IGROMETRIA
IGROMETRIA (dal gr. ὑγρός "umido" e μέτρος "misura")
Significa misura dell'umidità dell'aria. A causa della continua evaporazione delle acque, che ricoprono per oltre due terzi la superficie della terra, e delle conseguenti riprecipitazioni, il contenuto in vapor d'acqua di un dato volume d'aria varia da luogo a luogo e, per un dato luogo, varia di tempo in tempo.
Lo stato igrometrico dell'aria, cioè quel complesso di condizioni per cui nel linguaggio ordinario diciamo che l'aria è secca o umida, non dipende soltanto dalla quantità di vapor d'acqua contenuta per unità di volume, bensì anche dalla sua temperatura. Per esempio, se prendiamo una determinata massa d'aria alla temperatura di 10°, in condizioni igrometriche tali che i nostri sensi ce la rivelino umida e, senza sottrarle alcuna parte dell'acqua che contiene, la riscaldiamo a 30°, troveremo che i sensi ce la rivelano come secchissima. La ragione sta nel fatto che la valutazione dello stato igrometrico da parte dei nostri sensi è dovuta alla maggiore o minore evaporazione dal nostro corpo; noi giudichiamo l'ambiente tanto più umido, quanto meno intensa è tale evaporazione. Ora l'evaporazione ha luogo tanto meglio, a parità di altre condizioni, quanto più alta è la temperatura dell'aria, e ciò spiega la differente valutazione del contenuto in vapor d'acqua dei nostri sensi al variare della temperatura. Quantitativamente il contenuto in vapor d'acqua, cioè l'umidità, si considera in misura assoluta e relativa. L'umidità assoluta è la misura della quantità di vapor d'acqua contenuta in un litro d'aria nelle condizioni normali. L'umidità relativa invece è misurata dal rapporto tra la quantità di vapor d'acqua che un dato volume d'aria contiene e quella quantità massima che potrebbe contenere per essere satura nelle stesse condizioni. Questo valore perciò può variare tra 0 e 1, ma in generale si suole esprimere in percentuale. Così, dicendo che l'umidità relativa è 50, si deve intendere che il rapporto suddetto è 0,5, ossia l'aria contiene il 50% dell'umidità che dovrebbe contenere per essere satura.
I nostri sensi ci danno uu'indicazione più o meno esatta dell'umidità relativa. Gli strumenti coi quali si effettua la determinazione dell'umidità assoluta o relativa si dicono igrometri.
Gl'igrometri. - La misura dello stato igrometrico dell'aria prima, di varî gas e vapori in numerose industrie poi, è un problema che interessa gli studiosi da circa quattro secoli; e gli apparecchi che allo scopo sono stati studiati sono ormai alcune centinaia. I principî ai quali gli apparecchi furono ispirati sono a loro volta qualche diecina (Walpert nel 1899 ne elenca già 21), ma nella pratica soltanto un limitato numero ne è utilizzato.
Gli apparecchi teoricamente più rigorosi sono basati sulla misura diretta del vapor acqueo contenuto in un determinato volume d'aria: essi sono chiamati igrometri chimici o a volume. Tali apparecchi consistono in una serie di recipienti intercomunicanti, in genere tubi a U, riempiti di sostanze igroscopiche: a mezzo di un aspiratore, o altrimenti, si fa passare una corrente del gas o vapore che si vuole esaminare, in generale aria, attraverso la serie dei tubi; un contatore misura l'aria passata. La differenza di peso dei tubi contenenti le sostanze essiccanti, prima e dopo il passaggio della corrente, è data dal vapor acqueo che essa conteneva. Gl'igrometri di questo tipo (fig., n. 1) hanno il solo inconveniente di richiedere manipolazioni lunghe e delicate, e pertanto sono quasi esclusivamente usati per campionare altri tipi d'igrometri di cui non si conosce la teoria rigorosa.
Una serie numerosa di apparecchi è basata sulla determinazione della temperatura alla quale il gas in esame diviene saturo: essi sono gl'igrometri a condensazione o ad appannamento. Il principio viene realizzato osservando l'appannarsi, per il deposito di minime goccioline d'acqua, di una superficie metallica lucente. In generale la superficie che si osserva è costituita dalla parete di una scatola metallica nella quale è contenuto dell'etere in cui si fa gorgogliare dell'aria: l'evaporazione del liquido produce il raffreddamento della parete speculare, la cui temperatura è determinata da un termometro il cui bulbo è contenato nella scatola. Conoscendo la temperatura della parete, le tabelle di Regnault c'indicano la quantità di vapor acqueo contenuta nell'aria, o in qualunque altro gas, a quella temperatura. Se l'umidità relativa fosse del 100%, l'appannamento si avrebbe alla temperatura ambiente. I tipi più diffusi d'igrometri di questo genere sono quelli di H. V. Regnault, dell'Alluard (fig., n. 3), di C. Chistoni (n. 4) e di A. Crova (n. 2). Se il principio su cui sono fondati questi igrometri permette di determinare l'umidità in modo rigoroso, la realizzazione pratica presenta difficoltà, specialmente per la differenza di temperatura che si stabilisce tra il bulbo del termometro e la parete speculare, messa in rilievo dal Griffith e da I. Ranzi. Tale inconveniente è ridotto assai nel modello del Crova e in quello di L. Martinozzi, in cui la parete speculare è costituita dal corpo termometrico stesso. Se l'uso di questo tipo d'igrometri non è molto diffuso, specialmente nelle industrie, ciò si deve alla necessaria delicatezza di lettura; in generale quindi anche questi igrometri si usano per campionamenti o allorché occorrano misure particolarmente precise.
