La psicrometria si occupa essenzialmente dello studio termodinamico dell'aria come miscela ideale di gas ideali e di un componente condensabile, il vapor d'acqua appunto, soggetto ai vincoli di equilibrio di fase liquido-vapore e solido-vapore dell'acqua. Quindi per la psicrometria l'aria atmosferica, detta aria umida, viene trattata come miscela di vapor d'acqua, il componente condensabile il cui contenuto è variabile nelle diverse condizioni ambientali e/o per effetto di operazioni di umidificazione o deumidificazione, e di uno pseudocomponente gassoso, detto "aria secca" e miscela di tutti gli altri gas presenti nell'aria, in rapporto di concentrazione che rimane inalterato in tutte le differenti condizioni ambientali e in tutti i processi tecnici realizzabili nel condizionamento.

L'aria umida è quindi trattata in psicrometria come una miscela a due componenti e per caratterizzarne compiutamente lo stato termodinamico in condizioni di equilibrio non bastano due parametri, come pressione e temperatura per le sostanza pure, ma servono invece tre coordinate termodinamiche indipendenti. La regola delle fasi o di Gibbs (V = C - F + 2, ove V indica il numero di parametri indipendenti da considerare per descrivere compiutamente dal punto di vista termodinamico un sistema in equilibrio, C è il numero di componenti e F il numero delle fasi presenti all'equilibrio) dà ragione del fatto che siano necessari tre parametri indipendenti. Accanto dunque a pressione (totale) e temperatura si deve disporre di un altro parametro in grado di esprimere la quantità di vapor d'acqua presente all'equilibrio, anche se poi si ricorre sempre a due soli valori, dal momento che i processi di condizionamento non intervengono sulla pressione totale del sistema, assunta quindi costantemente pari a 101325 Pa. Ad ogni modo per terzo parametro si può, per esempio, considerare una qualunque di queste grandezze tipiche della psicrometria:

• l'umidità specifica o grado di umidità x, definita come il rapporto tra la massa di vapor d'acqua e la massa di aria secca contenuta alla stessa temperatura nelle stesso volume di aria umida;
• l'umidità relativa φ , definita come rapporto tra la massa di vapor d'acqua presente in un certo volume di aria umida e la massa di vapore contenibile in condizioni di saturazione alla stessa temperatura nello stesso volume di aria umida.

Si ricorda che chiudendo entro un contenitore totalmente vuoto (cioè senza aria e altre sostanze) e perfettamente ermetico una qualsiasi sostanza pura allo stato liquido, si ha sempre una certa quantità di molecole che, liberatesi a livello dell'interfaccia liquido-vapore, si portano allo stato di vapore (evaporazione) e di molecole che ritornano allo stato liquido condensando all'interfaccia. Quando, per una certa temperatura T del sistema, le velocità di questi due opposti processi è uguale, cioè quando il sistema raggiunge l'equilibrio dinamico, la pressione che si misura è detta pressione di saturazione del sistema alla temperatura T e si è in condizioni di saturazione, poiché si è raggiunta la massima quantità di vapore in grado di occupare il volume sovrastante il liquido nel contenitore. Nel caso dell'aria umida, che è una miscela di gas, non si ha separazione di fase condensata fintantoché la pressione parziale del vapore nella fase aeriforme è inferiore al valore della pressione di saturazione alla temperatura della miscela e quando tali pressioni coincidono si dice che l'aria è satura (del componente vapore), il che equivale a dire che la sua umidità relativa è del 100%;

• la temperatura a bulbo umido o bagnato, definita come la temperatura cui si porta l'acqua in condizioni di equilibrio di scambio di calore convettivo e di massa con aria in moto fortemente turbolento, cioè con velocità relativa superiore a 5 metri al secondo. In altre parole si può dire che la temperatura a bulbo secco è la più bassa temperatura indicata dal termometro con il bulbo bagnato cui l'aria può essere raffreddata dall'evaporazione in essa di acqua quando sia l'aria a fornire il calore latente di vaporizzazione necessario per il cambiamento di stato.

Si sottolinea che la temperatura di bulbo bagnato che si ottiene con lo psicrometro in dotazione al Gabinetto di Fisica del Liceo non può a rigore chiamarsi tale, perché l'aria non è in moto fortemente turbolento, come richiesto dalla definizione di questo parametro piscrometrico, ma solo in convezione naturale. Manca infatti una ventola che agiti fortemente l'aria prima che essa incontri la garza bagnata che avvolge il bulbo del termometro, ma queste sono per la verità finezze "moderne" dettate dalla ricerca di una maggior precisione e per permettere certe semplificazioni matematiche dottate nelle equazioni che descrivono lo scambio termico.