आपेक्षिक आर्द्रता

सापेक्षिक आर्द्रता यह बताने का एक तरीका है कि हवा में कितनी नमी है, इसकी तुलना में कितनी हो सकती है। मौसम विज्ञानी प्रायः विभिन्न स्थानों पर मौसम का वर्णन करने के लिए माप के रूप में सापेक्ष आर्द्रता का उपयोग करते हैं। जब तापमान गर्म होता है, तो ठंडे तापमान की तुलना में हवा में अधिक जलवाष्प हो सकती है।

सापेक्ष आर्द्रता का अर्थ

एक मौसम विज्ञानी 'सापेक्षिक आर्द्रता' शब्द का प्रयोग करता है। सापेक्ष आर्द्रता हवा में उपस्थित नमी की मात्रा और हवा में उपस्थित नमी की मात्रा की तुलना है। वातावरण में नमी की मात्रा पूरी तरह से तापमान पर निर्भर करती है।

सापेक्ष आर्द्रता का सूत्र इस प्रकार दिया गया है:

सापेक्ष आर्द्रता = हवा में जल की वास्तविक मात्रा/हवा में नमी की संतृप्त मात्रा उस तापमान पर बनी रह सकती है

सापेक्षिक आर्द्रता जल की मात्रा (नमी) और तापमान दोनों का कार्य है।

यह मूलतः हवा में उपस्थित जलवाष्प की मात्रा है। यह वह प्रतिशत है जो निर्दिष्ट करता है कि हवा कितनी नमी धारण कर सकती है और तापमान में वृद्धि के साथ इस नमी को बढ़ाया जा सकता है लेकिन दूसरी ओर तापमान और सापेक्ष आर्द्रता भी व्युत्क्रमानुपाती होती है। हवा में सापेक्ष आर्द्रता का उच्च प्रतिशत बताता है कि यह अधिक आर्द्र है। यह ऊंचाई पर नहीं बल्कि हवा की नमी धारण करने की क्षमता पर निर्भर करता है। जब आर्द्रता का प्रतिशत 100% तक पहुँच जाता है, तो इसे संतृप्ति कहा जाता है जो बादलों के निर्माण में मदद करता है। इसे हमेशा प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है या इसे φ या RH के रूप में लिखा जा सकता है। आधी रात और सुबह के समय यह मुख्य रूप से अधिक होता है और सूरज उगने के बाद यह तेजी से कम हो जाता है और फिर यह सबसे कम हो जाता है और फिर यह आधी रात तक बढ़ना शुरू हो जाता है। तापमान या दबाव में परिवर्तन के संबंध में सापेक्ष आर्द्रता पर प्रभाव का उल्लेख नीचे किया गया है जो दर्शाता है कि तापमान और सापेक्ष आर्द्रता के बीच एक विपरीत संबंध है जबकि दबाव और सापेक्ष आर्द्रता के बीच सीधा संबंध है।

सापेक्ष आर्द्रता की व्याख्या

वायुमंडल को एक स्पंज के रूप में सोचें और यह जल की एक निश्चित मात्रा यानी एक मग जल को अवशोषित करने में सक्षम है। अब, तापमान में वृद्धि को स्पंज के आकार में वृद्धि के रूप में सोचें।

जब स्पंज में जल नहीं है, तो इसका मतलब है कि सापेक्षिक आर्द्रता शून्य है। अब स्पंज पर आधी बाल्टी जल डालें, सापेक्ष आर्द्रता 50% तक पहुंच जाती है।

हम जानते हैं कि आधे मग जल से संतृप्त स्पंज में 50% आर्द्रता होती है, बिना जल मिलाए स्पंज का आकार बढ़ाने (तापमान बढ़ाने) पर सापेक्षिक आर्द्रता कम हो जाती है क्योंकि स्पंज बड़ा हो जाता है और जल ग्रहण करने में सक्षम हो जाता है। वाष्प; हालाँकि, जल की मात्रा वही रहती है।

स्पंज (वातावरण) को उसकी क्षमता से अधिक जल में भिगोने से जल टपक सकता है; हालाँकि, यह वर्षा का प्रतीक नहीं है। तो, वर्षा कैसे होती है?

वर्षा

वर्षा तब होती है जब ऊपर उठती हवा पर्याप्त जल के अणुओं को धारण नहीं कर पाती है जो आकाश में बादलों के रूप में एकत्रित हो जाते हैं।

आर्द्रता प्रतिशत

हम निम्नलिखित सूत्र की सहायता से सापेक्षिक आर्द्रता की गणना कर सकते हैं। यह मूल रूप से हवा के एक विशेष पार्सल में उपस्थित जल वाष्प की मात्रा और जल वाष्प को धारण करने की हवा की कुल क्षमता का अनुपात है और इसे प्रतीक φ या आरएच के साथ प्रतिशत रूप में व्यक्त किया जाता है।

सापेक्ष आर्द्रता = उपस्थित जलवाष्प की मात्रा (V) / वायु धारण करने की कुल क्षमता (V) x 100

