¿Un deshumidificador hace el aire más pesado o más ligero?

Question

La pregunta anterior me surgió al plantearme comprar un deshumidificador para utilizarlo en una casa de dos plantas.

Piensa primero en un calentador: Yo lo colocaría abajo, porque el aire más caliente, más ligero, subiría solo (y el aire relativamente más frío, más pesado, iría abajo), con lo que está claro que debería funcionar mejor abajo. Por el contrario, poniéndolo arriba, el calor no circularía correctamente.

Pero, tratándose de un deshumidificador, ¿dónde debería hacerlo funcionar mejor? Depende de si el aire deshumidificado es más pesado o más ligero que el aire original.

Pero estoy indeciso: Si pienso que el aire seco es (aproximadamente) una mezcla de 80% de N2 (peso molecular 28) y O2 (32), y vapor de agua H2O, que sólo pesa 18, siendo la fracción más ligera, siempre he pensado que a la misma temperatura El aire húmedo sería más ligero y, a la inversa, el aire deshumidificado sería más pesado.

Pero normalmente un deshumidificador devolvería todo el calor Q1 sustraído del aire húmedo (para hacer condensar el agua) más el trabajo W utilizado para hacer funcionar el refrigerador implícito, como calor (Q2=Q1+W) en el aire de salida; haciéndolo mucho más caliente que el aire de entrada. De hecho, después de consultar un diagrama de Mollier, estoy convencido de que el aire de salida, incluso después de restar el vapor de agua es, debido a la mayor temperatura, más ligero.

Siguiendo este razonamiento me parece que cualquier mezcla de este aire con el original, seguirá siendo más ligera.

Por lo tanto, debo hacer que mi deshumidificador funcione abajo, como un calefactor.

Pero este campo (termodinámica del aire húmedo) no es uno en el que mis conocimientos sean tan sólidos, así que no estoy completamente seguro de cuál es la respuesta correcta.

Answer 1

Los deshumidificadores hacen que el aire pese más cuando la temperatura se mantiene constante. Sin embargo, los deshumidificadores que no son acondicionadores de aire tienden a devolver el calor residual de la bomba de calor al aire procesado, aumentando su temperatura. La respuesta parcial que sigue considera el caso de la temperatura constante, pero aún no aborda la cuestión del aumento de la temperatura del aire; más información en los comentarios.

---

Wikipedia ofrece el mismo argumento que hizo basándose en la masa molecular, es decir, que la densidad $$ {\rho}_{\text{humid air}}=\frac{p_{\text{dry air}}M_{\text{dry air}}+p_{\text{water}}M_{\text{water}}}{RT}, $$ donde la masa molar del aire seco, $$ M_{\text{dry air}}{\approx}28.964\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}, $$ es mayor que la masa molar del vapor de agua, $$ M_{\text{water}}{\approx}18.016\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}. $$ Hay algunos aspectos no ideales en la situación, por ejemplo, las moléculas de agua son muy polares y, por tanto, no se comportan perfectamente como supone el modelo de gas ideal, pero en general se aproxima bastante a las temperaturas y presiones típicas.

Otros símbolos:

• $p_{\text{dry air}}$ es la presión parcial del aire seco;

• $p_{\text{water}}$ es la presión parcial del vapor de agua;

• $R$ es la constante universal de los gases;

• $T$ es la temperatura.