Ponto de orvalho designa a temperatura na qual o vapor de agua presente no ar ambiente passa ao estado liquido na forma de pequenas gotas por via da condensacao , o chamado orvalho . ^{[ 1 ]} Em outras palavras, e a temperatura na qual o vapor de agua que esta em suspensao no ar comeca a se condensar (viraria "orvalho").

O ponto de orvalho e, em definicao tecnica, a temperatura para a qual a Humidade relativa da massa de ar em consideracao atinge 100%. A quantidade maxima de vapor de agua que se pode encontrar dissolvida numa dada massa de ar e em funcao da pressao e temperatura do sistema. Temperaturas maiores implicam massas de vapor admissiveis maiores. Ao se baixar a temperatura, decresce a quantidade maxima de vapor de agua admissivel no sistema, e aumenta a humidade relativa da massa de ar, mesmo mantendo-se a mesma massa de vapor dissolvida.

Se a temperatura decrescer ate que a quantidade maxima de vapor admissivel iguale a quantidade de vapor de agua efectivamente dissolvida na massa de ar em consideracao, atinge-se a humidade relativa de 100% a temperatura de orvalho. Caso a temperatura atinja valores menores do que a temperatura de orvalho, o excesso de agua dissolvido no ar condensa-se, dando origem, entre outros, ao orvalho.

O ponto de orvalho depende, entre outros, da humidade absoluta do ar. Aumentando a quantidade de vapor de agua dissolvido numa dada massa de ar, eleva-se o ponto de orvalho. Massas humidas de ar tem pontos de orvalho superiores a massas de ar mais secas quando sob mesma pressao.

Nesse ponto, ocorre a saturacao do ar pelo decrescimo de temperatura, causando fenomenos meteorologicos como geada , nevoeiro , chuva , e neve . Esse ponto tem muita importancia na aviacao geral , na qual e utilizado para se calcular a probabilidade de formacao de gelo no carburador e para se estimar a altura da base de nuvens .

Explicacoes tecnicas [ editar | editar codigo-fonte ]

O ar presente no ambiente e composto por varios tipos de gases , particulas em suspensao e tambem agua no estado gasoso . A quantidade de agua que um metro cubico de ar contem define a umidade absoluta. E e essa agua que condensa quando a temperatura ambiente fica abaixo do ponto de orvalho.

O ponto de orvalho jamais sera superior a temperatura do ar. Quando este e inferior a temperatura ambiente, significa que o ar nao esta saturado de umidade (a umidade relativa do ar e inferior a 100%), podendo conter mais vapor de agua. Dessa forma, se o ponto de orvalho aumenta (devido ao aumento da umidade) ou se a temperatura do ar diminui, a saturacao do ar aumenta (a umidade relativa do ar aproxima-se a 100%).

Quando ocorrer a igualdade entre a temperatura do ar e o ponto de orvalho, o ar fica saturado de umidade (a umidade relativa do ar atinge 100%). A partir dai, o ponto de orvalho passa a acompanhar a queda da temperatura do ar, gerando excesso de umidade que condensara na forma de goticulas de agua, gerando o orvalho.

A uma dada pressao, mas independentemente da temperatura, o ponto de orvalho indica a fraccao molar de vapor de agua no ar, ou, colocando de outra forma, determina a umidade especifica do ar. Se a pressao aumenta sem alterar essa fraccao molar, o ponto de orvalho aumentara proporcionalmente, reduzindo a fraccao molar, ou seja, tornando o ar menos umido, baixara o ponto de orvalho de volta a seu valor inicial.

Da mesma forma, aumentando a fraccao molar depois de uma queda de pressao, aumenta a umidade relativa de volta a seu nivel inicial. Dessa forma, considerando as altitudes de Porto Alegre (10 metros acima do nivel mar) e de Sao Paulo (760 metros acima do nivel do mar), por exemplo, quer dizer que se o ponto de orvalho e temperatura em ambas as cidades for a mesma, a quantidade de vapor de agua por metro cubico de ar sera a mesma, mas a fraccao molar de vapor de agua no ar sera maior em Sao Paulo, pela pressao atmosferica ser menor.