उदाहरण: मान लीजिए, यदि हवा के एक टुकड़े में एक निश्चित स्तर पर 100% जलवाष्प उपस्थित है, और उसकी जलवाष्प धारण करने की क्षमता 200 है, तो उपरोक्त सूत्र के अनुसार, सापेक्ष आर्द्रता 50% होगी।

जब सापेक्ष आर्द्रता 100% होती है, तो इसका मतलब है कि यह संतृप्त हवा है जहां संतृप्ति का मतलब आम तौर पर एक बिंदु होता है जहां जल वाष्प उपस्थित क्षमता के बराबर होता है और यह संतृप्ति बादलों के निर्माण में मदद करती है। दूसरी ओर जिस तापमान पर यह हवा संतृप्त होती है उसे ओस बिंदु के रूप में जाना जाता है। मान लीजिए, एक विशेष क्षेत्र में जहां 50% की सापेक्ष आर्द्रता के साथ 30° का तापमान है और दूसरी ओर, एक अलग स्थान पर 33% की सापेक्ष आर्द्रता के साथ 40° का तापमान है। ये दोनों क्षेत्र सापेक्ष आर्द्रता और तापमान के बीच संबंध दर्शाते हैं जहां तापमान में वृद्धि से सापेक्ष आर्द्रता में कमी आती है और ये दोनों एक दूसरे के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं।

पूर्ण आर्द्रता और सापेक्ष आर्द्रता के बीच अंतर

दोनों हवा में उपस्थित जल की मात्रा यानी नमी का निर्धारण करते हैं लेकिन निरपेक्ष तापमान के संबंध में इसे निर्धारित नहीं करता है जबकि सापेक्ष तापमान के संबंध में ऐसा करता है। निरपेक्ष हवा के प्रति घन मीटर ग्राम में नमी का निर्धारण कर रहा है जबकि सापेक्ष प्रतिशत के रूप में निर्धारित किया जाता है जो हवा में उपस्थित नमी को उसकी कुल क्षमता के विरुद्ध दर्शाता है। पूर्व हवा में उपस्थित नमी या संतृप्ति के बिंदु का सटीक अंदाजा नहीं देता है, लेकिन सापेक्ष आर्द्रता यह सब निर्धारित करने में मदद करती है और इस प्रकार इसे संतृप्ति आर्द्रता भी कहा जा सकता है।

प्रभाव एवं उपयोग

यह विभिन्न चीजों पर विभिन्न प्रभाव डाल सकता है जबकि यह कई चीजों में उपयोगी हो सकता है जिनका उल्लेख नीचे किया गया है:

• यह मौसम की भविष्यवाणी में मदद करता है, क्योंकि यह अवधारणा वर्षा पैटर्न या ओस बिंदु को समझने में उपयोगी है।
• हवा में अधिक नमी की उपस्थिति के कारण तापमान वास्तविक से अधिक गर्म महसूस होता है।
• यह पशुपालन और कुछ खाद्य पदार्थों को एक निश्चित बिंदु पर रखने में मदद करता है।
• किसी भी उत्पाद के आसपास या भवन निर्माण के दौरान भी नमी की निगरानी करना बहुत महत्वपूर्ण है।
• यह एयर कंडीशनर जैसे मानव आराम उत्पाद बनाने में मदद करता है। यह नमी को बनाए रखने और नियंत्रित करने में मदद करता है।
• आर्द्रता कुछ फार्मास्युटिकल उत्पादों की विशेषताओं को बदल सकती है जो आर्द्रता के प्रति संवेदनशील होते हैं और इस प्रकार देखभाल करना और एक निश्चित स्तर बनाए रखना बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है।
• इन सभी उल्लिखित उपयोगों या प्रभावों के अलावा, कोई भी व्यक्ति आज अपने विशिष्ट क्षेत्र की सापेक्षिक आर्द्रता की भी जाँच कर सकता है।

तापमान और आर्द्रता के बीच अंतर

ये दोनों अवधारणाएं अलग-अलग हैं लेकिन एक-दूसरे से जुड़ी हुई हैं। पहला गर्मी या ठंडक का माप है जबकि दूसरा हवा में उपस्थित जल का माप है। पहला अर्थात तापमान सूर्य से आने वाले सौर विकिरण द्वारा नियंत्रित होता है और सौर विकिरण में वृद्धि से तापमान में वृद्धि होगी। उच्च तापमान के साथ-साथ उच्च आर्द्रता हमें पसीने का एहसास कराएगी और साथ ही हमें तापमान वास्तव में जितना है उससे अधिक गर्म महसूस होगा। विभिन्न भौगोलिक स्थान और उनकी विशेषताएं उनके संबंधों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं जैसे कि उष्णकटिबंधीय जलवायु क्षेत्र में, यदि तापमान अधिक है तो आर्द्रता भी अधिक होगी, जबकि अगर हम रेगिस्तानी क्षेत्रों की बात करें तो वहां तापमान अधिक है लेकिन आर्द्रता सामान्यतः कम रहती है।

