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RÉSUMÉ
La particularité de l’air humide est d’être constitué d’un mélange gazeux. Dans le cas d’un fluide pur, l’état thermodynamique est entièrement caractérisé par la connaissance de deux grandeurs. Mais, dans le cas d’un mélange, la connaissance d’un troisième paramètre est nécessaire pour caractériser l’état thermodynamique. Pour l’air humide, ce paramètre peut être l’une des grandeurs utilisées pour définir l’« humidité ». Lorsque l’on connaît la température, la pression et l’un de ces paramètres caractérisant l’« humidité », on peut déterminer tous les autres, et des grandeurs telles que la masse volumique, le volume massique, l’enthalpie, etc.
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-
Bertrand BLANQUART : Responsables du laboratoire d’hygrométrie du Centre technique des industries aérauliques et thermiques (CETIAT)
INTRODUCTION
La particularité de l’air humide est d’être constitué d’un mélange gazeux, qui doit dans la plupart des cas être pris en compte dans l’interprétation d’un phénomène : en effet, dans le cas d’un fluide pur, l’état thermodynamique est entièrement caractérisé par la connaissance de deux grandeurs, par exemple la température et la pression, ou la pression et le volume, etc. En revanche, dans le cas d’un mélange, la présence de plusieurs constituants impose la connaissance d’un troisième paramètre pour caractériser l’état thermodynamique. Pour l’air humide, ce troisième paramètre peut être l’une des nombreuses grandeurs utilisées couramment pour définir l’« humidité » : rapport de mélange, humidité relative, température de rosée, température humide, etc.
Lorsque l’on connaît la température, la pression et l’un quelconque de ces paramètres, il est alors possible de déterminer tous les autres, ainsi que les différentes grandeurs telles que la masse volumique, le volume massique, l’enthalpie, etc.
Certaines définitions et des relations sont à connaître pour effectuer les calculs permettant de passer d’une grandeur à l’autre, ainsi que pour utiliser un diagramme de l’air humide.
Comme pour toute mesure, l’obtention d’un résultat correct dépend avant tout du choix d’un capteur adapté, ensuite de son utilisation appropriée et enfin de l’analyse du résultat obtenu. Les différents types d’hygromètres utilisés pour des mesures en environnement climatique sont donc présentés ici.
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- Version courante de déc. 2017 par Bernard CRÉTINON, Bertrand BLANQUART
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1. Air atmosphérique
1.1 Composition de l’atmosphère type
D’après l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI), l’air sec type est défini sur les bases suivantes :
-
l’air est considéré comme un gaz parfait ;
-
il est exempt de vapeur d’eau ;
-
les constantes physiques sont les suivantes :
-
masse molaire M a : 28,964 55 · 10–3 kg · mol–1,
-
pression atmosphérique au niveau de la mer : 101 325 Pa,
-
température au niveau de la mer : 15 oC,
-
masse volumique au niveau de la mer : 1,226 kg · m–3,
-
constante universelle des gaz parfaits : 8,314 3 J · mol–1 · K–1,
-
composition molaire donnée dans le tableau 1.
-
Une estimation de la pression atmosphérique (en pascals) en fonction de l’altitude (z) peut être obtenue par la relation :
Le tableau 2 donne un exemple d’évolution de la température, de la pression et de la masse volumique de l’air en fonction de l’altitude. Ces valeurs peuvent varier en fonction de la situation géographique, des conditions atmosphériques, etc.
Dans l’air atmosphérique, il faut également prendre en compte :
-
l’humidité qui se présente sous forme de :
-
vapeur dont la teneur dans l’air est fonction de la saison, de l’heure et du lieu,
-
phase condensée : liquide (eau en gouttelettes, nuages, brume, brouillard) ou solide (neige, glace, etc.) ;
-
-
les impuretés : vapeurs industrielles ou de provenance naturelle telles les poussières, micro-organismes, etc. ;
-
l’électricité atmosphérique : ions.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HARRISON (L.P.) - Fundamental Concepts and Definitions Relating to Humidity. - Humidity and Moisture, 3, 3-69 (1965).
-
(2) - HARRISON (L.P.) - Some Fundamental Considerations Regarding Psychrometry. - Humidity and Moisture, 3, 71-103 (1965).
-
(3) - WEXLER (A.) - Vapor pressure formulation for water in range 0 to 100 oC. - Journal of Research of the National Bureau of Standards, 80A, no 5 et 6, 775-785 (1976).
-
(4) - WEXLER (A.) - Vapor pressure formulation for ice. - Journal of Research of the National Bureau of Standards, 81A, no 1, 5-20 (1977).
-
(5) - SONNTAG (D.) - Vapor pressure formulation based on the ITS-90 and psychrometer formulae – Important new values of the physical constants of 1986. - Z. Meteorologie, 70, 5-340-344 (1990).
-
(6) - Fondamentals handbook. - ASHRAE (2001).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Mesure de l’humidité de l’air – Paramètres hygrométriques - NF X 15-110 - 07-94
-
Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy - ASHRAE Std 55-2004 -
ANNEXES
1 Fabricants, constructeurs d’hygromètres
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE1.1 Hygromètres à condensation
EdgeTech (États-Unis) http://www.edgetech.com
General Eastern (États-Unis) http://www.gesensing.com/generaleasternproducts
MBW (Suisse) http://www.mbw.ch
Michell Instruments (Royaume-Uni) http://www.michell.co.uk
HAUT DE PAGE1.2 Hygromètres à variation d’impédance
Delta Ohm (Italie) http://www.deltaohm.com
E+E (Autriche) http://www.epluse.com
Gefran (France) http://www.gefran.com
Hanna Instruments (France) http://www.hanna-france.com
Jules Richard Instruments (France) http://www.julesrichard.com
Kimo Instruments (France) http://www.kimo.fr
Rotronic...
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