什麼是水蒸氣壓計算機?
這個工具用來計算水的飽和蒸氣壓——也就是在特定溫度下,水蒸氣與液態水達到平衡時所呈現的壓力。它採用廣泛使用的 Tetens 近似公式,在一般氣象與工程常見的溫度範圍內都相當準確。計算結果會同時以千帕(kPa)、百帕(hPa,等同毫巴 mbar)以及毫米汞柱(mmHg)三種單位呈現。
如何使用
只要輸入水(或空氣)的溫度(攝氏度),就能立即讀出飽和蒸氣壓。所謂飽和蒸氣壓,是指水蒸氣在凝結之前所能達到的最大分壓;將它乘上相對濕度(以小數表示),即可得到濕空氣的實際蒸氣壓。
公式說明
Tetens 方程式為 $$P_v = 0.6108 \cdot \exp\!\left(\frac{17.27 \cdot T}{T + 237.3}\right)$$,其中 \(P_v\) 的單位是 kPa,\(T\) 為攝氏溫度(°C)。指數項會隨溫度快速上升,這正說明了為什麼暖空氣能容納遠比冷空氣更多的水分。常數 0.6108 kPa 則是 0 °C 時的蒸氣壓。
計算範例
以 \(T = 25\,°C\) 為例:指數部分為 $$\frac{17.27 \times 25}{25 + 237.3} = \frac{431.75}{262.3} = 1.6460$$ 接著 \(\exp(1.6460) = 5.1862\),因此 $$P_v = 0.6108 \times 5.1862 = 3.168 \text{ kPa}$$ 換算後約為 31.68 hPa(毫巴),或大約 23.76 mmHg。
常見問題
這是針對液態水還是冰?本計算機所使用的 Tetens 公式是針對液態水表面的飽和蒸氣壓,在 0 °C 以上最為準確。
hPa 與 mbar 有什麼差別?兩者完全相同:1 hPa = 1 mbar。
如何由此求出實際蒸氣壓?將飽和蒸氣壓乘上以小數表示的相對濕度即可(例如 60% → 0.60)。