Suhteellisen kosteuden laskuri

Suhteellisen kosteuden laskuri

Suhteellisen kosteuden laskurilla selvität, kuinka kosteaa ilma on. Syötä ilman lämpötila ja kastepiste, niin laskuri laskee suhteellisen kosteuden prosentteina sekä vesihöyryn osapaineen ja saturaatiohöyrynpaineen. Laskuri perustuu Magnuksen kaavaan ja sopii sään, sisäilman ja rakennusfysiikan tarkasteluun.

Mitä suhteellinen kosteus tarkoittaa?

Suhteellinen kosteus kuvaa, kuinka lähellä ilma on kyllästymistä. Se on vesihöyryn todellisen osapaineen suhde siihen paineeseen, jossa ilma olisi täysin kyllästynyt samassa lämpötilassa. Kun suhteellinen kosteus on 100 %, ilma on kylläistä eikä siihen mahdu lisää vesihöyryä, ja kosteus alkaa tiivistyä.

Suhteellisen kosteuden kaava

Suhteellinen kosteus määritellään höyrynpaineiden suhteena:

RH = e / es · 100 %

Tässä e on vesihöyryn osapaine ja es saturaatiohöyrynpaine vallitsevassa lämpötilassa. Saturaatiopaine lasketaan lämpötilasta Magnuksen kaavalla:

es(T) = 6,112 · e^(17,27 · T / (237,7 + T))

Kun tiedetään kastepiste Td, vesihöyryn todellinen osapaine on saturaatiopaine kastepisteen lämpötilassa: e = es(Td). Näin suhteellinen kosteus saadaan kahdesta lämpötilasta.

Vaiheittainen esimerkki

Lasketaan suhteellinen kosteus, kun ilman lämpötila on 20 °C ja kastepiste 12 °C.

• Saturaatiopaine 20 °C:ssa: es(20) = 6,112 · e^(17,27·20 / 257,7) ≈ 6,112 · e^1,3403 ≈ 23,4 hPa.
• Vesihöyryn osapaine (saturaatio kastepisteessä): e = es(12) = 6,112 · e^(17,27·12 / 249,7) ≈ 6,112 · e^0,8299 ≈ 14,0 hPa.
• Suhteellinen kosteus: RH = 14,0 / 23,4 · 100 ≈ 60 %.

Tulos vastaa kastepistelaskurin esimerkkiä päinvastaisessa suunnassa.

Lämpötilan vaikutus

Lämmin ilma pystyy sitomaan enemmän vesihöyryä kuin kylmä, joten saman vesihöyrymäärän suhteellinen kosteus pienenee ilman lämmetessä. Tämä selittää, miksi talvella sisätilojen ilma on usein kuivaa: kun kylmää ulkoilmaa lämmitetään, vesihöyryn määrä pysyy samana mutta suhteellinen kosteus romahtaa.

Sopiva sisäilman kosteus

Asuintilojen suhteellinen kosteus on tavallisesti noin 20–60 %. Liian kuiva ilma kuivattaa limakalvoja, kun taas jatkuvasti yli 60 %:n kosteus lisää homeen ja kosteusvaurioiden riskiä. Talvella kosteus on luonnostaan matalampi, kesällä korkeampi.

Yleisiä virheitä

• Kastepiste lämpötilaa suurempi: tämä ei ole fysikaalisesti mahdollista, koska suhteellinen kosteus ei voi ylittää 100 %:a.
• Lämpötilan ja kastepisteen sekoittaminen: lämpötila on aina vähintään yhtä suuri kuin kastepiste.
• Yksiköt: kaavassa lämpötilat ovat celsiusasteina, ja tulos on prosentteina.

Lukion fysiikan konteksti

Suhteellinen kosteus liittyy lukion fysiikan lämpöoppiin, vesihöyryn kyllästymiseen ja sääilmiöihin. Sen avulla selitetään muun muassa kasteen, sumun ja pilvien synty sekä rakenteiden kosteuskäyttäytyminen. Suhteellinen kosteus ja kastepiste ovat saman ilmiön kaksi puolta: toinen ilmaisee kosteuden prosentteina, toinen absoluuttisena lämpötilana.