Что такое удельная влажность?
Удельная влажность (q) — это отношение массы водяного пара к общей массе влажного воздуха в данном объёме. В отличие от относительной влажности, она не меняется при нагреве или охлаждении воздуха (пока не происходит конденсация), поэтому удобна для метеорологии, проектирования систем ОВиК (отопление, вентиляция, кондиционирование) и физики атмосферы. Удельную влажность обычно выражают в килограммах пара на килограмм влажного воздуха (кг/кг) или, что нагляднее, в граммах на килограмм (г/кг).
Как пользоваться калькулятором
Введите давление водяного пара e и общее давление воздуха p в одних и тех же единицах (здесь используются гектопаскали, гПа, равные миллибарам). Калькулятор выдаёт удельную влажность сразу в г/кг и кг/кг. Чтобы найти e, умножьте давление насыщенного пара при данной температуре воздуха на относительную влажность в долях.
Разбор формулы
Рабочее уравнение выглядит так:
$$q = \frac{0.622 \cdot \text{Vapor Pressure (hPa)}}{\text{Total Pressure (hPa)} - 0.378 \cdot \text{Vapor Pressure (hPa)}}$$
Коэффициент 0,622 — это отношение молярной массы воды (≈18,02 г/моль) к молярной массе сухого воздуха (≈28,96 г/моль). Слагаемое \(0.378 = 1 - 0.622\) в знаменателе учитывает то, что пар вытесняет сухой воздух. Эта поправка к более простому приближению (отношению смеси) и даёт именно удельную влажность, а не отношение смеси.
Пример расчёта
Пусть давление пара \(e = 20\) гПа, а общее давление \(p = 1013.25\) гПа. Тогда знаменатель равен $$1013.25 - 0.378 \times 20 = 1013.25 - 7.56 = 1005.69.$$ Числитель: \(0.622 \times 20 = 12.44\). Значит, $$q = \frac{12.44}{1005.69} \approx 0.012370 \text{ кг/кг},$$ или примерно 12,37 г/кг.
Частые вопросы
Удельная влажность и отношение смеси — это одно и то же? Нет. Отношение смеси — это масса пара на массу сухого воздуха, а удельная влажность — масса пара на массу влажного воздуха. При обычных атмосферных условиях их значения близки, но определяются они по-разному.
Какие единицы использовать? Для e и p применяйте одну и ту же единицу давления — их отношение безразмерно. Тогда удельная влажность не зависит от единиц (кг/кг) и обычно выражается в г/кг.
Почему q не зависит от температуры? Потому что это отношение масс. При нагреве воздуха без добавления или удаления воды меняются объём и относительная влажность, но массы пара и воздуха остаются прежними, поэтому q не меняется.
