APOSTILA DE CLIMATOLOGIA - PARTE 4

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5 – UMIDADE DO AR 
 
 Umidade do ar significa água no estado de vapor. Esse vapor d’água se origina 
dos lagos, rios, oceanos e outras fontes naturais que, pelo processo de evaporação, 
passam do estado líquido para o de vapor e esse vapor d’água passa a compor os gases 
da atmosfera. Como foi visto no Capítulo 3, uma parte do saldo de radiação é 
responsável pelo processo de evapotranspiração (soma da transpiração dos vegetais e da 
evaporação de água dos solos e das suas fontes naturais). 
Os movimentos das massas de ar devido à circulação atmosférica se encarrega 
de distribuir esse vapor d’água no ambiente. Assim, o vapor d’água que se forma na 
superfície pode ser transportado verticalmente pela convecção livre ou forçada e 
horizontalmente pela advecção. 
 A concentração atmosférica de vapor d’água é muito variável, porque sob as 
condições atmosféricas a água muda facilmente de fase (absorvendo ou liberando calor 
latente), podendo alcançar valores máximos da ordem de 4% (em volume). Essa 
variabilidade do conteúdo de vapor d’água na atmosfera depende dos fatores 
formadores do mesmo, ou seja, de água na fase líquida e de energia suficiente para o 
processo de mudança de fase (evaporação e transpiração), bem como da circulação da 
atmosfera. 
Dos componentes atmosféricos, o vapor d’água assume importante papel devido 
ao fato de ser um dos principais gases do efeito estufa natural e, por essa razão, afeta o 
balanço energético da superfície da terra evitando o seu resfriamento excessivo e, com 
isso, possibilita a existência de vida na terra. 
 De igual importância é o seu efeito direto sobre a qualidade do ar que se respira. 
A Organização Mundial da Saúde (OMS) estabelece um nível crítico para as atividades 
normais dos seres humanos a umidade relativa do ar de 30%. Abaixo desse valor crítico, 
medidas como evitar esforços físicos, usar umidificadores de ar, entre outras, se fazem 
necessárias para garantir o bem estar das pessoas e os ambientes saudáveis. 
 A ocorrência de pragas (insetos, fungos e bactérias) nas lavouras está 
condicionada à umidade relativa do ar, entre outros fatores. A severidade e o ciclo das 
doenças são determinados pelas condições de umidade atmosférica. 
 
5.1 – Lei dos Gases 
 
 Sempre que se trabalha com gases, há necessidade de se recorrer à Lei Geral dos 
Gases Perfeitos. Em resumo, a Lei dos Gases estabelece que quando uma quantidade de 
gás muda de um estado “a” para um estado “b”, isso se faz obedecendo a relação entre 
as variações possíveis de temperatura, pressão e volume. Denomina-se gás perfeito 
aquele que obedece rigorosamente as Leis de Boyle-Mariotte e de Gay-Lussac, daí o 
fato de que sejam hipotéticos. 
 A Lei de Boyle-Mariotte se refere à transformação isotérmcia, em que um gás 
passa do volume inicial V1 sob pressão p1 para o volume final V2 sob pressão p2 
conservando constante a temperatura t (Equação 5.1.1). 
 
2211 VpVp ×=× (Equação 5.1.1) 
 
Em que: p1 = pressão inicial (kPa), 
 V1 = volume inicial (m3), 
 P2 = pressão final (kPa), 
 V2 = volume final (m3). 
 40 
 A Lei de Gay-Lussac se refere à transformação isobárica, em que um gás passa 
do volume inicial V1 sob temperatura t1 para o volume final V2 sob temperatura t2 
conservando constante a pressão p (Equação 5.1.2). 
 
1
1
2
2
t
V
t
V
= (Equação 5.1.2) 
 
Em que: V2 = volume final (m3), 
 t2 = temperatura final (°K), 
 V1 = volume inicial (m3), 
 t1 = temperatura inicial (°K). 
 
 
 Para estabelecer a Lei Geral dos Gases, há que se fazer variar todas as grandezas 
que definem o estado de um gás (temperatura, volume e pressão). Nenhuma das Leis 
anteriores (Boyle-Mariotte e Gay-Lussac) se aplica à transformação geral. Para 
estabelecer essa equação é preciso que um gás atinja o resultado final por meio de duas 
transformações sucessivas, primeira uma isotérmica e depois uma isobárica. 
 Primeiro o gás passa do volume inicial V1 sob pressão p1 para o volume V sob 
condições de pressão p2. Matematicamente: 
 
VpVp ×=× 211 
 
 Em seguida, o gás se aquece à pressão constante e assim, o volume V à 
temperatura t1 passa a ser V2 à temperatura t2. Matematicamente: 
 
