许多人认为当土壤摸起来干燥时，土壤是干燥的。这种错误的假设会导致错误的决定，例如在沙漠土壤中储存有毒废物的钢桶。以下计算说明了为什么钢桶会在任何土壤中腐蚀，即使土壤感觉干燥。估计土壤中的相对湿度似乎很困难，但事实并非如此。可以应用物理学来估计土壤中的相对湿度。使用热力学定律可以找到产生无限小体积水蒸气所需的能量。对于绝热系统其中dE是所需能量，p是压力，dV是体积变化。波义耳-查尔斯定律给出了气体的压力-体积关系，是其中n是气体的摩尔数，R是通用气体常数，T是开尔文温度。重新排列项并取双方的导数得到这个方程可以代替个方程中的dV，给出所需的总能量从基准的蒸气压，去p Ö（纯水的蒸气压），以在土壤中的水的蒸气压，p是两边除以水的质量。左边则成为土壤中每单位质量水的能量，我们称之为水势。 在右侧，每单位质量的摩尔数是水的分子量的倒数，并且蒸汽的饱和蒸气压的比率的相对湿度所以最终的方程是重新排列并取两边的指数，给在方程的第二个版本中，水的分子质量、气体常数和温度 (298K) 已被替换。连沙漠土壤都不干该方程用于确定土壤中预期湿度的范围。当土壤非常潮湿时，水势接近于 0，因此湿度为 exp(0) = 1。在干燥端，土壤主要通过植物吸水而干燥。甚至沙漠土壤也支持一些植被。靠近地表的土壤将通过蒸发而干燥，但在地表以下几分米处，的水势是植物可以干燥它们的水势。标称萎蔫点（植物可用水的下限）为-1500 J/kg。沙漠植被可以提取水以降低潜力。如果它们的下限是 -2500 J/kg，那么湿度是所以土壤中的相对湿度约为 98%。山艾树可以低于 -2500 J/kg。研究人员在生长季节结束时在其下测量了 -7000 J/kg，但即便如此，湿度仍约为 95%。结论是任何土壤中的湿度总是接近饱和，除了靠近地表的浅蒸发层。所述土壤水分传感器使用的原理上面所讨论的测量水势在土壤，植物，种子，和其它多孔材料。现在还可以使用土壤水分传感器和温度创建完整的土壤水分释放曲线 。