Du pouvoir refroidissant de l'air...

[dan11]

J'ai cherché pendant longtemps un truc du genre au moment où j'écris un article sur le froid, l'acclimatation au froid tout ça. J'avais pour idée de reprendre la formule et de la réinjecter dans le tableau du windchill et faire un tableau à trois entrées avec température, vent et humidité.

Bon je vais toujours parler au conditionnel, je suis en mode NON CONNAISSEUR, j'ai passé l'aprèm à chercher sur le net et RIEN

D'un autre côté, à un moment donné l'humidité par température négative finit par geler et "assècherait la masse d'air" en conséquence ?
Donc ce truc de l'humidex marcherait donc que pour le positif ?? 

Quel taux d'humidité maximum peut contenir un -20 °C par exemple ?
Il est peut être même fort possible qu'un -20 ou un -10° ne puissent
avoir qu'un taux stable et invariable contrairement à une température proche de 0 °C

Donc - 20° made in Quebec = -20 ° à Mouthe in France ???

[Kilbith]

Cela aiderait_il ?

wiki sur le dew point : http://en.wikipedia.org/wiki/Dew_point




sinon la notion de confort en fonction de l'humidité de l'air et de la température est expliquée ici : http://www.bom.gov.au/lam/humiditycalc.shtml

[François]

D'un autre côté, à un moment donné l'humidité par température négative finit par geler et "assècherait la masse d'air" en conséquence ?

Eh bien non, car l'humidité dans l'air est constituée d'eau sous forme de vapeur, alors que ce qui gèle à 0°C c'est l'eau liquide.
Pour la vapeur rien ne change au passage des 0°C, si ce n'est que si elle condense, ce sera sous forme de glace et non de liquide.

[gregou]

En climatisation il y a un diagramme psychométrique qui affiche des températures sèches et des températures humides en fonction donc du pourcentage d humidité dans l'air.
Il sert à calculer une puissance de clim en fonction du pourcentage d'humidite de l'air qui doit etre logiquement plus elevé au plus l air est humide
Il y a des explications un peu partout sur gogole on y comprends bien l action de l humidite sur les températures et l'état physique de l 'air en fonction de ça!
Celui la est pas mal: http://formation.xpair.com/voirCours/diagramme_psychrometrique.htm

[Brice]

Eh bien non, car l'humidité dans l'air est constituée d'eau sous forme de vapeur, alors que ce qui gèle à 0°C c'est l'eau liquide.
Pour la vapeur rien ne change au passage des 0°C, si ce n'est que si elle condense, ce sera sous forme de glace et non de liquide.

Oui mais la quantité d'eau dans l'air est fonction de la température. Si la température baisse, ça condense.
(pression de vapeur saturante). Ce qui n'est de toute façon pas forcément mieux, car dans ce cas il pleut neige ou brouillard ;-)

Question: dans quelle mesure l'eau sous forme de vapeur nous refroidie plus ou moins que sous forme liquide ?

[buchbass]

Je sais pas si c'est ce que vous cherchez mais quand j'étais à la fac de géo en climatologie on bossait pas mal avec ce graphe:

c'est l’adiabatique de saturation ou adiabatique humide.

[cikawasay]

Ce problème de froid ressenti / température réelle m'est très familier ici à Taiwan:on est en plein hiver: déja 4 semaines de pluies pratiquement sans interruption, ça tourne autour de 10-15 degrés la nuit, mais on est franchement mort de froid: 2 épaisseurs de couette au lit. Les chinois disent de ce froid qu'il "pénètre les os" pour se faire une idée. . J'avais pas aussi froid à Paris. Bison: vu la moiteur insupportable de Taipei en été, et bien chez moi, l'arrivée du froid produit l'effet inverse: ça me stimule...pour le gris, même pas peur, on a 200 jours de mauvais temps par ans. (le grand soleil avec 16 d'indice UV est ingérable, par contre, pour le froid, lors de mes sorties en forêt, je préfère dorénavant la laine (swandri), c'est peut être subjectif mais je m'y trouve mieux que dans une polaire (effet de l'hydrophobie/isolation?) , ce malgré l'humidité.

