- ANTOINE DE
MONTALIVET - juin 2005
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LA PSYCHROMÉTRIE
De l'HYGROMÈTRE au PSYCHROMÈTRE
Depuis
les débuts des observations météorologiques, l'appareil idéal pour
mesurer l'humidité de l'air
est l'Hygromètre. Sur l'image
ci-dessus (Origine "Association Météorologique Rhône et Loire) on
voit
un de ces premiers
appareils. Actuellement, dans les appareils simples
grand-public, le principe est
resté le même : Un crin de cheval (de
jument de préférence !) est fixé à une extrémité sur le bâti princi-
pal, et à l'autre dans la gorge d'une
petite poulie associée à une aiguille indicatrice.
Lorsque le crin se détend, à cause d'une augmentation de
l'humidité ambiante, sa
longueur augmente, et entraîne la
rotation de la poulie, et donc de l'aiguille du
cadran, dans un
sens. Si l'air se dessèche, le crin se tend, donc raccourcit, et entraî-
ne la poulie dans
l'autre sens.
Sur le cadran balayé
par l'aiguille indicatrice s'inscrivent les
valeurs en pour-
centage de la quantité
d'Humidité, dite relative (Hr) présente dans un
volume d'air.
Ce système est simple, relativement robuste dans le temps, à condition de
le
manipuler avec douceur, est fiable … pour
mesurer l'Humidité relative !
L'humidité absolue (nombre
de grammes de vapeur d'eau dans un mètre cube
d'air est plus
difficile à appréhender, la pression atmosphérique et la tempé-
rature de l'air entrant en compte dans une
équation mathématique.
Il n'empêche que
notre crin de cheval va vieillir, s'encrasser, et que ses
dimensions vont légèrement
varier dans le temps. Les fabricants
d'appareils de ce type ont d'ailleurs prévu une petite vis pointeau
de réglage pour pouvoir le re-étalonner
régulièrement
Mais pour autant que l'on
dispose d'une "Référence" !
Cette référence, c'est le
Psychromètre.
La
Psychrométrie est l'art de calculer l'Humidité Relative de l'air, à
partir de deux thermomè-
tres. Placés
côte-à-côte, de façon à être dans le même air, ils mesurent deux températures :
L'un, la température
normale, dite "sèche", et l'autre la température,
dite "humide", du bulbe
entouré
d'une gaze humidifiée en permanence par une mèche qui trempe dans un récipient
rempli
d'eau, distillée de préférence.
Le
phénomène physique de perte de température lors
d'une évaporation (que tout le monde
connait bien
- doigt mouillé face au vent) va faire baisser la température du thermomètre
dont
le bulbe est mouillé.
Plus l'air ambiant sera
saturé d'eau, moins il y aura d'évaporation et donc moins
de perte de calories.
Á l'inverse,
plus l'air sera sec, plus facilement l'eau s'évaporera, faisant perdre
au thermomètre plusieurs degrés.
Il ne
restera plus qu'à relever les valeurs des deux thermomètres, et
à comparer l'écart sur une
Table Psychrométrique
qui fournira l'Humidité Relative issue de ce calcul. Bien entendu, avec
l'informatique quotidienne, chacun
pourra utiliser les tableurs classiques pour y transposer les
équations nécessaires aux calculs. On les
trouvera sans peine sur le Web.
Le psychromètre vu par la "Météorologie Nationale", ancêtre de
"Météo-France".
Sa description dans "Le Guide Auxiliaire de l'Observateur
Météorologiste" (1975) :
FABRICATION DE
NOTRE PSYCHROMÉTRE
Matériel nécessaire :
1 plaque de
matière plastique (insensible à
l'humidité et à la
la température. Surtout pas du métal qui
emmagasinerait la
chaleur
ou le froid et rayonnerait sur les thermomètres.
Pour ma part
je me suis servi d'époxy, support
inerte uti-
lisé dans
la fabrication des
Circuits Imprimés en électro-
nique.
Sa
dimension sera à adapter aux thermomètres acquis.
2 thermomètres dits "de
laboratoire" gradués de -10 à
On les trouve dans les magasins de fournitures pour
labos
aux alentours de 8 à 10 euros pièce.
Contrairement à ce que l'on pourrait penser, une très grande
précision importe peu dans l'opération. En effet, on va me-
surer l'écart entre
les deux, et non pas des valeurs absolues
sauf si le thermomètre "sec" est également pris en compte
pour
relever les données quotidiennes. Le principal est qu'ils
soient
absolument identiques et de la même série chez le
fabricant.
1 petit flacon en matière
plastique, une mèche de même type
que celles utilisées
pour fabriquer des bougies, et un petit
morceau de gaze hydrophile médicale.
