상대습도

상대습도(相對濕度, relative humidity)은 일정 부피의 공기 속에 실제로 포함된 수증기의 양과 포함할 수 있는 최대한의 수증기의 양과의 비율을 말한다. 보통 단순히 습도라고 하며, 건습계로 잰다.

개요

상대습도는 주어진 온도에서 수증기의 부분 압력과 물의 평형 증기 압력의 비율이다. 절대습도와 달리 기온에 따른 습하고 건조한 정도를 백분율로 나타낸 것이다. 상대 습도는 대상 시스템의 온도 및 압력에 따라 다르다. 같은 양의 수증기는 따뜻한 공기보다 차가운 공기의 상대습도에 더 많은 영향을 준다. 관련 매개변수는 이슬점의 매개변수이다.

상대습도는 현재 대기 중의 수증기의 질량을 현재 온도의 포화 수증기량으로 나눈 비율(%)로 나타낸다. 따라서 절대습도와는 다르게 수증기량이 같더라도 온도에 따라 습도가 다르게 나타나기 때문에 건조하고 습한 정도를 나타낼 때 사용된다. 온도가 낮을 수록, 현재 수증기량이 높을 수록 비율이 증가한다. 그 비율이 1:1이 되도록 조절하면 포화상태에 해당하는 이슬점이 된다. 온도를 더 낮추면 해당 온도에서의 포화 수증기량을 초과하게 되므로, 남은 양만큼이 액체 상태인 물이 되어 밖으로 튕겨나온다.

상대습도의 개념은 중학교 3학년 과학에서 처음 등장한다. 상대습도는 지구과학Ⅰ에서 반드시 수능에 나오는 부분이었으나 2014년도 이후 지구과학Ⅱ로 올라가 버렸다. 덕분에 해당 단원 전체가 난이도가 하향되었다는 소리를 듣는다. 이론적인 개념 이해는 화학Ⅱ에서 다룬다.

정의

공기의 건조하고 습한 정도를 습도라고 한다. 생활에서 주로 사용하는 습도는 상대습도이며, 현재 기온의 포화 수증기량에 대한 실제 수증기량의 비율로 나타낸다.

상대 습도 (𝑅𝐻 또는 𝜙)는 공기-물 혼합물이 수증기 부분 압력의 비율로 정의한다.

$\phi ={\frac {p_{\mathrm {H_{2}O} }}{p_{\mathrm {H_{2}O} }^{*}}}.$

상대습도는 일반적으로 백분율로 표시된다. 비율이 높을수록 공기-물 혼합물이 더 습한 것을 의미한다. 상대습도 100%에서 공기는 포화상태이며, 이슬점에 있다.

상대습도 구하기

현재 공기 중의 실제 수증기량은 이슬점의 포화 수증기량과 같으므로 이슬점을 측정하여 상대 습도를 구할 수 있다.

공식

상대습도 공식

특징

상대습도는 현재 포함한 수증기량과 공기가 최대로 포함할 수 있는 수증기량(포화수증기량)의 비를 퍼센트(%)로 나타낸다. 포화수증기량은 온도에 따라서 변하기 때문에 공기가 포함한 수증기량이 일정하여도 상대습도는 온도에 따라 다른 값을 가진다. 예를 들어 일기예보에서 현재 습도가 100% 라고 한다면, 모든 공간이 물로 가득 차있다는 뜻이 아니라 현재 공기 중에 있는 수증기량이 현재 온도의 포화 수증기량과 같다는 뜻이다.

더운 공기가 찬 표면에 닿으면 공기의 온도가 내려간다. 온도가 내려가면서 상대습도가 100%에 도달하게 된다. 더이상 기체 상태로 존재할 수 없는 수증기가 응결되어 차가운 표면에 달라 붙는다. 이 현상을 '김이 서린다'라고 표현한다. 김이 서리는 현상은 여러 곳에서 볼 수 있다. 추운 겨울날 유리창 표면에 김이 서리게 된다. 이는 습기를 많이 포함한 방 안의 더운 공기가 차가운 유리창과 만나 온도가 떨어지면서 포화수증기량이 낮아지자, 수증기가 응결되어 일어나는 현상이다.

상대습도 산출

상대습도는 주어진 온도의 포화 수증기량에 대한 실제 수증기량의 비 또는 포화수증기압에 대한 실제 수증기압의 비를 백분율로 표시한 것이다. 일상생활에서 공기의 건습정도를 나타낼 때 사용하는 습도가 바로 상대습도이다. 수증기압은 대기 중에 포함된 수증기의 압력을 말한다. 특히 포화수증기압은 주어진 온도에서 수증기를 최대로 포함했을 때의 수증기압이다. 현재의 수증기압과 포화 수증기압을 알면 상대습도를 구할 수 있다. 아래의 식으로 상대습도를 구할 수 있고, 건습구 온도계를 통해 구할 수도 있다.

