什麼是飽和水蒸氣壓?
飽和水蒸氣壓(\(e_s\))是指在特定溫度下,空氣達到完全飽和時,水蒸氣所施加的分壓——也就是空氣在開始凝結之前所能容納的最大水氣量。它會隨溫度急遽上升,這正是暖空氣比冷空氣能承載更多水分的原因。這個數值在氣象學、空調(HVAC)設計、農業(蒸散作用)以及建築物理學中都扮演著基礎性的角色。
如何使用這個計算器
請輸入以攝氏度(°C)表示的空氣(乾球)溫度,計算器即會回傳以千帕(kPa)為單位的飽和水蒸氣壓,並同步換算為百帕(hPa,等同於毫巴)與帕斯卡(Pa)。此結果具有普遍性,適用於任何地區。
公式說明
本工具採用 Tetens 公式(聯合國糧農組織 FAO 的 Penman–Monteith 法也使用此式):
$$e_s = 0.6108 \cdot \exp\!\left(\frac{17.27 \cdot \text{Temp (°C)}}{\text{Temp (°C)} + 237.3}\right)$$,其中 \(e_s\) 的單位為 kPa,\(T\) 的單位為 °C。
式中的指數項,描繪了空氣含水能力隨溫度呈現陡峭、非線性成長的特性。將結果乘以 10 即可得到 hPa,乘以 1000 則為 Pa。
計算範例
當 \(T = 30\) °C 時:指數 \(= 17.27 \times 30 / (30 + 237.3) = 518.1 / 267.3 = 1.93827\)。\(\exp(1.93827) = 6.94673\)。$$e_s = 0.6108 \times 6.94673 = 4.24307 \text{ kPa} = 42.4307 \text{ hPa} = 4243.07 \text{ Pa}$$
常見問題
低於冰點時也適用嗎?這裡使用的 Tetens 係數是針對液態水(0 °C 以上)所校準的。在冰點以下,改用專屬的冰面公式(例如係數 21.875 與 265.5)會得到更準確的數值。
它和相對濕度有什麼關係?相對濕度 \(=\) 實際水蒸氣壓 \(\div\) 飽和水蒸氣壓 \(\times\) 100%。本計算器算出的正是其中的分母。
kPa、hPa 與 Pa 有何差異?三者代表相同的物理量,只是尺度不同:\(1 \text{ kPa} = 10 \text{ hPa} = 1000 \text{ Pa}\)。其中 hPa 等同於氣象報告中常見的舊單位「毫巴(mbar)」。