सापेक्ष आर्द्रता और ओस बिंदु

सापेक्ष आर्द्रता प्रायः स्वयं को हवा की नमी धारण क्षमता के रूप में प्रस्तुत कर सकती है। घटना की ऐसी समझ कभी-कभी हमें हवा की नमी के संदर्भ में भौतिक रूप से क्या होता है, इसे पूरी तरह से समझने से रोक सकती है। वैज्ञानिक अर्थों में, हवा जलवाष्प को "पकड़" नहीं पाती है क्योंकि यह जल के अणुओं पर कोई आकर्षक बल नहीं लगाती है या प्रभाव नहीं डालती है। वे वास्तव में हल्के होते हैं और हवा का बड़ा हिस्सा बनाने वाले नाइट्रोजन और ऑक्सीजन अणुओं की तुलना में उनका गति मान अधिक होता है। 20 डिग्री सेल्सियस के कमरे के तापमान पर हवा में जल के अणुओं की तापीय ऊर्जा 600 मीटर/सेकंड या 1400 मील प्रति घंटे से अधिक होती है! इसलिए जब कोई हवा में जल रखने की बात करता है, तो यह केवल उस क्षण को संदर्भित करता है जिसके लिए ये अणु एक आदर्श गैस के रूप में कार्य करते हैं और हवा के एक घटक के रूप में बने रहेंगे।

इतनी तेज़ गति पर, जल के अणु एक आदर्श गैस के अणुओं के रूप में कार्य करते हैं। 760 m Hg के वायुमंडलीय दबाव पर, यह जल के अणुओं द्वारा योगदान किए गए वाष्प दबाव को दर्शाता है।

लेकिन ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जैसे अन्य वायु घटकों की तुलना में जल वाष्प अपने गुणों में समान नहीं है। पृथ्वी के तापमान पर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन हमेशा गैसें होती हैं, और हमेशा आदर्श गैसों के रूप में कार्य करती हैं। हालाँकि, जल का क्वथनांक 100°C = 373.15K होता है और यह पृथ्वी पर ठोस, द्रव और गैसीय अवस्था में उपस्थित हो सकता है। इसका मतलब यह है कि जल के अणु हमेशा अपने विभिन्न अवस्थाों के बीच गतिशील आदान-प्रदान की प्रक्रिया में बने रहेंगे।

20 डिग्री सेल्सियस पर, जैसे ही हवा में वाष्प का दबाव 17.54 mm Hg तक पहुंचता है, जल के अणु द्रव अवस्था में प्रवेश करना शुरू कर देते हैं, जिससे यह अपने गैसीय रूप से बाहर निकल जाता है, जिससे यह निष्कर्ष निकलता है कि वाष्प "संतृप्त" है। जैसे-जैसे हवा संतृप्ति के करीब पहुंचती है, वैज्ञानिक रूप से यह अपने "ओस बिंदु" के करीब आने के लिए जाना जाता है। चूँकि जल के अणु ध्रुवीय होते हैं, वे एक-दूसरे पर एक शुद्ध आकर्षक बल प्रदर्शित करते हैं और इसलिए धीरे-धीरे आदर्श गैस व्यवहार से दूर होने लगते हैं। जैसे ही वे एकत्र होते हैं और द्रव अवस्था में प्रवेश करते हैं, वे वायुमंडल में जल की बूंदें बनाकर बादल बनाते हैं, या सतह के पास कोहरा बनाते हैं, या सतहों पर ओस बनाते हैं (जैसा कि कोहरे वाली सुबह में पत्तियों में देखा जाता है)।

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम 20 डिग्री सेल्सियस पर एक बंद फ्लास्क का उपयोग कर सकते हैं जिसमें द्रव जल भरा हुआ है लेकिन हवा बिल्कुल नहीं है, और फिर इसे वाष्प दबाव 17.54 m Hg तक संतृप्त कर सकते हैं। उस समय, जल की सतह के ऊपर गैस अवस्था में इसका वाष्प घनत्व 17.3 ग्राम/एम³ शुद्ध जल वाष्प होगा। और यदि हवा हटा दी जाती है और कंटेनर को द्रव जल के साथ बंद कर दिया जाता है, तो ऐसी स्थिति उत्पन्न हो सकती है जहां उस समय गैस अवस्था में केवल 8.65 ग्राम/एम³ निवासी है। इसे वैज्ञानिक भाषा में 50% सापेक्ष आर्द्रता वाले फ्लास्क के रूप में जाना जाता है क्योंकि निवासी जल वाष्प घनत्व इसके संतृप्ति घनत्व का आधा है। उसी तरह, यदि हवा 20°C पर 8.65 ग्राम/घन मीटर के वाष्प दबाव पर उपस्थित है, तो इसे 50% सापेक्ष आर्द्रता का प्रतिनिधित्व करने के लिए कहा जाता है।

अभ्यास प्रश्न:

1.सापेक्षिक आर्द्रता क्या है?

2.तापमान और आर्द्रता में क्या अंतर है?

3.सापेक्षिक आर्द्रता एवं ओसांक के बीच अंतर लिखिए।

4.आर्द्रता के प्रभाव एवं उपयोग लिखिए।