Humidité relative L40/RH

Mesures de l’humidité dans l’analyse thermique

Pour de nombreuses applications en analyse thermique, l’atmosphère joue un rôle important car elle peut affecter le comportement de l’échantillon ou activer des réactions. L’influence de l’humidité sur les matériaux de construction, la durée de conservation des produits pharmaceutiques et alimentaires ou l’influence sur les propriétés mécaniques des polymères ne sont que quelques exemples parmi les plus courants.

Bien sûr, les instruments Linseis sont adaptés à de telles expériences, mais il y a un fait qui est souvent source de confusion et qui doit être considéré avec attention : La différence entre la vapeur d’eau et l’humidité relative.

Différence entre l’humidité relative et la vapeur d’eau

Relative Humidity Generators are most commonly used for experiments around room temperature, while water vapor applications take place at higher temperatures.

When water is heated to its boiling point or higher than that, the water changes its aggregate form from liquid to gaseous. It is then existing as water vapor (steam). If this steam is introduced into any kind of reaction chamber or instrument, it is called water vapor application.

In contrast, every gas can transport and contain a certain amount of water at a given temperature. This is called humidity. Considering air as an example, there is always an amount of water contained in the air, even below the boiling point of water, which is defined as grade of humidity or relative humidity.

Humidity measurements

La gamme de température typique pour le générateur d’humidité est comprise entre la température ambiante et 80°C avec une humidité relative contrôlable de 0,2% à 98%. Il peut être utilisé pour des applications dans des appareils d’analyse thermique, comme les dilatomètres, les calorimètres différentiels à balayage ou les analyseurs thermiques simultanés, notamment pour l’analyse des aliments, des produits pharmaceutiques, des matériaux de construction ou des processus biologiques.

Cela signifie que la même quantité d’eau, ou plus précisément, de vapeur d’eau dans l’air (grammes H2O par kilogramme d’air) se traduit par des niveaux d’humidité relative différents, en fonction de la température, car la capacité de l’atmosphère change. Cette quantité maximale d’eau (capacité) dépend fortement de la température et varie d’une fraction de gramme par mètre cube (à des températures inférieures à 0 °C) à environ 600 grammes par mètre cube à 100 °C.

Humidité relative

La mesure de l’humidité la plus couramment utilisée est l’humidité relative. L’humidité relative peut être définie simplement comme la quantité d’eau dans l’air par rapport à la quantité de saturation que l’air peut contenir à une température donnée, multipliée par 100. Un air dont l’humidité relative est de 50 % contient la moitié de la vapeur d’eau qu’il pourrait contenir à une température donnée.

Si l’humidité relative est comprise entre 0,1% et 100%, l’eau peut exister sous forme de vapeur d’eau. Si une humidité relative de 100 % est atteinte et que l’air ambiant est refroidi, le point de rosée (qui définit la quantité maximale d’eau que l’air peut contenir à une température donnée) est dépassé et l’eau se condense dans l’air, sous forme d’eau liquide.

Le résidu est un équilibre entre l’eau liquide et la vapeur d’eau à la température spécifique. En revanche, si la température est supérieure au point d’ébullition de l’eau (100°C au niveau de la mer), l’eau présente dans l’air ne peut exister que sous forme de vapeur d’eau.

En particulier, en ce qui concerne les conditions de vie sur terre, l’indication de l’humidité relative est très utile, puisque la plage très étroite de concentration de vapeur d’eau dans laquelle un mammifère, comme l’homme, se sent à l’aise, peut être représentée graphiquement par l’indication de l’humidité relative.

Cela conduit à deux principaux cas d’application pour les applications d’analyse thermique. La première est une application de balayage de température dans laquelle un niveau d’humidité défini à température ambiante est fixé et l’échantillon, y compris l’environnement, sera chauffé ou refroidi à une température prédéfinie.

Dans ce cas, la quantité d’eau à l’intérieur de la chambre de mesure reste constante, mais l’humidité relative change en fonction de la température.

L’autre possibilité est de mesurer dans des conditions isothermes, ce qui permet de définir des niveaux d’humidité définis et constants entre 0,2 % et 98 % d’humidité relative. L’air froid, en dessous de la température ambiante, ne peut contenir de la vapeur d’eau que dans une quantité très limitée qui diminue avec la température. L’air en dessous de 0°C ne peut plus contenir de vapeur d’eau.

(voir graphique ci-dessus).

Dès que l’humidité relative est supérieure au point de rosée (par exemple pendant le refroidissement), la vapeur d’eau se condense sous forme d’humidité et, si la température ambiante est inférieure à 0°C, elle gèle. Cette procédure nécessite un équipement matériel plus important, par exemple une ligne de transfert chauffée pour les échantillons dont la température est supérieure à la température ambiante.

Un générateur d’humidité crée une atmosphère contenant de la vapeur d’eau en faisant passer un gaz à travers de l’eau chaude et en le saturant ainsi. Ensuite, le gaz est ajusté à 100 % d’HR en ajoutant de l’air sec à une humidité relative prédéterminée à l’aide d’un capteur de point de rosée. Des configurations personnalisées pour le gaz porteur et les compositions peuvent être commandées, en utilisant des MFC supplémentaires ou des capteurs de point de rosée externes.

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