ما المقصود بنسبة خلط الهواء؟
نسبة الخلط هي كتلة بخار الماء الموجود في كتلة هوائية مقسومة على كتلة الهواء الجاف المختلط معها. وعلى خلاف الرطوبة النسبية، فإنها لا تتغير عند تسخين الهواء أو تبريده (ما دام لا يحدث تكثّف)، وهذا ما يجعلها مقياسًا ثابتًا ومحفوظًا لمحتوى الرطوبة في علم الأرصاد الجوية، وهندسة التكييف والتهوية (HVAC)، وعلوم الغلاف الجوي. وتعمل هذه الحاسبة في أي مكان حول العالم، إذ تعتمد على الضغوط الفيزيائية فقط ولا ترتبط بقوانين أو معايير بلد بعينه.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخِل الضغط الجزئي لبخار الماء (e) والضغط الكلي للهواء (P)، وكلاهما بوحدة الهكتوباسكال (hPa، وهي تعادل المليبار). تعيد الأداة نسبة الخلط كقيمة بلا أبعاد (كيلوغرام من البخار لكل كيلوغرام من الهواء الجاف)، إضافة إلى القيمة الأكثر شيوعًا بوحدة الغرام لكل كيلوغرام (g/kg). يبلغ الضغط القياسي عند مستوى سطح البحر نحو 1013.25 هكتوباسكال.
شرح المعادلة
تُعطى نسبة الخلط بالعلاقة التالية:
$$w = 0.622 \times \frac{\text{Vapor Pressure (hPa)}}{\text{Total Pressure (hPa)} - \text{Vapor Pressure (hPa)}}$$
الثابت 0.622 هو نسبة الكتلة المولية لبخار الماء (≈18.02 غ/مول) إلى الكتلة المولية للهواء الجاف (≈28.96 غ/مول). أمّا المقام \(P - e\) فيمثّل الضغط الجزئي للهواء الجاف وحده، لأنّ الضغط الكلي وفق قانون دالتون يساوي مجموع ضغط الهواء الجاف وضغط البخار.
مثال محلول
لنفترض أنّ ضغط البخار \(e = 12\) هكتوباسكال والضغط الكلي \(P = 1013.25\) هكتوباسكال. عندئذٍ يكون $$w = 0.622 \times \frac{12}{1013.25 - 12} = \frac{7.464}{1001.25} \approx 0.007455 \text{ kg/kg}$$ أي ما يقارب 7.455 g/kg.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ يجب أن يكون كلٌّ من \(e\) و\(P\) بالوحدة نفسها للضغط (وحدة hPa أو mb مناسبة تمامًا). وبما أنّ المعادلة عبارة عن نسبة، فإنّ الوحدات تتلاشى وتكون النتيجة بلا أبعاد.
ما الفرق بين هذا والرطوبة النوعية؟ الرطوبة النوعية هي كتلة البخار لكل كتلة من الهواء الكلي (الرطب)، بينما تعتمد نسبة الخلط على الهواء الجاف في المقام. وعند القيم الجوية الاعتيادية يكون الفرق بين القيمتين ضئيلًا جدًا.
من أين أحصل على ضغط البخار؟ يمكنك حساب \(e\) انطلاقًا من نقطة الندى، أو من الرطوبة النسبية وضغط البخار المُشبع، ثم إدخاله هنا.
