ما هي درجة الحرارة الافتراضية؟
درجة الحرارة الافتراضية (\(T_v\)) هي الدرجة التي يلزم أن يبلغها الهواء الجاف تمامًا حتى تتساوى كثافته مع كثافة عيّنة من الهواء الرطب عند الضغط نفسه. وبما أن بخار الماء أقل كثافة من الهواء الجاف، فإن إضافة الرطوبة تجعل كتلة الهواء أخف قليلًا في كثافتها — وكأنها أدفأ قليلًا. ويستخدم خبراء الأرصاد الجوية درجة الحرارة الافتراضية لتبسيط قانون الغاز المثالي عند التعامل مع الهواء الرطب، ولتقييم قوة الطفو واستقرار الغلاف الجوي.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل درجة حرارة الهواء واختر وحدتها (كلفن أو مئوية أو فهرنهايت)، ثم أدخل نسبة خلط بخار الماء مقيسة بالغرام من بخار الماء لكل كيلوغرام من الهواء الجاف. تقوم الحاسبة بتحويل درجة الحرارة إلى كلفن، وتحويل نسبة الخلط إلى قيمة بلا وحدة، ثم تعرض لك درجة الحرارة الافتراضية بوحدات K و°C و°F، إضافة إلى مقدار الزيادة البسيطة التي تتجاوز بها درجة الحرارة الفعلية.
شرح المعادلة
العلاقة هي $$T_v = T \times (1 + 0.61\,w)$$ حيث \(T\) درجة الحرارة المطلقة (بالكلفن) و\(w\) نسبة الخلط معبَّرًا عنها كنسبة بلا وحدة (كيلوغرام بخار لكل كيلوغرام هواء جاف). أما الثابت \(0.61\) فهو ناتج عن نسبة ثابتي الغاز للهواء الجاف وبخار الماء. وبما أن قيمة \(w\) صغيرة عادةً (بضعة أجزاء من الألف)، فإن درجة الحرارة الافتراضية تكون في الغالب أعلى من الفعلية بدرجة أو درجتين فقط.
مثال محلول
لنفترض أن \(T = 20\ \degree C\) (أي \(293.15\ K\)) وأن نسبة الخلط 10 غ/كغ. أولًا: $$w = \frac{10}{1000} = 0.010$$ ومن ثم: $$T_v = 293.15 \times (1 + 0.61 \times 0.010) = 293.15 \times 1.0061 = 294.938\ K$$ أي ما يعادل نحو \(21.79\ \degree C\). أي أن الهواء الرطب يتصرف كما لو كان هواءً جافًا أدفأ بنحو \(1.79\ K\).
الأسئلة الشائعة
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة بالكلفن؟ تضرب المعادلة درجة الحرارة في معامل، لذا لا تعمل إلا على مقياس مطلق. واستخدام المئوية أو الفهرنهايت مباشرةً يعطي نتائج خاطئة — وهذه الأداة تتولى التحويل نيابةً عنك.
بأي وحدة تُدخَل نسبة الخلط؟ تُدخَل هنا بوحدة غ/كغ (وهي شائعة في قراءات السبر الجوي)، ويتم داخليًا قسمتها على 1000 للحصول على القيمة بلا وحدة (كغ/كغ) المستخدمة في المعادلة.
هل تكون درجة الحرارة الافتراضية دائمًا أعلى من الفعلية؟ نعم، لأي هواء رطب. فكلما جفّ الهواء قلّ الفارق، وعند الجفاف التام تكون \(T_v = T\).
