Qu'est-ce que la température virtuelle ?
La température virtuelle (\(T_v\)) est la température qu'un air parfaitement sec devrait atteindre pour avoir exactement la même densité qu'un échantillon d'air humide donné, à pression identique. Comme la vapeur d'eau est moins dense que l'air sec, l'ajout d'humidité rend une parcelle d'air légèrement moins dense — ce qui revient à la considérer comme un peu plus chaude. Les météorologues utilisent la température virtuelle pour simplifier la loi des gaz parfaits appliquée à l'air humide et pour évaluer la flottabilité ainsi que la stabilité de l'atmosphère.
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez la température de l'air et choisissez son unité (Kelvin, Celsius ou Fahrenheit). Indiquez ensuite le rapport de mélange de la vapeur d'eau, exprimé en grammes de vapeur d'eau par kilogramme d'air sec. Le calculateur convertit la température en Kelvin, transforme le rapport de mélange en valeur sans dimension, puis renvoie la température virtuelle en K, °C et °F, ainsi que le faible écart qu'elle ajoute par rapport à la température réelle.
La formule expliquée
La relation s'écrit $$T_v = T \times (1 + 0{,}61\,w)$$, où \(T\) est la température absolue (en Kelvin) et \(w\) le rapport de mélange exprimé sous forme de rapport sans dimension (kg de vapeur par kg d'air sec). La constante \(0{,}61\) provient du rapport entre les constantes des gaz de l'air sec et de la vapeur d'eau. Comme \(w\) reste généralement faible (quelques millièmes), la température virtuelle ne dépasse en règle générale la température réelle que d'un ou deux degrés.
Exemple concret
Supposons \(T = 20\,\text{°C}\) (\(293{,}15\,\text{K}\)) et un rapport de mélange de \(10\,\text{g/kg}\). On a d'abord \(w = 10 / 1000 = 0{,}010\). Ensuite $$T_v = 293{,}15 \times (1 + 0{,}61 \times 0{,}010) = 293{,}15 \times 1{,}0061 = 294{,}938\,\text{K},$$ soit environ \(21{,}79\,\text{°C}\). L'air humide se comporte donc comme un air sec plus chaud d'environ \(1{,}79\,\text{K}\).
FAQ
Pourquoi la température doit-elle être en Kelvin ? La formule multiplie la température par un facteur : elle ne fonctionne donc que sur une échelle absolue. Utiliser directement des degrés Celsius ou Fahrenheit donnerait des résultats erronés — cet outil effectue la conversion à votre place.
Dans quelle unité s'exprime le rapport de mélange ? Ici, vous le saisissez en g/kg (unité courante dans les radiosondages) ; en interne, il est divisé par 1000 pour obtenir la valeur sans dimension en kg/kg utilisée dans l'équation.
La température virtuelle est-elle toujours supérieure à la température réelle ? Oui, pour tout air humide. Plus l'air est sec, plus l'écart est faible ; pour un air parfaitement sec, on obtient \(T_v = T\).
