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Conforto Térmico O conforto térmico e higrométrico expressa o bem estar do ser humano em função das condições do meio. O indivíduo pode sentir conforto ou desconforto em função de temperaturas elevadas ou reduzidas e também por ambientes muito úmidos ou secos. O homem é um ser homeotérmico, ou seja, a sua temperatura é mantida relativamente constante por processos metabólicos. Conforto Térmico A temperatura do corpo humano situa-se em torno de 37oC, sendo o limite inferior 32oC e o superior 42oC para a sobrevivência. No limite inferior na zona de conforto (frio) o organismo reage causando vasoconstrição, arrepio e tiritar (tremer); já no outro extremo da zona de conforto (calor) podem ocorrer vasodilatação e exudação (perda de água). Conforto Térmico Índice de temperatura e umidade (THI) THI = Ts-(0,55-0,0055*UR)*(Ts-14,5) Conforto Térmico Sendo Ts a temperatura do ar em ºC, e UR a umidade relativa do ar. O resultado de THI é dado em ºC e com ele avalia-se o Ìndice de Conforto Térmico (ICT). A temperatura do ar varia basicamente em função da disponibilidade de radiação solar na superfície terrestre. O valor máximo diário da temperatura do ar ocorre normalmente de 2 a 3h após o pico de energia radiante, o que se deve ao fato da temperatura do ar ser medida a cerca de 1,5 a 2,0 m acima da superfície. Já a temperatura mínima diária ocorre de madrugada, alguns instantes antes do nascer do sol. Variação Temporal da Temperatura do Ar O padrão para a medida da temperatura do ar visa homogeneizar as condições de medida, com relação ao topo e microclima, deixando essa variável dependente unicamente das condições macroclimáticas, o que possibilita a comparação entre locais. Assim, mede-se a temperatura do ar com os sensores instalados em um abrigo meteorológico, a 1,5 – 2,0 m de altura e em área plana e gramada. Medida da temperatura de ar Abrigo meteorológico u/lizado em estações meteorológicas automá/cas Abrigos meteorológicos u/lizados em estações meteorológicas convencionais A água é a única substância que ocorre nas três fases na atmosfera. A água na atmosfera e suas mudanças de fase desempenham papel importantíssimo em diversos processos físicos naturais: • Transporte e distribuição de calor (ciclo hidrológico); • Absorção de comprimentos de onda da radiação solar e terrestre (efeito estufa natural); • Evaporação/Evapotranspiração (consumo de energia); • Condensação/Orvalho (liberação de energia); Umidade do ar Mudança de estado O teor de vapor d´água na atmosfera varia de 0 a 4% do volume de ar. Isso quer dizer que em uma dada massa de ar, o máximo de vapor d´água que ela pode reter é 4% de seu volume: AR SECO: Caso a umidade corresponda a 0% do volume de ar AR ÚMIDO: Caso a umidade esteja entre 0% e 4% do volume de ar AR SATURADO: Caso a umidade corresponda a 4% do volume de ar Umidade no ar A umidade relativa é a medida do conteúdo de vapor de água do ar em relação ao conteúdo de vapor que o ar teria se estivesse saturado. Assim, ar com umidade relativa de 100% está saturado de vapor, e ar com umidade relativa de 0% está completamente isento de vapor. Umidade do Ar sM M.UR 100= onde UR é a umidade relativa; M é a massa de vapor pela massa de ar e Ms é a massa de vapor por massa de ar no ponto de saturação. % em Umidade Relativa A UR indica quão próximo o ar está da saturação, ao invés de indicar a real quantidade de vapor d’água no ar. Para ilustrar, na tabela ao lado vemos que em 25° C, Ms = 20 g/kg. Se o ar contém 10 g/kg num dia com 25° C, UR = 50%. Quando o ar está saturado, UR = 100%. TEMPERATURA (° C) g de H20/kg de ar seco (Ms) -40 0,1 -30 0,3 -20 0,75 -10 2,0 0 3,5 5 5,0 10 7,0 15 10,0 20 14,0 25 20,0 30 26,5 35 35,0 40 47,0 Umidade Relativa A umidade relativa também pode ser expressa em termos de pressão parcial de vapor. De acordo com a lei de Dalton cada gás que compõe um a mistura exerce uma pressão parcial, independente da pressão dos outros gases, igual à pressão que se fosse o único gás a ocupar o volume. No ponto de saturação a pressão parcial do vapor corresponde à pressão de saturação do vapor no ar, e a equação anterior pode ser reescrita como: Umidade do Ar sP PUR .100= onde UR é a umidade relativa; P é a pressão parcial de vapor no ar e Ps é pressão de saturação. % em Umidade Relativa • Q u a n t o m a i o r a tempera tu ra , ma io r a pressão de saturação do vapor de água no ar, isto é, maior a capacidade do ar de receber vapor. • Para cada 10oC, P0 é duplicada. Temp. oC 0 10 20 30 Ps (atm) 0,0062 0,0125 0,0238 0,0431 Temperatura Umidade Relativa Se vapor d’água é adicionado ou subtraído do ar, sua UR mudará, se a temperatura permanecer constante. Umidade Relativa Ou seja, quanto maior a temperatura do ar maior sua capacidade em reter vapor d`água. Assim, ao longo