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輸入計算

數學公式

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結果

比濕
12.37
每公斤濕空氣所含水汽公克數(g/kg)
比濕(kg/kg) 0.01237

什麼是比濕?

比濕(q)是指一團空氣中水汽質量佔濕空氣總質量的比例。與相對濕度不同,只要沒有發生凝結,比濕不會因為空氣加熱或冷卻而改變,因此在氣象學、空調(HVAC)工程與大氣科學領域,是相當穩定可靠的物理量。比濕通常以「每公斤濕空氣含多少公斤水汽」(kg/kg)表示,或為了方便起見,改用「每公斤含多少公克」(g/kg)來呈現。

空氣團示意圖,標出乾空氣分子和水汽分子及其質量
比濕是水汽質量與濕空氣團總質量之比。

計算器使用方式

請輸入水汽壓 \(e\) 與總大氣壓 \(p\),並使用相同的單位(本工具採用百帕 hPa,其數值等同於毫巴 mb)。計算器會同時提供 g/kg 與 kg/kg 兩種比濕結果。若要求出 \(e\),可以將該氣溫下的飽和水汽壓乘上相對濕度的小數值即可。

公式解析

計算所用的公式為:

$$q = \frac{0.622 \cdot e}{p - 0.378 \cdot e}$$

常數 0.622 來自水的莫耳質量(約 18.02 g/mol)與乾空氣莫耳質量(約 28.96 g/mol)的比值。分母中的 \(0.378 = 1 - 0.622\) 則用來修正水汽會排擠乾空氣這一點,讓較簡化的混合比近似式得到校正,使結果真正代表比濕,而非混合比。

示意圖,顯示水汽壓 e 和總氣壓 p 對比濕的貢獻
此公式將水汽壓 e 和總壓 p 與比濕 q 關聯起來。

實例演算

假設水汽壓 \(e = 20\) hPa,總大氣壓 \(p = 1013.25\) hPa。此時分母為 $$1013.25 - 0.378 \times 20 = 1013.25 - 7.56 = 1005.69$$ 分子為 \(0.622 \times 20 = 12.44\)。因此 $$q = \frac{12.44}{1005.69} \approx 0.012370 \text{ kg/kg}$$ 約等於 12.37 g/kg。

常見問題

比濕和混合比是同一回事嗎?不是。混合比是水汽質量除以乾空氣質量;比濕則是水汽質量除以濕空氣質量。在一般大氣條件下,兩者數值相當接近,但定義並不相同。

應該使用什麼單位?e 與 p 必須使用相同的壓力單位,因為兩者的比值是無因次的。算出的比濕本身也不受單位影響(kg/kg),通常再換算成 g/kg 來表示。

為什麼比濕不隨溫度改變?因為它是一個質量比。在不增減水分的情況下加熱空氣,會改變體積與相對濕度,但水汽與空氣的質量維持不變,所以比濕也保持不變。

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