Pourquoi l'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid ?

[Science Meteo]

Étant débutant en météorologie, la réponse à cette question pourra peut-être vous paraître simple, mais je ne trouve que très peu d'informations sur le web pour y répondre.

Sur certains sites, il est écrit que c'est parce que l'air chaud peut d'avantage "retenir" la vapeur d'eau que l'air froid. Un site anglais explique même que l'air chaud étant moins dense que l'air froid, il y a donc plus de place pour la vapeur d'eau. Mais d'autres sources expliquent que ce phénomène est directement lié à l'agitation des molécules d'eau, qui favorise l'évaporation et donc que la valeur d'humidité absolue de saturation est plus élevée pour un air plus chaud. Enfin, certaines pages web font référence à la notion de "pression de vapeur saturante" difficile à comprendre...

Pouvez-vous m'éclairer et répondre à cette question ?

Merci d’avance pour vos réponses !

[Damien49]

Plus une parcelle d'air est chaude, plus l'agitation thermique moléculaire est importante et plus son volume à pression égale est importante et donc plus il a la capacité à retenir la vapeur d'eau. Ca revient au même de dire qu'étant moins dense, il y a plus de place oui.

 

Concernant la notion d'évaporation et de pression de vapeur saturante, j'avais écrit un petit dossier il y a quelques années : http://www.meteobell.com/__class_foudre2.php#vapeur_eau

[Science Meteo]

Donc si j'ai bien compris, le fait que la valeur d'humidité absolue de saturation soit plus élevée pour un air plus chaud est dû à la dilatation thermique davantage importante qui laisse plus de place pour la vapeur d'eau. Les notions de pression de vapeur saturante et d'évaporation n'influencent donc pas cette valeur : ai-je juste ?

[Damien49]

  Le 03/07/2023 à 18:40, Science Meteo a dit :

Donc si j'ai bien compris, le fait que la valeur d'humidité absolue de saturation soit plus élevée pour un air plus chaud est dû à la dilatation thermique davantage importante qui laisse plus de place pour la vapeur d'eau. Les notions de pression de vapeur saturante et d'évaporation n'influencent donc pas cette valeur : ai-je juste ?

Dérouler  

 

Non c'est plus compliqué que ça. Je tente de l'expliquer dans mon petit dossier, mais ce n'est pas un sujet facile. Températures et pressions sont liées en fait. Plus tu augmentes la température, plus la pression de vapeur saturante augmente. Ca veut dire qu'à une certaine température correspond une valeur de pression ou le passage de l'état liquide à gazeux ou gazeux à liquide est en équilibre (taux d'évaporation = taux de condensation). 1 bar (1015 hpa) c'est 100°C, 0.2 bar pour 60°C. Plus tu baisses ta pression, plus cette valeur baisse.

Maintenant dans l'air, il faut diviser la pression en 2 types de pressions partielles, celle de l'air sec (oxygene, azote...) et celle de l'air humide (vapeur d'eau). La pression partielle de l'air sec étant considéré comme constante dans cette relation (sauf si tu montes en altitude, mais c'est encore une autre histoire ^^), celle qui nous intéresse est bien la pression partielle de l'air humide et quand elle atteint la valeur de la pression de vapeur saturante, elle sature, cette valeur augmentant avec la température, comme on l'a vu paragraphe précédent. Ca veut dire que dans 1kg d'air, la pression partielle de la vapeur d'eau contenu dans cette quantité d'air est plus forte à plus forte température avant de se condenser, ce qui revient à dire que tu peux y mettre plus de quantité de vapeur avant saturation.

Quant au lien avec l'agitation thermique moléculaire évoqué au début, c'est assez simple, la pression n'est autre que la moyenne des actions des collisions des particules de gaz (sur une paroi). On comprend donc bien le lien avec la température, le volume et le nombre de particules. La densité de l'air étant un nombre de particules dans un volume donné.

 

 

[Science Meteo]

Merci d'avoir pris le temps de répondre à cette question compliquée et je pense avoir saisi l'essentiel des notions météo que vous avez expliqué !