Gl'igrometri più diffusi, specialmente in meteorologia, sono quelli cosiddetti ad assorbimento, basati sulla proprietà che hanno molte sostanze organiche di variare di dimensione in funzione dell'umidità relativa. Le sostanze ormai quasi esclusivamente usate sono i capelli: preferibilmente quelli biondi femminili; la variazione di dimensione che si utilizza è quella di lunghezza. Questi igrometri, detti appunto a capello, sono costituiti da un telaio metallico sul quale il capello o il fascetto di capelli sono tesi da un pesetto o da una molla; le variazioni di lunghezza sono trasmesse in varia maniera a un indice mobile su una scala graduata. Nel tipo di De Saussure, che è stato il primo del genere, il capello si avvolge sulla gola di una carrucola solidale con l'indice (fig., n. 5). Molto diffuso, anche nelle abitazioni, è l'igrometro del Mounier (nn. 6 e 7), nel quale il capello è tenuto in tensione da una molla anziché da un peso, ed è disposto come è indicato nella figura 6 per poterne utilizzare una notevole lunghezza: il secondo indice che si vede sul quadrante è spostabile a mano per rilevare le variazioni d'umidità che si verificano in dati intervalli di tempo. A questa categoria appartengono i diffusissimi igrometri registratori (fig., n. 8), nei quali l'indice è sostituito da una pennina scrivente su un cilindro mosso da un movimento di orologeria. I vantaggi di questi igrometri sono dati principalimente dal fatto che essi sono sempre in condizione di fornire la misura dell'umidità senza bisogno di alcuna operazione; però sono ben lontani dall'avere la precisione dei modelli precedentemente indicati. Lo studio più accurato su questi apparecchi è dovuto al Griffith (1922); egli concluse che col tempo l'igrometro a capello segna valori più alti del vero; che per le esposizioni in ambienti a bassa umidità si ha una variazione permanente nella lunghezza del capello; che le indicazioni fornite non sono indipendenti dalla temperatura dell'ambiente; inoltre il comportamento del capello è funzione anche della tensione cui esso è sottoposto, ed è tanto migliore quanto essa è minore. Varî studiosi hanno compiuto ricerche sulla teoria di questi strumenti; ma non si può dire ancor oggi che essa sia stata completamente sviluppata.
Una categoria d'igrometri che sarà, specie nelle industrie, molto diffusa, è basata sulla variazione di conducibilità elettrica superficiale che subiscono gl'isolanti per deposito di goccioline d'acqua sulla loro superficie. Il tipo più recente è dovuto a Chang Te-lu e consiste in un foglio di mica avvolto su un tubo di rame: sulla mica sono pressati due anelli metallici collegati alle armature di un condensatore che fa parte di un circuito oscillante; nello spazio tra i due anelli, inferiore al millimetro, è una pinza termoelettrica assai delicata; nel tubo di rame si fa circolare un liquido refrigerante: allorché si produce la condensazione sulla mica si viene a formare un collegamento elettrico tra le armature del condensatore e si produce un particolare crepitio al telefono del circuito oscillante.
Altri igrometri usati nelle industrie sono basati sulla diminuzione di volume che subisce il gas in esame per graduali raffreddamenti (si osservano cioè gli scostamenti dalla legge di Gay-Lussac che sarebbe seguita in modo abbastanza preciso dall'aria o dal gas in esame): naturalmente questi igrometri si possono usare soltanto per quei gas che, come l'aria, si discostano poco dal comportamento dei gas perfetti nelle ordinarie condizioni.
La determinazione dell'umidità dell'aria si effettua anche misurando il raffreddamento che si produce per evaporazione dell'acqua; gli strumenti che realizzano questo principio sono gli psicrometri (v.).
Il primo igrometro di cui si ha notizia pare sia dovuto a N. Krebs, detto il Cusano (1401-64), e apparteneva alla categoria di quelli ad assorbimento. Molti igrometri sono dovuti a Italiani; citeremo tra essi quello a corda di minugia costruito dal Santorio (1626); quello a condensazione dovuto a Ferdinando II di Toscana (1660); quello pure a condensazione di F. Fontana (1774); e infine il primo di quelli a variazione di conducibilità elettrica, dovuto ad A. Volta (1790).
Bibl.: G. Agamennone e A. Cancani, Contributo alla storia ed allo studio dell'igrometria, in Annali della meteorologia italiana, I, Roma 1885; G. Aliverti, Sui metodi di misura dell'umidità, in Nuovo Cimento, VI (1929), fasc. 7; F. Eredia, Strumenti ed osservazioni di meteorologia, Firenze 1916. Cfr. i principali volumi di fisica e particolarmente di fisica terrestre, per es. le Lezioni di fisica terrestre - Meteorologia del Rizzo, Napoli 1929, e le descrizioni dei varî strumenti sparse in quasi tutte le riviste di fisica e meteorologia.