[Eremos]

Je sais pas si c'est ce que vous cherchez mais quand j'étais à la fac de géo en climatologie on bossait pas mal avec ce graphe:

c'est l’adiabatique de saturation ou adiabatique humide.

Quelques notes explicatives pour le reste des humains normaux ?   
Aussi en rapport entre la sensation de froid et l'humidité de l'air (sujet du fil)

Merci Buchbass

[François]

Oui mais la quantité d'eau dans l'air est fonction de la température. Si la température baisse, ça condense.

Pas nécessairement. C'est la quantité maximum d'eau qui varie en fonction de la température. Si on reste en dessous de cette quantité maximum pour la température la plus basse, il n'y a pas de condensation. C'est souvent ce qui se passe dans un climat froid et sec.

C'est peut être là que réside la différence avec un temps humide, où il y a plus souvent des phénomènes de condensation. Mais je ne comprends pas pourquoi cela accroit la sensation de froid. Logiquement cela devrai être le contraire.
A moins que cette sensation de froid ne résulte de la difficulté à réguler sa température en atmosphère humide : trop chaud à l'effort, puis trop froid au repos dans des vêtements humides. Ou alors, bien déshabillé pour éviter d'avoir trop chaud à l'effort, et pas assez rhabillé au repos.
 

[Raolux]

Notez également que la condensation sera plus ou moins facilitée selon la pureté de l'air. En effet, cette condensation se fait autour d'un élément "étranger" (via le principe de la paroi froide)

[Eremos]

Tout est dit dans le post initial du Manitou:

À température égale, un air froid et humide demandera au corps plus d'énergie pour se réchauffer qu'un air froid et sec.
Plus d'énergie à fournir quand on n'en a pas plus à donner (habillement correct, nourriture correcte, sommeil correct, ...) = on a frette 

[François]

Tout est dit dans le post initial du Manitou:

À température égale, un air froid et humide demandera au corps plus d'énergie pour se réchauffer qu'un air froid et sec.
Plus d'énergie à fournir quand on n'en a pas plus à donner (habillement correct, nourriture correcte, sommeil correct, ...) = on a frette 

Certes !

Mais pourquoi et comment ?
Et au final comment mieux se protéger d'un froid humide ?

[Brice]

Sans doute parce que l'eau à une meilleur conductivité thermique (elle est moins isolante) que l'air. Donc on va échanger plus d'energie sous forme de chaleur avec un air humide qu'avec un air sec.

Conductivité thermique de l'eau : 0,6 W·m-1·K-1
Conductivité thermique de l'azote : 0,02598 W·m-1·K-1
(Wikipédia).

Mais je me demande si cette conductivité est bien la même quelque soit l'état de l'élément (liquide, gaz)...

[buchbass]

Oui c'est vrai que l'image du graphe que j'ai mis n'est pas très clair.
Je vais essayé de trouver mieux, va falloir que je ressorte mes vieux cours... 

Ce que je peux dire du monstre avec mes vagues souvenirs c'est que ça montre quel est le taux de saturation de l'air (quand il se met a pleuvoir)
en fonction de la température (isotherme), de la pression (isobare) et du taux d'humidité.

Pour visualisé le truc je vais prendre l'exemple de l'effet de foehn:

On est en Espagne aux alentours de Madrid. Il fait beau, on a un anticyclone donc des hautes pressions.
La température est de 40°C. Cette masse d'air a tendance a être sèche mais elle se charge un peu d'humidité par évaporation des sols.
Disons qu'on est à 20% de taux d'humidité. Là le ciel reste bleu. Si le taux d'humidité augmentait un peu on aurait l'apparition de cumulus puis de stratocumulus.
Bref, cette masse d'air est poussée gentiment vers le Nord.
Elle tombe sur les Pyrénées donc elle prend de l'altitude.
Donc elle perd en pression.
la température de l'air diminue (par détente adiabatique) d'abord selon le taux adiabatique sec (Tant qu'il pleut pas).
Plus la pression baisse, plus la température baisse et plus on se rapproche du taux de saturation (sans que le taux d'humidité n'ai changé)
De plus en plus de nuages vont se former jusqu'à se qu'on atteigne le taux de saturation et qu'il se mette à pleuvoir.
A partir de là la baisse de température se fera selon le taux adiabatique humide. Jusqu'à perdre toute son humidité.
Après dans l'effet de foehn la masse d'air redescend sèche avec pas mal de conséquences ici hors sujet, donc je m'étendrais pas plus.