2
1
2
12
2
t
tVV
t
V
t
V
×=⇒= 
 
 Substituindo o valor de V da segunda equação na primeira, tem-se: 
 
constante
2
22
1
11
2
1
2211 =
×
=
×
=
×
=
×
⇒××=×
o
oo
t
Vp
t
Vp
t
Vp
t
Vp
t
tVpVp 
 
 As condições po, Vo e to foram estabelecidas como sendo 1 atm (ou 101,3 kPa), 
22,4 L (ou 0,0224 m3) e 0,0°C (ou 273°K). O valor 
o
oo
t
Vp ×
 recebeu a denominação de 
“constante dos gases perfeitos” com símbolo “R” e o seu valor é de 8,314 x 10-3 m3 kPa 
°K-1 mol-1. 
 Em 1881, o físico italiano Amedeo Avogadro apresentou uma hipótese que foi 
confirmada posteriormente por suas conseqüências. Ele afirmou que “em condições 
iguais de temperatura e pressão, iguais volumes de quaisquer gases encerram o mesmo 
número de moléculas”. 
 Dividindo-se um mol (massa molecular expressa em gramas) de qualquer 
substância pela massa de uma única molécula dessa substância obtém-se o número de 
moléculas nela existente. Esse é o denominado número de Avogadro, ou de Loschmidt e 
o seu valor é igual a 6,02 x 1023 moléculas mol-1. 
 41 
 Como os gases perfeitos, quando em condições normais de temperatura e 
pressão, possuem sempre o mesmo volume molecular, um mol desse gás ocupará 22,4 
L, ou 0,0224 m3; dois moles, 2 x 22,4 L ou 2 x 0,0224 m3; três moles, 3 x 22,4 L, ou 3 x 
0,0224 m3 e assim sucessivamente. Disso resulta a denominada “Equação de 
Clapeyron” (Equação 5.1.3), que em última instância corresponde à equação geral dos 
gases perfeitos. 
 
tRnVp
t
Vp
n
t
Vp
o
oo ××=×⇒
×
×=
×
 (Equação 5.1.3) 
 
Em que: p = pressão (kPa), 
 V = volume (m3), 
 t = temperatura (°K), 
 n = número de moles, 
po = pressão de referência (101,3 kPa), 
 Vo = volume de referência (0,0224m3 mol-1), 
 to = temperatura de referência (273°K), 
 R = constante dos gases perfeitos (8,314 x 10-3 m3 kPa °K-1 mol-1). 
 
 
5.2 – Conteúdo de Vapor D’Água no Ar 
 
 Sob uma determinada condição de temperatura e pressão, o ar consegue reter 
uma quantidade específica de vapor d’água. Mantendo-se constante a pressão, essa 
quantidade aumenta com o aumento da temperatura. 
 Há diferentes formas de se expressar a quantidade do vapor d’água presente no 
ar, cada qual se prestando a um propósito específico. Assim sendo, é preciso reconhecer 
os diferentes conceitos de razão de mistura, umidade específica, umidade absoluta e 
umidade relativa. 
 
5.2.1 – Razão de Mistura 
 
 Dá-se o nome de razão de mistura à relação entre a massa do vapor d’água e a 
massa do ar seco, de acordo com a Equação 5.2.1.1. 
 
as
va
m
m
w = (Equação 5.2.1.1) 
 
Em que: w = razão de mistura (adimensional), 
 mva = massa de vapor d’água (g), 
 mas = massa do ar seco (g). 
 
 
 A partir da Equação de Clapeyron (Equação 5.1.3), pode-se estimar a razão de 
mistura em função da pressão parcial de vapor d’água (tensão de vapor atual) e da 
pressão atmosférica local e levando em consideração que a massa molecular do vapor 
d’água é igual a 18 g mol-1 e a massa molecular do ar seco é igual a 28,96 g mol-1 
(Equação 5.2.1.2). 
 
 42 
ep
e
w
−
×= 622,0 (Equação 5.2.1.2) 
 
Em que: w = razãode mistura, 
 e = pressão parcial de vapor d’água (tensão de vapor atual) (kPa), 
 p = pressão atmosférica local (kPa). 
 
 
5.2.2 – Umidade Específica 
 
 Dá-se o nome de umidade específica à relação entre a massa do vapor d’água e a 
massa de ar úmido (massa do ar seco acrescida da massa de vapor d’água), de acordo 
com a Equação 5.2.2.1. 
 
vaas
va
mm
m
q
+
= (Equação 5.2.2.1) 
 
Em que: q = umidade específica (adimensional), 
 mva = massa de vapor d’água (g), 
 mas = massa do ar seco (g). 
 
