L'air et l'eau : comment ça marche ?

L'air qui nous permet de vivre est un mélange de matières invisibles et impalpables, qu'on appelle des gaz. Cet air, qui constitue ce qu'on appelle notre atmosphère, à néanmoins un poids qui pèse sur chaque centimètre carré de ce qui nous entoure avec une force d'environ un kilogramme et qu'on appelle pression atmosphérique. C'est le poids de tout l'air qu'il y a depuis là où on est jusqu'aux satellites qui tournent là haut dans le ciel. Dans ce mélange, il y a un cinquième d'oxygène, s'il était tout seul, l'atmosphère serait cinq fois moins lourde, on dit qu'il a une pression partielle de 1/5ème d'atmosphère soit environ 0,2 kg.
C'est lui qui assure les combustions qui libèrent l'énergie thermique: la chaleur. Il y a les combustions lentes, celles qui se produisent dans les cellules vivantes, animales et végétales, n'oublions pas que l'homme est un animal, et partout autour de nous: la rouille, le "vert-de-gris", l'argenterie, les étains, les peintures qui perdent leur éclat.
Il y a les combustions vivent qui brûlent les matières fossiles: fuel, gaz, charbon, bois, qui ne sont en fait que des résidus concentrés de cellules vivantes.
Les autres 4/5 de l'atmosphère sont constitués essentiellement d'azote qui est un gaz relativement neutre. Il y a également les résidus de la combustion: oxyde de carbone et gaz carbonique qui est le coupable de l'effet de serre. Il y a des gaz peu abondants mais bien utiles, qu'on appelle gaz rares: hélium, néon, argon, krypton..., plus tous les déchets gazeux de nos activités qui constituent la pollution.

Et enfin il y a la vapeur d'eau. Attention la vapeur d'eau est invisible: la fumée blanche des centrales nucléaires, la brume, le brouillard, les nuages, ce que vous voyez au dessus de votre casserole d'eau bouillante, ce n'est pas de la vapeur d'eau, ce sont de très petites gouttes d'eau en suspension dans de l'air chaud, voire de la vapeur, qui proviennent de la vapeur d'eau qui s'est échappée de l'eau chaude et qui s"est déjà recondensée en eau.
La quantité, le poids, de vapeur d'eau qu'il peut y avoir dans de l'air, c'est à dire sa pression partielle, est très variable et en plus dépend de la température de l'air.
A une température donnée, mettons 20°C, l'air peu contenir jusqu'à un certain maximum de vapeur d'eau, après, le supplément de vapeur d'eau se retransforme, se condense, aussitôt en eau, en toutes petites gouttes d'eau, visibles elles. Cette pression partielle maximum que peut atteindre la vapeur d'eau sans se condenser s'appelle la pression partielle de saturation. On dira que le degré hygrométrique de cet air est de 100%.
Cette pression partielle de saturation diminue quand la température de l'air diminue, et augmente quand la température augmente. Ainsi, si cette air à 20°C saturé, s'échauffe en passant à travers un radiateur à 45°C, il ne sera plus saturé sans que la quantité de vapeur d'eau qu'il contient ait changé. Son degré hygrométrique sera par exemple descendu à 50%, cela veut dire qu'il peut contenir deux fois plus de vapeur d'eau avant d'être saturé, cela veut dire qu'il est devenu sec et peut de nouveau absorber de l'eau, cela veut dire aussi qu'il est devenu moins conducteur de la chaleur. Le degré hygrométrique de l'air est le rapport entre la quantité de vapeur d'eau qu'il contient et la quantité de saturation.

60% est le degré hygrométrique de confort qui donne à l'air une conductivité convenable pour absorber suffisamment de calorie et pas de trop, car la conductibilité de l'air dépend de la quantité d'eau qu'il contient, c'est en fait l'eau qui absorbe les calories. Au delà de 60% l'air est trop humide, il refroidit de trop, en deçà il est trop sec pas assez conducteur.

Prenons maintenant de l'air de la cuisine à 25°C et 80% d'humidité et refroidissons le par exemple en passant à travers l'échangeur de la VMC, à une certaine température, admettons 18°C, il va atteindre son point de saturation et une partie de la vapeur d'eau va se condenser. On appelle ce point: le point de rosée, comme les gouttes de rosée. Si maintenant cet air n'était qu'à 60% d'humidité, le point de rosée sera-t-il le même? Non, car comme il ne contient pas la même quantité de vapeur d'eau la température de saturation sera plus basse.

Si la température est en dessous de 0°C, voire très négative, la pression de saturation est très faible, l'air est très sec, c'est ce qui se passe en haute montagne.

Si de l'air approche d'une paroi froide, localement il va refroidir et atteindre son point de rosée, et de la vapeur va se condenser sur la paroi et former des gouttes d'eau. Mais de ce fait la quantité de vapeur de l'air de la pièce va diminuer et l'air va devenir plus sec. C'est ce qu'on appelle le principe de la paroi froide: le degré hygrométrique d'une pièce est déterminé par le point de rosée de la paroi la plus froide. C'est le rapport entre la pression de saturation à la température de la paroi froide et la pression de saturation à la température de l'air ambiant.
De plus la condensation cède de l'énergie qui est absorbée par la paroi, et se perd à l'extérieur, que la paroi soit une vitre ou un pont thermique.

Le phénomène inverse, la vaporisation absorbe de l'énergie, c'est pour cela qu'il faut chauffer l'eau pour produire de la vapeur, par exemple pour faire tourner les turbines qui produisent l'électricité que ce soit dans les centrales dites thermiques ou nucléaires qui sont aussi thermiques

D'une manière résumée et générale:l'air transporte l'eau, et l'eau transporte les calories. L'eau en se vaporisant absorbe des calories, en se condensant elle les restitue, c'est un cycle caloriporteur.