En se qui concerne le sujet du fil je pense que ces paramètres rentrent en jeu dans le ressenti de la température. Il manquerai la vitesse du vent.
En gros je ne pense pas que ce soit l'équation qui résout le problème mais que c'est une piste interressante.
 

[buchbass]

Voilà comment je comprend tout ça:

A -40°C même si les pressions sont élevées le taux d'humidité va très vite saturé donc neigé à un taux du genre 5% d'humidité maximum (je dis un pourcentage au pif)
Donc l'air sera froid mais sec (0% à 5%)

A 1°C les pressions vont êtes importantes.
Si la pression est basse (dépression, altitude) le taux d'humidité va saturé à disons 15%.
Si la pression augmente(anticyclone, basse altitude), là ça va plus jouer sur le taux de saturation qu'à -40°C et il va monter jusqu'à 30%.
Donc si la pression est élevée le taux d'humidité peut par exemple être de 25% et il ne pleuvra pas.
 
A 20°C on s'en fiche l'humidité n'est pas très gênante voir agréable.

[François]

Sans doute parce que l'eau à une meilleur conductivité thermique (elle est moins isolante) que l'air. Donc on va échanger plus d'energie sous forme de chaleur avec un air humide qu'avec un air sec.

Conductivité thermique de l'eau : 0,6 W·m-1·K-1
Conductivité thermique de l'azote : 0,02598 W·m-1·K-1
(Wikipédia).

Mais je me demande si cette conductivité est bien la même quelque soit l'état de l'élément (liquide, gaz)...

A l'état gazeux, l'eau a presque la même conductivité thermique que l'air sec * .
Le même ordre de grandeur tout au moins :
Le site du Moscow Power Engineering Institute donne 0.016 W/(m K) à 0°C et 0.018 à 25°C.
The Engineering Toolbox donne 0.016 W/(m K) à 125°C.

Donc, apparemment, il n'y aurai pas beaucoup d'influence de la teneur en vapeur d'eau sur le pouvoir isolant de l'air.

* The Engineering Toolbox donne 0.024 W/(m K) pour l'air à 25°C.

[AC]

Le site du Moscow Power Engineering Institute donne 0.016 W/(m K) à 0°C et 0.018 à 25°C.
* The Engineering Toolbox donne 0.024 W/(m K) pour l'air à 25°C.

Ça fait quand même 25% de différence. Mais vu la quantité de vapeur d'eau dans l'air pour les températures considérées, l'impact est négligeable.
Et d'après ces valeurs la vapeur d'eau serait plus isolante que l'air sec, donc les raisonnements faits jusqu'à présent s'effondrent !

Sur Wolfram Alpha on peut calculer pour des valeurs arbitraires:
20°C  5%RH: 0,02586 W/m/K
20°C 95%RH: 0,02569 W/m/K
Je ne sais pas si c'est fiable (leur formule buggue en dessous de 0°C), mais ça confirme que la différence est négligeable.

Donc je chercherais plutôt une explication du côté des fibres textiles. Si la proportion d'eau dans le coton peut varier de 0% à 27% en fonction de l'humidité relative, sans qu'il paraisse humide, ça peut faire une grosse différence de conductivité. Il faudrait que quelqu'un fasse l'expérience à poil, dans du froid sec puis humide.

Edit: Je me disais bien que j'avais lu cette idée il n'y a pas très longtemps, j'ai retrouvé la source: 

+1 pour le coton.
Il est horrible, y compris par temps HUMIDE.  Il n'a pas besoin d'être complètement mouillé pour être froid.  En fait, dès que le taux d'humidité de l'air augmente un peu, ça devient une clim portative.  Sauf qu'en hiver, la clim ça le fait pas...