Relacao com a sensacao de conforto e desconforto [ editar | editar codigo-fonte ]

O ponto de orvalho pode ser usado como indicacao do desconforto termico, fazendo-se uma relacao com o trio temperatura , pressao e umidade .

Quando a temperatura esta alta, o aparelho termorregulador do corpo usa a evaporacao da transpiracao para resfriar o corpo, tendo o efeito de refrescancia ligacao direta com a taxa em que o suor evapora. Essa taxa depende do quanto de umidade ha no ar e o quanto de vapor de agua ele ainda consegue conter. Se o ar esta saturado de umidade, o suor nao evaporara. O corpo produzira suor para manter a temperatura em sua normalidade, mesmo se essa taxa de producao for maior que a de evaporacao. Logo, mesmo sem fazer algum esforco adicional, voce pode ficar suado em dias umidos. E a nao evaporacao do suor que causa desconforto em tempos muito umidos.

O desconforto tambem ocorre quando o ponto de orvalho esta baixo (por volta de -30 °C). O ar muito seco pode causar fissuras e irritacao na pele, causando ressecamento tambem do aparelho respiratorio. As condicoes ideias de locais fechados, por recomendacoes, e uma temperatura entre 20 e 24 °C com a umidade relativa entre 20 e 60% (com ponto de orvalho entre -4.5 e 15.5 °C. ^{[ 2 ]} Aqueles que estao acostumados ao clima continental, costumam sentir desconforto quando o ponto de orvalho esta entre 15 e 20 °C. A maioria dos habitantes dessas areas consideram o ponto de orvalho acima de 21 °C opressivo.

Confira a tabela a baixo:

Ponto de Orvalho °C	Sensacao no ser humano [ 3 ]	Umidade relativa a 32 °C	Sensacao Termica dos 32 °C com a umidade
Maior que 29 °C	Opressao Severa. Casos de morte por hipertermia	85% ou mais	47 °C a 54 °C
26-28 °C	Altissimo. Mortal para doencas relacionadas a asma	73-84%	42 °C a 46 °C
24?26 °C	Extremamente desconfortavel. Consideravelmente opressivo	62-72%	38 °C a 41 °C
21?24 °C	Muito umido, desconfortavel	52?61%	35 °C a 37 °C
18?21 °C	De certa forma desconfortavel para a maioria das pessoas no limite superior	44-51%	33 °C a 35 °C
16?18 °C	OK para maioria, porem todos percebem a umidade no limite superior	37?43%	32 °C
13?16 °C	Confortavel	31-36%	31 °C a 32 °C
10?12 °C	Muito confortavel	26-30%	30 °C a 31 °C
< 10 °C	Um pouco seco para alguns	25% ou menos	27 °C a 30 °C

Comparem-se duas situacoes: quando a temperatura em uma cidade esta 36 °C, mas o ponto de orvalho esta mais baixo, digamos 12 °C, significa que seria necessario baixar muito a temperatura para a agua condensar sob mesma pressao. Isso porque, para a temperatura e pressao em questao, ha pouca umidade no ar. Dessa forma, mesmo estando quente, o suor da pele evapora rapidamente, baixando a temperatura do corpo. Nessas condicoes de umidade baixa em 36 °C, a sensacao termica e de temperatura mais baixa tambem, entre 32 °C e 33 °C, e quando o indice de umidade esta perto de zero, a sensacao de calor cai mais ainda; 28-29 °C.

