cu cele doua termometre, la care se adauga diverse alte calcule si diagrame (facute astazi cu ajutorul componentelor electronice), se poate indica umiditatea aerului, la un anumit moment, intr-un anumit loc. Principiul psihrometrului a fost descoperit in 1777, de catre medicul englez William Cullen, care, pentru a face calculele intre temperatura « uscata » si temperatura « umeda » – valori indicate de cele doua termometre – s-a folosit, la vremea respectiva, de un abac.

Pentru calibrarea higrometrelor se folosesc diverse saruri (clorura de sodiu, clorura de magneziu, clorura de litiu, sulfatul de potasiu), deoarece, intr-un mediu saturat cu una dintre aceste substante, umiditatea relativa nu poate depasi anumite valori. Pentru a efectua calibrajul, se amesteca sarurile cu apa, se plaseaza solutia in apropierea sondei higrometrului, fara ca acesta sa fie atins, iar dupa cateva minute, aparatul trebuie sa indice procentajul corespunzator solutiei folosite. Se repeta operatia cu o alta solutie, pana cand rezultatele converg, cu o eroare maxima admisa de 1%.

La ora actuala, pe piata de profil exista nenumarate modele de higrometre/termo-higrometre, cu stocare de date, cu sonde care pot fi inlocuite, cu display LCD, instrumente care pot efectua masuratori de inalta precizie si care sunt utile nu numai pentru controlul calitatii aerului ambiant, acasa, la serviciu, ci sunt indispensabile in nenumarate domenii tehnice, stiintifice si industriale. Pentru spatiile de locuit, umiditatea optima se situeaza intre 40-60%, o valoare mai mica provocand senzatia de uscaciune a gatului, a ochilor, o stare de inconfort general, poate, de asemenea, sa faciliteze patrunderea agentilor pageni in organism (din cauza uscarii mucoaselor), iar o valoare mai mare este nesanatoasa pentru respiratie si poate genera dificultati de adaptare la temperaturi mai ridicate.