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數學公式

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結果

霜點溫度
-7.58
°C(冰面)
中間項 γ(gamma) -0.6428

什麼是霜點?

霜點是指在氣壓與水汽含量維持不變的情況下,空氣必須冷卻到的溫度,使水汽不再凝結成液態露水,而是直接凝華成霜(冰)。它可說是露點在冰點以下的對應概念,差別在於霜點所採用的飽和值是依「冰面」而非「液態水面」計算。霜點在氣象觀測、航空積冰預報、冷藏冷凍工程,以及農業防霜規劃中都扮演關鍵角色。

示意圖,展示水汽在冰點以下的冷表面上凝華為霜晶
霜點是空氣相對於冰達到飽和並結成霜的溫度。

如何使用本計算器

請輸入目前的氣溫(攝氏度)以及相對濕度(以百分比表示,範圍 0.01–100)。本計算器會採用針對冰面飽和值調整係數的 Magnus-Tetens 近似公式,回傳以 °C 表示的霜點溫度。當氣溫低於 0°C 時,霜點的物理意義最為明確。

公式解析

我們先計算一個中間項 \(\gamma\),它結合了濕度比與溫度:

$$\gamma = \ln\!\left(\frac{\text{RH}}{100}\right) + \frac{22.46 \times T}{272.62 + T}$$

接著霜點為:

$$T_f = \frac{272.62 \times \gamma}{22.46 - \gamma}$$

其中常數 22.46 與 272.62 °C 是冰相的 Magnus 係數(採用 Sonntag/Alduchov 類型的擬合值)。當相對濕度為 100% 時,\(\ln(1) = 0\),\(T_f\) 便會回到接近 \(T\) 的值,這正符合預期。

水面與冰面飽和水汽壓曲線在零度處相交的圖表
在0 °C以下,冰面上的飽和度低於水面,因此霜點與露點不同。

計算範例

假設 \(T = -5\,°C\)、\(RH = 80\%\)。首先計算 $$\gamma = \ln(0.80) + \frac{22.46 \times -5}{272.62 - 5} = -0.22314 + \frac{-112.3}{267.62} = -0.22314 - 0.41962 = -0.64276.$$ 接著 $$T_f = \frac{272.62 \times -0.64276}{22.46 + 0.64276} = \frac{-175.25}{23.10276} \approx -7.59\,°C.$$ 換言之,當物體表面冷卻到約 −7.6°C 時就會開始結霜。

常見問題

霜點與露點有什麼不同?在 0°C 以下,水汽會凝華成冰。霜點採用冰面飽和係數,在相同條件下,其數值會略高於以液態水計算的露點。

可以用在 0°C 以上嗎?公式仍然可以算出結果,但唯有在冰點以下、適用冰面飽和的空氣中,結果才具有物理意義。氣溫高於 0°C 時,請改用露點計算器。

為什麼濕度必須大於 0%?公式中要對 \(\text{RH}/100\) 取自然對數,而 0 的自然對數沒有定義;因此我們會將極小的數值限制在最低值,以避免計算錯誤。

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