Et quid de la peau ? La couche supérieure de l'épiderme, normalement constituée de cellules desséchées, ne serait-elle pas hygroscopique elle aussi ? Ça pourrait expliquer que la sensibilité au froid humide soit différente selon les personnes et leur type de peau, qu'elle change progressivement lorsqu'on s'adapte à un nouveau climat, etc. Edit: D'où peut-être les sensations de "froid pénétrant", d'être "gelé jusqu'aux os", etc.

Les cheveux aussi sont notoirement hygroscopiques. Une forte pilosité augmente-t-elle la sensibilité au froid humide ? (Edit: même si ça a l'avantage de réduire le refroidissement par convection, que le temps soit sec ou humide.)

Edit: Une discussion sur futura-sciences (où on trouve généralement des gens compétents). Eux aussi avancent l'hypothèse de la conductivité thermique de la vapeur d'eau, puis la discréditent après quelques calculs.

Ici, une synthèse intéressante:

• Les propriétés physiques de l'air froid sec/humide ne sont pas significativement différentes.
• Le temps humide s'accompagne souvent de précipitations, donc on peut être un peu mouillé, même si l'air n'est pas saturé.
• Le temps humide s'accompagne souvent de nuages, dont on n'est pas réchauffé par le soleil (ce serait l'explication principale de la sensation de froid). Si c'est la bonne explication, le phénomène devrait s'inverser la nuit: à cause des effets radiatifs, on perd moins de chaleur par temps nuageux que sous un ciel étoilé (tous autres paramètres étant égaux).

Même conclusion ici, avec des références intéressantes vers un document introuvable en ligne ("Water Vapor Mysticism"):
"The amount of humidity in the air by itself doesn't make any difference in how cold the air "feels." Sometimes you will hear that the water vapor in the air carries heat away, cooling you faster. At first glance that might seem to make sense [...]"

[François]

Bof, tant qu'ils ne pas complétement mouillés, poils, barbe, cheveux, participent efficacement à la climatisation par temps froid et humide. Tout comme caleçon, pull et bonnet en laine. C'est pas par hasard que les marins ont de tout temps porté cheveux longs et barbe (sauf mode particulière sur certaines compagnies commerciales et sur les bateau gris )

[azur]

C'est pas par hasard que les marins ont de tout temps porté cheveux longs et barbe (sauf mode particulière sur certaines compagnies commerciales et sur les bateau gris ) 

Hé non... c'est pour une tout autre raison, beaucoup plus pragmatique que je développe ici
Le port de la barbe s'explique pour les mêmes raisons qu'en jungle et en montagne: le rasage fragilise la peau et occasionne des "micro-coupures" qui sont sources d'infection (ou de gelures en montagne).

[François]

Ah oui ?  
Et comment expliquer que sur les quais de Concarneau au début des années soixante, on distinguait les patrons pêcheurs des marins de base par leur figure imberbe et leur coiffure en brosse ?

EDIT : A mon avis c'était plutôt un marqueur social. Cela signifiai "je n'ai plus besoin de me protéger des éléments, et si jamais je tombe malade je peux me payer le médecin"

[azur]

Ah oui ? 
Et comment expliquer que sur les quais de Concarneau dans les années soixante, ont distinguait les patrons pêcheurs des marins de base par leur figure imberbe et leur coiffure en brosse ?

Question de mode ou de coutumes maritimes locales probablement...
La question de l'hygiène pour la barbe se justifie moins lorsqu'on ne reste pas plus de 48h en mer, et l'étoupe n'est plus tellement d'actualité, même sur les bateaux de pêche!

De plus, si les deux attitudes coexistaient effectivement, ça contredit l'explication selon laquelle "poils, barbe, cheveux, participent efficacement à la climatisation par temps froid et humide." 

[François]

Excuse, pendant que tu écrivais, j'ai complété mon post, dans un sens qui va plus ou moins dans le tien

[azur]

Excuse, pendant que tu écrivais, j'ai complété mon post, dans un sens qui va plus ou moins dans le tien

Vu! 
ceci dit, maintenant, rares sont les marins qui connaissent l'origine commune des cheveux longs et du col marin...

[Kilbith]

ceci dit, maintenant, rares sont les marins qui connaissent l'origine commune des cheveux longs et du col marin...

Tu peux peut être développer ?

[azur]

Tu peux peut être développer ?

comme dit un peu plus haut, je l'ai développé ici