Todavia, quando a temperatura esta em 36 °C e o ponto de orvalho esta em, por exemplo, 20 °C, o suor da pele nao evapora com facilidade pois ja ha muita umidade no ar. Dessa forma, alem do suor nao conseguir tirar o calor do corpo de forma eficiente, ele nao seca, causando a sensacao de desconforto (como ficar "grudento"/"preguento"). Por isso a sensacao de mormaco. Nesse caso, o indice de calor chega a 39-40 °C. Se o ponto de orvalho estiver em 28 °C com a mesma temperatura, a sensacao termica sobe para 50 °C. Foi o que aconteceu na Europa durante o Verao de 2003 , em Milao , a temperatura chegou aos 39,3 °C no dia 10 de agosto, e com uma umidadede 60%, o indice de calor chegou aos 59 °C, quase um forno para os seres humanos, milhares de pessoas morreram e outras passaram mal, principalmente na Franca e na Italia , e os governos decretaram estado de calamidade publica. Por outro lado, os povos do Deserto do Saara estavam vivendo as mesmas temperaturas que se passavam na Europa, mas nao o calor, pois a umidade relativa do ar estava muito baixa (0% ? 12%), consequentemente, a sensacao termica foi bem menor do que a temperatura real. A umidade fez toda diferenca, os europeus sentiram muito mais calor do que os norte-africanos. Alem disso, a umidade conservou boa parte do calor acumulado durante o dia, ja que a agua perde temperatura mais lentamente e o resultado foram noites demasiadamente quentes e umidas com sensacao termica de ate 40 °C. Um quarto das mortes ocorreram nesse horario.

Medicao [ editar | editar codigo-fonte ]

Ha aparelhos capazes de medir o ponto de orvalho sobre uma vasta gama de temperaturas. Estes dispositivos consistem em um espelho de metal polido, que e resfriado enquanto o ar passa por ele. Assim, a temperatura na qual ocorre a formacao de orvalho e, por definicao, o ponto de orvalho. Dispositivos manuais deste tipo podem ser utilizados para calibrar outros tipos de sensores de umidade, e sensores automaticos podem ser utilizados em um circuito de controle com um umidificador ou um desumidificador para controlar o ponto de orvalho do ar num edificio ou num espaco menor, para a fabricacao de um processo.

Calculando o ponto de orvalho [ editar | editar codigo-fonte ]

Uma aproximacao bem conhecida utilizada para calcular o ponto de orvalho ( T _po ) dada somente a temperatura actual (Bulbo seco) do ar ( T ) e a umidade relativa do ar ( UR ? em percentagem), e a "formula de Magnus":

${\displaystyle {\begin{aligned}\gamma (T,U\!R)&=\ln \left({\frac {U\!R}{100}}\exp \left({\frac {bT}{c+T}}\right)\right)=\ln \left({\frac {U\!R}{100}}\right)+{\frac {bT}{c+T}};\\T_{po}&={\frac {c\gamma (T,U\!R)}{b-\gamma (T,U\!R)}};\end{aligned}}}$

A mais completa formulacao e que deu origem a essa aproximacao envolve a relacao entre a pressao de saturacao do vapor de agua (em unidades de millibar , que tambem pode ser representada por hPa ) com T ( P _s ( T )), a atual pressao do vapor de agua (tambem em unidades de milibar) ( P _a ( T )), que tambem pode ser utilizada como UR ou aproximada com a pressao do ambiente (em unidades de milibar) ( BP _mb ), e a temperatura de bulbo humido ( T _bu ) e:

Nota: todas as temperaturas sao expressas e trabalhadas em ºC

${\displaystyle {\begin{aligned}P_{s}(T)&={\frac {100}{U\!R}}P_{\text{a}}(T)=a\exp \left({\frac {bT}{c+T}}\right);\\[8pt]P_{\text{a}}(T)&={\frac {U\!R}{100}}P_{s}(T)=a\exp(\gamma (T,U\!R)),\\&\approx P_{s}(T_{\text{bu}})-B\!P_{\text{mb}}0.00066\left[1+(0.00115T_{\text{bu}}\right)]\left(T-T_{\text{bu}}\right);\\[5pt]T_{\text{po}}&={\frac {c\ln(P_{\text{a}}(T)/a)}{b-\ln(P_{\text{a}}(T)/a)}};\end{aligned}}}$

Para melhor precisao, P _s ( T ) (e, por consequencia, γ( T , UR )) pode ser aprimorado, usando parte da Modificacao de Bogel , tambem conhecida como equacao de Arden Buck , que acrescenta uma quarta constante, d :

