Expressions de l’humidité de l’air

- L’humidité absolue χ (g m^-3) est définie comme la masse de vapeur d’eau m_e par unité de volume d’air V : χ = m_e/V.

- La pression de vapeur d’eau e (mbar ou hPa) est la pression partielle exercée par la vapeur d’eau dans un mélange d’air humide. L’équation des gaz parfaits s’écrit pV = nRT où p est la pression de l’air, n le nombre de moles d’air dans le volume V, R la constante des gaz parfaits (8,31 J/mol) et T la température absolue. En appliquant cette équation à la vapeur d’eau, p devient e et n devient n_e = m_e/M_e avec M_e masse molaire de l'eau. Par suite eV = n_e.RT = (m_e/M_e).RT soit e = (m_e/V).(RT/M_e) = χ(RT/M_e), ou encore :

                               χ = e.(M_e/RT)                                                                                                                                   (1)

- La pression de vapeur saturante e_s(T) est la quantité maximale de vapeur d’eau que peut contenir un volume d’air à une température donnée ; au-delà de cette valeur, la vapeur d’eau excédentaire se condense en eau liquide, comme on le voit sur la paroi froide d'un miroir quand on prend une douche dans un espace limité ; e_s(T) augmente avec la température de façon presque exponentielle[6] (figure 4).

- L’humidité relative h est le rapport entre la pression de vapeur d’eau e et la pression de vapeur saturante e_s(T) :   

                                h = e/e_s(T)

- Le déficit de saturation de l’air est défini comme δ = e_s(T) – e, c’est ce qui manque à l’air pour être saturé en vapeur d’eau (fig. 3).

Figure 4. Pression de vapeur saturante (hPa) en fonction de la température (°C)

 [6] Voir http://www.thermexcel.com/french/tables/eau_atm.htm ou utiliser la formule empirique e_s(t) = 6.1078*exp(17.27*t/(t+237)) avec t en °C et e_s(t) en hPa, pour t<40 °C.