Comme on peut
le voir ici,
les deux thermomètres sont
fixés sur le support de Circuit Imprimés, légèrement décalés
du support, afin de ne pas être influencés par
la température
du matériau, à
l'aide de petits
clips du genre "supports de
fusibles. Tout autre type d'entretoise peut
convenir, à condition d'avoir une grande inertie thermique.
On remarquera les deux "fenêtres" découpées dans la plaque, en
face des bulbes des thermomètres
mètres, de façon à laisser l'air circuler
librement. Dans ce
but également, il ne
faudra pas plaquer
l'appareil
contre un mur,
mais l'équiper d'une
jambe arrière articulée, afin de pouvoir le poser
sur
un objet bien dégagé, dans
un lieu bien
ventilé.
La mèche
(doublée ou triplée
si nécessaire)
sera
évasée et introduite
à une de ses extré-
mités autour du
bulbe d'un des deux thermo-
mètres,
entourée d'un petit morceau de gaze
afin d'homogénéiser la répartition de l'eau.
Attention toutefois
à ne pas créer une trop
grande
épaisseur qui nuirait
à l'évaporation.
Cette mèche sera introduite, à l'autre extrémité
dans le flacon contenant l'eau
distillée (ou de
pluie), positionné verticalement à hauteur,
pour
qu'elle puisse descendre naturellement par
effet
de gravité.
MESURE et DÉTERMINATION de L'HUMIDITÉ RELATIVE
Sans entrer dans des détails mathématiques superflus, voici l'équation élémentaire
de base :
Si on ne veut pas utiliser
cette formule, on peut se référer à une TABLE PSYCHROMÉTRIQUE
telle que celle publiée ci-dessous :
On relève,
en premier, la température "sèche", c'est-à-dire celle du thermomètre
nu, ensuite, en second
celle du thermomètre "mouillé".
On
soustrait la seconde (toujours inférieure – ou égale) de la première.
Prenons
un exemple :
T sèche :
T mouillée :
Delta : 7,1
On relève
la pression barométrique du lieu.
Exemple 1029 HPa
On divise
cette pression par 1000. On obtient la valeur de 1,029 qui
devient notre coefficient de
correction :
7,1 x 1,029
= 7,3059 arrondi à 7,3 Delta corrigé
C'est cette différence corrigée qui va nous servir à déterminer
notre Humidité Relative
Dans notre
table, nous allons chercher en abscisses la valeur du thermomètre sec (22,5°)
et en ordonnées
le Delta corrigé (7,3)
Notre
table étant graduée en abscisses en degrés et en ordonnées en demi-degré, on
interpolera pour éva-
luer la valeur la plus proche de la réalité.
Exemple :
Pour 22 et 23 avec un delta de 7,0 on obtient 47 et 48
et avec un delta de 7,5 on obtient 44 et 45
Le bon sens
fera choisir 46 comme représentant le pourcentage d'humidité.
Les
décimales n'ont aucun intérêt dans ce type de données, au stade où nous les
utilisons.
D'ailleurs,
dans des équations plus poussées, la température d'une colonne d'air virtuelle,
située au pied
de l'appareil jusqu'au niveau de la mer est également
utilisée comme correctif supplémentaire.
Á l'autre
extrémité de la chaîne de précisions dans les mesures, on trouve également la
formule con-
seillée en 1975 par vendeurs de
matériel fabriqué par les Établissements Jules RICHARD, grands four-
nisseurs devant l'Éternel
d'équipement de mesures météorologiques, et bien entendu fournisseurs de la
Météo
Nationale de cette époque.
"Pour
régler notre enregistreur Hygromètre, entourer le capteur à crin de cheval
pendant une dizaine
de minutes, d'un linge épais trempé dans une bassine d'eau
bouillante. Surveiller la plume indicatrice,
et tapoter régulièrement pour s'assurer de son
positionnement, régler en conséquence la vis pointeau
d'ajustement et renouveler régulièrement l'eau bouillante
sur le linge afin de créer à l'intérieur une
atmosphère saturée de vapeur d'eau. Procéder ainsi jusqu'à
ce que la plume reste stable autour de
100 %.
Et cela nous
fournissait des Humidités Relatives, pas très justes, c'est vrai, mais qui
n'ont pas empêché
le monde de tourner !
Je possède
également une Table Psychro beaucoup plus étendue, fournissant
en plus la Température du
Point-de-Rosée utilisée dans le calcul de l'Humidité.
Elle mesure
3500 pixels et pèse environ 2 Mo. L'original faisait
sieurs morceaux, réduite et compressée au maximum afin de
rester lisible.
Pour les
amateurs qui seraient intéressés, je peux la mettre en Pièces Jointes dans un Mail
à cette adresse.
Même chemin
pour ceux qui voudraient des détails complémentaires sur cette construction !
Psychrométrez bien !
Le rêve de tout amateur météo …
-
(Dessin de l'auteur)
Noaa tu
verras,
L'humidité pour demain
Tu
sauras …
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trouverez aussi sur notre site :
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