ما هي نقطة الصقيع؟
نقطة الصقيع هي درجة الحرارة التي يجب أن يبرد إليها الهواء، عند ثبات الضغط ومحتوى بخار الماء، حتى يترسّب بخار الماء مباشرةً على هيئة صقيع (جليد) بدلًا من أن يتكثّف على شكل ندى سائل. وهي النظير لنقطة الندى عندما تكون درجات الحرارة دون التجمّد، وتعتمد على قيم التشبّع المحسوبة فوق الجليد لا فوق الماء السائل. وتُعدّ نقطة الصقيع عنصرًا أساسيًا في علم الأرصاد الجوية، وتوقّعات تجمّد الطائرات، وهندسة التخزين البارد، وتخطيط الحماية من الصقيع في الزراعة.
كيفية استخدام هذه الحاسبة
أدخل درجة حرارة الهواء الحالية بالدرجة المئوية، والرطوبة النسبية كنسبة مئوية (من 0.01 إلى 100). تُرجِع الحاسبة درجة حرارة نقطة الصقيع بالدرجة المئوية باستخدام تقريب ماغنوس-تيتنز بمعاملات مضبوطة للتشبّع فوق الجليد. وتكون نقطة الصقيع ذات معنى فيزيائي أوضح عندما تكون درجة حرارة الهواء أقل من 0 °م.
شرح المعادلة
نحسب أولًا حدًّا وسيطًا \(\gamma\) يمزج بين نسبة الرطوبة ودرجة الحرارة:
$$\gamma = \ln\!\left(\frac{\text{RH}}{100}\right) + \frac{22.46 \times T}{272.62 + T}$$ثم تكون نقطة الصقيع كما يلي:
$$T_f = \frac{272.62 \times \gamma}{22.46 - \gamma}$$الثابتان 22.46 و272.62 °م هما معاملا ماغنوس للطور الجليدي (وفق صيغ سونتاج/ألدوتشوف). وعند رطوبة نسبية 100%، فإن \(\ln(1) = 0\) وتعود قيمة \(T_f\) لتقترب من \(T\)، كما هو متوقّع.
مثال محلول
لنفترض أن \(T = -5\) °م وأن \(RH = 80\%\). أولًا: $$\gamma = \ln(0.80) + \frac{22.46 \times (-5)}{272.62 - 5} = -0.22314 + \frac{-112.3}{267.62} = -0.22314 - 0.41962 = -0.64276.$$ ثم $$T_f = \frac{272.62 \times (-0.64276)}{22.46 + 0.64276} = \frac{-175.25}{23.10276} \approx -7.59\ \text{°م}.$$ أي أن الصقيع سيتكوّن على الأسطح المبرّدة إلى نحو −7.6 °م.
الأسئلة الشائعة
نقطة الصقيع مقابل نقطة الندى — ما الفرق؟ عند درجات حرارة أقل من 0 °م، يمكن لبخار الماء أن يترسّب على هيئة جليد. تستخدم نقطة الصقيع معاملات التشبّع فوق الجليد، وتكون أعلى قليلًا من نقطة ندى الماء السائل عند الظروف نفسها.
هل يمكنني استخدامها فوق درجة التجمّد؟ ستعمل المعادلة حسابيًا، لكن النتيجة لا تكون ذات معنى فيزيائي إلا للهواء دون درجة التجمّد حيث ينطبق التشبّع فوق الجليد. أما فوق 0 °م فاستخدم حاسبة نقطة الندى.
لماذا يجب أن تكون الرطوبة أعلى من 0%؟ تأخذ المعادلة اللوغاريتم الطبيعي لـ \(\text{RH}/100\)، وهو غير معرّف عند القيمة 0؛ لذا نضبط القيم الصغيرة جدًا لتجنّب الأخطاء.