 
 Dividindo-se ambos, numerador e denominador, pela massa de ar seco (mas), 
pode-se estimar a umidade específica em função da razão de mistura e, 
alternativamente, em função da pressão parcial de vapor d’água (tensão de vapor atual) 
e da pressão atmosférica local e levando em consideração que a massa molecular do 
vapor d’água é igual a 18 g mol-1 e a massa molecular do ar seco é igual a 29 g mol-1 
(Equação 5.2.2.2). 
 
ep
e
w
wq
×−
×
=
+
=
378,0
622,0
1
 (Equação 5.2.2.2) 
 
Em que: q = umidade específica (adimensional), 
 w = razão de mistura, 
 e = pressão parcial de vapor d’água (tensão de vapor atual) (kPa), 
 p = pressão atmosférica local (kPa). 
 
 
5.2.3 – Umidade Absoluta 
 
 Dá-se o nome de umidade absoluta à relação entre a massa de vapor d’água e o 
volume de ar que nesse instante encerra essa massa, de acordo com a Equação 5.2.3. 
 
V
mUA va= (Equação 5.2.3.1) 
 
Em que: UA = umidade absoluta (g m-3), 
 mva = massa de vapor d’água contida no volume de ar V (g), 
 V = volume de ar (m3). 
 43 
Considerando a Equação de Clapeyron (Equação 5.1.3), pode-se estimar a 
umidade absoluta a partir da pressão parcial de vapor d’água (tensão de vapor atual) e 
da temperatura do ar (Equação 5.2.3.2). 
 
273
02,2165
..
+
×
=
t
eAU (Equação 5.2.3.2) 
 
Em que: U.A. = umidade absoluta (g m-3), 
mva = massa de vapor d’água contida no volume de ar V (g), 
 V = volume de ar (m3), 
 e = pressão parcial de vapor d’água (tensão de vapor atual) (kPa), 
 t = temperatura do ar (°C). 
 
 
5.2.4 – Umidade Relativa do Ar 
 
 A umidade relativa do ar é a relação entre a pressão parcial de vapor d’água 
atual e a pressão de saturação do vapor d’água à temperatura ambiente, de acordo com a 
Equação 5.1.4.1. 
 
100×=
se
eUR (Equação 5.1.4.1) 
 
Em que: UR = umidade relativa do ar (%), 
 e = pressão parcial de vapor d’água atual (kPa), 
 es = pressão de saturação do vapor d’água (kPa). 
 
 
 Como já foi mencionado, a uma determinada pressão, a quantidade de vapor 
d’água que uma massa de ar é capaz de reter aumenta com o aumento da temperatura. 
Portanto, o valor de es que representa a quantidade máxima de vapor d’água que pode 
ser retido pela atmosfera é uma função específica da temperatura, como mostra a 
Equação 5.1.4.2 para a temperatura do ar maior ou igual a 0,0°C e a Equação 5.1.4.3 
para a temperatura do ar menor que 0,0°C. 
 






+
×
×= t
t
se
3,237
5,7
1061078,0 (Equação 5.1.4.2) 






+
×
×= t
t
se
5,265
5,9
1061078,0 (Equação 5.1.4.3) 
 
Em que: es = pressão de saturação do vapor d’água (kPa), 
 t = temperatura do ar (°C). 
 
 
 O valor da pressão parcial de vapor d’água atual (e) é calculado por meio da 
equação psicrométrica (Equação 5.1.4.4) que leva em consideração a pressão de 
saturação do vapor d’água à temperatura do bulbo úmido, a pressão atmosférica e a 
depressão psicrométrica. A temperatura do bulbo úmido é obtida de um termômetro 
cujo bulbo é envolvido por um pano permanentemente embebido em água. Esse 
 44 
termômetro, em associação ao de bulbo seco, forma o psicrômetro (Figura 5.4.1 A). A 
depressão psicrométrica é a diferença entre a temperatura obtida do termômetro de 
bulbo seco e do de bulbo úmido. 
 
( )usu ttpAee −××−= (Equação 5.1.4.4) 
 
Em que: e = pressão parcial de vapor d’água (kPa), 
 esu = pressão de saturação do vapor d’água à temperatura do bulbo úmido 
 (kPa), 
 A = constante psicrométrica (6,7 x 10-4 °C-1, para psicrômetro aspirado 
 ou 8,0 x 10-4 °C-1 para não aspirado), 
 p = pressão atmosférica local (kPa), 
 t = temperatura do ar (°C), 
 tu = temperatura do bulbo úmido (°C). 
 