do dia com o aumento da temperatura do ar maior a razão de mistura do ar e portanto mais distante da saturação e menor a UR. Umidade Relativa Umidade Relativa Higrômetros A medida da umidade do ar é feita por meio de higrômetros. Umidade Relativa hCp://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num2/a07.pdf Uma Mini Estação Metereológica hCp://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php? midia=rip&cod=_indefinidoestacaometeoro Higrômetro de fio de cabelo Higrômetros A medida da umidade do ar é feita por meio de higrômetros. O higrômetro de cabelo se baseia na propriedade de um fio de cabelo variar seu comprimento em função da umidade rela\va do ar Quando os instrumentos indicam umidade relativa de 100%, isso quer dizer que o ar está totalmente saturado com vapor d'água e não pode conter nem um pouco a mais, criando a possibilidade de chuva. Mas isso não significa que a umidade relativa deva ser de 100% para que chova - basta que seja 100% onde as nuvens estão se formando. Enquanto isso, a umidade relativa próxima ao solo pode ser muito menor. Umidade Relativa Umidade Relativa Com a queda da temperatura o ar tornar-se saturado de vapor de água formando neblina Quando se coloca cerveja gelada num copo no verão, o ar próximo ao copo se esfria e fica saturado, de modo que o vapor de água se condensa no copo como orvalho. O ponto de orvalho é a temperatura em que o ar úmido fica saturado. Ao cair da tarde, o solo, perdendo calor por radiação, realiza um processo contínuo de queda na temperatura e o ar em contato com o solo também sofre uma queda em temperatura, havendo uma transferência de calor entre os dois por convecção. Quando a superfície da terra se resfria abaixo do ponto de orvalho, se forma uma condensação de noite. Mais, se o ponto de orvalho estiver abaixo de 0 oC, se forma geada. Formação de geada Efeitos fisiológicos da umidade • Suar é um mecanismo pelo qual ocorre o esfriamento do corpo. • Se a %RH do ambiente for alta (90%), só uma quantidade muito pequena de suor é evaporado, o que diminui o esfriamento. A rapidez de evaporação diminuiquando a umidade aumenta. •Em cidades umidas, onde a umidade relativa do ar é bastante elevada, mesmo a temperaturas relativamente baixas (22 oC) sentimos desconforto (sensação de calor opressivo). Isto ocorre porque a umidade relativa dificulta a evaporação do suor. Caso a umidade relativa esteja baixa, sentimos que a temperatura está muito menor que a temperatura real porque nosso suor evapora facilmente e nos resfria. Por exemplo, se a temperaturado ar estiver em 24º C e a umidade relativa estiver em 0%, a temperatura do ar parecerá estar a 21º C para os nossos corpos. No entanto, se a temperatura do ar for de 24º C e a umidade relativa for de 100%, vamos achar que a temperatura é de 27º C. As pessoas costumam se sentir mais confortáveis quando a umidade relativa está por volta de 45%. Equipamentos como umidificadores e desumidificadores ajudam a manter a umidade de locais fechados em um nível confortável. Efeitos fisiológicos da umidade Sensação Térmica Equipamentos como umidificadores e desumidificadores ajudam a manter a umidade de locais fechados em um nível confortável. Efeitos fisiológicos da umidade Um dos principais modos de transferir energia na forma de calor de um objeto é por convecção com o ar circundante. A transferência por convecção aumenta significativamente com o aumento da velocidade do ar. Assim uma pessoa é arrefecida a uma taxa mais elevada quando existe vento que na sua ausência, à mesma temperatura do ar. Influência do vento na temperatura O vento renova o ar em contato com a superfície que está evaporando (superfície da água; superfície do solo; superfície da folha da planta). Com vento forte a turbulência é maior e a transferência para regiões mais altas da atmosfera é mais rápida, e a umidade próxima à superfície é menor, aumentando a taxa de evaporação. pouco vento muito vento Vento Influência do vento na temperatura O wind chill é um conceito que relaciona a taxa de perda de energia na forma de calor pelos humanos em condições de vento com a temperatura do ar equivalente em condições de ausência de vento. A temperatura de wind chill TWC é a temperatura equivalente a que o ar na ausência de vento, deveria estar para produzir o mesmo efeito de resfriamento que em condições de vento. Assim, não é de fato uma temperatura, mas antes um índice que ajuda a relacionar o efeito do vento com a temperatura do ar em condições de calmaria. Wind Chill Influência do vento na temperatura É importante lembrar que a existência de vento não fará diminuir a temperatura de um objeto abaixo da temperatura ambiente. Velocidade elevada do vento apenas fará o objeto atingir mais rapidamente a temperatura ambiente.
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