Потому что открытая вода постоянно испаряется — для перехода в пар нужна теплота испарения, которую вода забирает из своей массы и окружающего воздуха, поэтому поверхность воды охлаждается. При установившемся режиме баланс энергии на единицу площади можно записать как
$$L_v{\dot{m}}^{\prime \prime }=h(T_a-T_w),$$ где $L_v$ — удельная теплота испарения, ${\dot{m}}^{\prime \prime }$ — массовый поток испарения на единицу площади, $h$ — коэффициент теплопередачи, $T_a$ — температура воздуха, $T_w$ — температура воды. Массовый поток зависит от разности парциальных давлений:
$${\dot{m}}^{\prime \prime }=k(p_{sat}(T_w)-p_v),$$ где $p_{sat}(T_w)$ — давление насыщенного пара при температуре поверхности, $p_v$ — парциальное давление водяного пара в комнате, $k$ — коэффициент массопереноса. Совместно
$$T_a-T_w=\frac{L_{v}k}{h}(p_{sat}(T_w)-p_v).$$ При меньшей относительной влажности разность давлений положительна, значит $T_w<T_a$. При относительной влажности близкой к 100% испарение прекращается и температуры выравниваются.