 
5.2.5 – Temperatura do Ponto de Orvalho 
 
 O orvalho é a deposição de água no estado líquido sobre uma superfície sólida 
qualquer. Geralmente ocorre no período em que a temperatura dessa superfície sólida 
alcança seus menores valores no ciclo do dia. Assim, por exemplo, pode-se observar a 
deposição do orvalho na relva pela manhã, ou no vidro dos automóveis. Uma outra 
situação, é aquela na que tirando-se uma garrafa fria da geladeira e deixando-a à 
temperatura ambiente verifica-se que esta apresenta um umedecimento de sua 
superfície, o que indica a deposição do orvalho sobre a mesma. 
 Esse fenômeno ocorre porque a temperatura da superfície sólida é 
suficientemente baixa para que o ar adjacente à mesma seja afetado reduzindo a sua 
capacidade de reter a água em forma de vapor, alcançando assim a saturação (umidade 
relativa de 100%) e fazendo com que gotas d’água se depositem na superfície. 
 O tempo de molhamento, que se refere ao tempo de permanência da água no 
estado líquido sobre as superfícies sólidas, é matéria de estudos da Bometeorologia, 
dado a que o desenvolvimento de doenças fúngicas e bacterianas nos cultivos é 
promovida pelo orvalho. 
 A temperatura do ponto de orvalho é definida como sendo aquela na qual a 
saturação ocorreria se o ar fosse resfriado à pressão constante, sem adição ou remoção 
de vapor d’água. Ela pode ser calculada pela Equação 5.1.4.2 fazendo-se a pressão 
parcial de vapor d’água ser igual à de saturação e resolvendo-a para a temperatura, 
ficando o resultado como mostra a Equação 5.2.5.1. 
 






+






×
=
61078,0
log5,7
61078,0
log3,237
e
e
t po (Equação 5.2.5.1) 
 
Em que: tpo = temperatura do ponto de orvalho (°C), 
e = pressão parcial de vapor d’água (kPa). 
 
 
 
 45 
5.3 – Variação da Umidade do Ar 
 
 A umidade relativa do ar varia diariamente e sazonalmente. Durante o dia, 
devido às mudanças no saldo de radiação e conseqüente alteração na temperatura do ar, 
a umidade relativa decresce com o aumento da temperatura do ar, para uma mesma 
concentração de vapor d’água na atmosfera. Entretanto, alterações devidas à 
movimentação da atmosfera (movimentos advectivos) podem alterar a condição atual da 
atmosfera e a umidade relativa do ar. 
 Durante o ano, a umidade relativa do ar acompanha a cobertura do céu e a 
precipitação pluviométrica. As nuvens são as fontes de água que pela precipitação 
formam as fontes naturais de vapor d’água. 
 
5.4 – Medição da Umidade Relativa do Ar 
 
 A umidade relativa do ar é medida instrumentalmente por meio do uso de 
psicrômetros, higrômetros e registrada por higrógrafos (Figura 5.4.1). 
 O psicrômetro consiste de dois termômetros de mercúrio, sendo que um deles 
está providode um pedaço de tecido permanentemente umedecido aderido ao seu bulbo 
(daí o nome de termômetro de bulbo úmido e temperatura do bulbo úmido). 
O higrômetro consiste de um aparelho cujo elemento sensor é o fio de cabelo 
humano que varia de tamanho de acordo com a umidade e essa variação é registrada de 
como a umidade relativa do ar. 
O higrógrafo tem o mesmo princípio de funcionamento do higrômetro, porém 
tem um tambor sobre o qual se coloca um papel em escala onde ficam registrados os 
valores da umidade relativa. 
Pelo fato da umidade relativa ser dependente da temperatura do ar, tanto o 
higrômetro quanto o higrógrafo tem associado a eles um termômetro que mede, ou 
registra a temperatura do ar, respectivamente. Nesses casos, esses aparelhos recebem a 
denominação de termohigrômetro e termohigrógrafo. 
 A umidade relativa do ar, assim como a temperatura máxima e mínima, é 
medida sob condições de proteção da radiação solar e da precipitação diretas. Ficam, 
portanto, dentro do abrigo termométrico (Figura 4.4.2.3). 
 
 
 
 
 
 46 
 
 
 
 
Figura 5.4.1 – Detalhe de um psicrômetro com os termômetros de bulbo seco e de bulbo 
úmido posicionados na vertical (A), ancorados no mesmo suporte em que 
os termômetros de máxima e de mínima se encontram posicionados na 
horizontal, de um termohigrômetro (B) e de um termohigrógrafo (C). 
 
 
 
 
 
 
A 
B 
C 
 47 
5.5 – Referências Bibliográficas 
 
Tubelis, A. e Nascimento, F.J.L. do. 1980. Meteorologia Descritiva. Fundamentos e 
Aplicações Brasileiras. Nobel, São Paulo. 374 p. 
 
Ometto, J.C. 1981. Bioclimatologia Vegetal. Agronômica Ceres, São Paulo. 425 p. 
 
Vianello, R.L. e Alves, A.R. 1991. Meteorologia Básica e Aplicações. Universidade 
Federal de Viçosa, Imprensa Universitária, Viçosa. 449 p.