• 상대습도 = ( 현재 수증기압 / 포화수증기압 ) * 100

기온과 상대습도의 일변화

기온은 낮에 높고 밤에 낮다. 그러므로 낮에는 기온이 높아 포화 수증기량이 크므로 상대습도가 낮고, 밤이나 새벽에는 기온이 낮아 반대로 포화수증기량이 작아서 습도가 높다.

습도의 측정

생활에서 습도는 건습구 습도계와 습도표를 이용하여 측정할 수 있다.

건습구 온도계

정의

건습구 온도계는 물이 증발할 때 주위의 열을 흡수하는 성질을 이용한 습도계이다. 건습계라고도 불린다. 건구온도계와 습구온도계로 이루어져있다. 또한 습도표가 붙어있는 경우도 있다. 보통 상대습도를 쉽게 구하기 위해 실험실에서 사용되며 습구온도계의 밑에는 건구와 다르게 헝겊에 물을 묻혀 그 물의 기화열에 의한 온도차를 만든다. 그리고 그 온도차를 이용해 상대습도를 구할 수 있다.

① 건구 온도계와 습구 온도계로 되어 있다.

• 건구 온도: 일반적으로 측정하는 공기의 온도
• 습구 온도: 구부를 젖은 헝겊으로 감싼 온도계에서 증발이 일어났을 때의 온도

② 습구 온도가 건구 온도보다 낮거나 같다.

→ 이유: 습구 온도계의 구부를 감싼 젖은 헝겊에서 물이 증발할 때 기화열을 흡수하여 주위의 열을 빼앗아가기 때문

③ 공기가 건조할수록 증발이 잘 일어나기 때문에 건구와 습구의 온도 차가 크다.

④ 습도가 100% 일 때는 건구와 습구의 온도가 같다.

습도표 읽는 법

습도표

건구 온도	건구와 습구의 온도차
	0℃	1℃	2℃	3℃	4℃	5℃	6℃	7℃	8℃	9℃	10℃
16℃	100%	90%	81%	71%	63%	54%	46%	38%	30%	23%	15%
17℃	100%	90%	81%	72%	64%	55%	47%	40%	32%	25%	18%
18℃	100%	91%	82%	73%	65%	57%	49%	41%	34%	27%	20%
19℃	100%	91%	82%	74%	65%	58%	50%	43%	36%	29%	22%
20℃	100%	91%	83%	74%	66%	59%	51%	44%	37%	31%	24%
21℃	100%	91%	83%	75%	67%	60%	53%	46%	39%	32%	26%
22℃	100%	92%	83%	76%	68%	61%	54%	47%	40%	34%	28%
23℃	100%	92%	84%	76%	69%	62%	55%	48%	42%	36%	30%

습도표 읽는 법

① 건구 온도와 습구 온도를 측정한다.

예) 건구 온도: 25℃, 습구 온도: 19℃

② 건구와 습구의 온도 차를 구한다.

예) 25℃ - 19℃ = 6℃

③ 습구 온도(19℃)와 건구와 습구의 온도 차(6℃)가 만나는 지점의 값을 읽는다.

→ 상대습도 = 57%

맑은 날 하루 동안 기온, 습도, 이슬점 변화 그래프

기온, 습도, 이슬점의 변화

맑은 날 기온, 습도, 이슬점의 변화

맑은 날 하루 동안 기온과 습도의 변화는 서로 반대로 나타나고, 이슬점은 거의 일정하다.

구분	하루 중 가장 낮을 때	하루 중 가장 높을 때
기온	해 뜨기 전(새벽)	오후 2~3시경
습도	오후 2~3시경	해 뜨기 전(새벽)
이슬점	거의 일정하다. → 맑은 날 하루 동안 공기 중에 포함된 수증기량이 거의 변하지 않기 때문이다.

• 맑은 날 하루 동안 기온과 습도의 변화가 반대로 나타나는 이유 : 수증기량이 일정할 때 기온이 높을수록 포화 수증기량이 증가하기 때문이다.

날씨에 따른 기온, 습도, 이슬점의 변화

날씨에 따른 기온, 습도, 이슬점의 변화

• 이슬점: 비 오는 날>맑은 날

(비 오는 날은 빗방울이 증발하여 공기 중의 수증기량이 증가하기 때문에 이슬점이 높다.)

• 습도: 비 오는 날>맑은 날
• 기온의 일변화: 비 오는 날<맑은 날

참고자료

• 〈상대습도〉, 《네이버 국어사전》
• 〈상대 습도〉, 《위키백과》
• 〈상대습도〉, 《나무위키》
• 〈상대 습도〉, 《학생백과》
• 〈상대습도〉, 《두산백과》

같이 보기

• 습도
• 공기
• 비율
• 온도
• 압력
• 기온
• 건조
• 수증기
• 건습계
• 이슬점
• 절대습도
• 수증기량

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