水の蒸気圧計算ツールとは?
このツールは、水の飽和蒸気圧を計算します。飽和蒸気圧とは、ある温度で水蒸気が液体の水と平衡状態にあるときの圧力のことです。計算には、広く使われている「テテンスの近似式」を採用しており、気象や工学で扱う日常的な温度範囲で高い精度を発揮します。結果は、キロパスカル(kPa)、ヘクトパスカル(hPa、ミリバールと同じ)、水銀柱ミリメートル(mmHg)の3つの単位で表示します。
使い方
水(または空気)の温度を摂氏(℃)で入力すると、飽和蒸気圧が表示されます。飽和蒸気圧とは、水蒸気が凝結し始める直前まで示しうる最大の分圧のことです。これに相対湿度(割合)を掛けると、湿った空気の実際の蒸気圧が求められます。
計算式の解説
テテンスの式は次のように表されます。
$$P_v = 0.6108 \cdot \exp\!\left(\frac{17.27 \cdot T}{T + 237.3}\right)$$ここで \(P_v\) の単位は kPa、\(T\) は摂氏温度(℃)です。指数の項は温度の上昇とともに急激に増加します。暖かい空気が冷たい空気よりもはるかに多くの水分を含めるのは、このためです。定数の \(0.6108\) kPa は、0 ℃ における蒸気圧を表しています。
計算例
T = 25 ℃ の場合、指数部分は
$$\frac{17.27 \times 25}{25 + 237.3} = \frac{431.75}{262.3} = 1.6460$$となります。次に \(\exp(1.6460) = 5.1862\) なので、
$$P_v = 0.6108 \times 5.1862 = 3.168 \text{ kPa}$$です。これは約 31.68 hPa(mbar)、おおよそ 23.76 mmHg に相当します。
よくある質問
これは液体の水用ですか、それとも氷用ですか? ここで使用しているテテンスの式は、液体の水に対する飽和蒸気圧を求めるもので、0 ℃ より高い温度で最も正確です。
hPa と mbar の違いは何ですか? この2つはまったく同じです。\(1 \text{ hPa} = 1 \text{ mbar}\) です。
実際の蒸気圧はどうやって求めますか? 飽和蒸気圧に、相対湿度を小数で表した値を掛けてください(例:60% → 0.60)。