${\displaystyle {\begin{aligned}P_{s:m}(T)&=a\exp {\bigg (}\left(b-{\frac {T}{d}}\right)\left({\frac {T}{c+T}}\right){\bigg )};\\[8pt]\gamma _{m}(T,U\!R)&=\ln {\Bigg (}{\frac {U\!R}{100}}\exp {\bigg (}\left(b-{\frac {T}{d}}\right)\left({\frac {T}{c+T}}\right){\bigg )}{\Bigg )};\\T_{po}&={\frac {c\gamma _{m}(T,U\!R)}{b-\gamma _{m}(T,U\!R)}};\end{aligned}}}$

(onde ${\displaystyle \scriptstyle {a=6.1121;\quad \;b=18.678;\quad \;c=257.14^{\circ }C;\quad \;d=234.5^{\circ }C.}}$)

Ha diferentes constantes utilizadas para o calculo. As utilizadas em material fornecido pela National Oceanic Atmospheric Administration (NOAA) ^{[ 4 ]} sao obtidas de uma divulgacao de 1980 de David Bolton chamada “Monthly Weather Review” ^{[ 5 ]} :

${\displaystyle {\begin{aligned}a&=6.112;\quad \;b&=17.67;\quad \;c&=243.5^{\circ }C;\end{aligned}}}$

Essas avaliacoes proporcionam uma precisao minima de 0.1%, para

-30°C ≤ T ≤ +35°C;

1% < UR < 100%;

Tambem de pode destacar Sonntag (1990), ^{[ 6 ]}

${\displaystyle \scriptstyle {a=6.112;\quad \;b=17.62;\quad \;c=243.12^{\circ }C:\quad -45^{\circ }C\leq T\leq +60^{\circ }C\quad (<-0.35^{\circ }C)}}$

Outros valores comuns sao os apresentados em “Psychrometry and Psychrometric Charts” (1974), como no site da Paroscientific ^{[ 7 ]} :

${\displaystyle \scriptstyle {a=6.105;\quad \;b=17.27;\quad \;c=237.7^{\circ }C:\quad 0^{\circ }C\leq T\leq +60^{\circ }C\quad (\pm 0.4^{\circ }C)}}$

Tambem, no Journal of Applied Meteorology and Climatology , ^{[ 8 ]} Arden Buck apresenta alguns diferentes valores, com diferentes precisoes para diferentes variacoes de temperatura. Dois conjuntos em particular proporcionam uma melhor precisao que as constantes acima:

${\displaystyle \scriptstyle {a=6.1121;\quad \;b=17.368;\quad \;c=238.88^{\circ }C:\quad \quad \!0^{\circ }C\leq T\leq +50^{\circ }C\;\;(\leq 0.05\%)}}$

${\displaystyle \scriptstyle {a=6.1121;\quad \;b=17.966;\quad \;c=247.15^{\circ }C:\quad -40^{\circ }C\leq T\leq 0^{\circ }C\quad \!\;\;(\leq 0.06\%)}}$

Aproximacao simples [ editar | editar codigo-fonte ]

Ha tambem uma simples aproximacao que permite uma conversao entre o ponto de orvalho, temperatura e umidade relativa. Essa abordagem tem uma precisao de ±1 °C enquanto a umidade esta acima de 50%:

${\displaystyle T_{po}\approx T-{\frac {100-U\!R}{5}};}$

e

${\displaystyle U\!R\approx 100-5(T-T_{po});\,}$

A derivacao dessa abordagem, uma discussao sobre a sua precisao, comparacoes com outras aproximacoes, e mais informacoes sobre a historia e as aplicacoes do ponto de orvalho sao dados no Boletim da Sociedade Meteorologica Americana. ^{[ 9 ]}

Ver tambem [ editar | editar codigo-fonte ]

• Ponto de condensacao
• Ponto de saturacao
• Ponto de bolha

Referencias

• Portal da quimica