什么是空气的混合比?
混合比是指一团空气中所含水蒸气的质量与其混合在一起的干空气质量之比。与相对湿度不同,只要不发生凝结,空气被加热或冷却时混合比都不会改变,因此它是气象学、暖通空调(HVAC)工程和大气科学中一个稳定、守恒的水汽含量指标。这个计算器在任何地方都适用——它只取决于物理压力数值,与国家或地区的规定无关。
如何使用本计算器
输入水蒸气分压(\(e\))和总气压(\(P\)),两者都以百帕(hPa,等同于毫巴 mb)为单位。计算器会给出无量纲的混合比(每千克干空气所含水蒸气的千克数),以及更常用的克每千克(g/kg)数值。标准海平面气压约为 1013.25 hPa。
公式解析
混合比的计算公式为:
$$w = 0.622 \cdot \frac{e}{P - e}$$
常数 \(0.622\) 是水蒸气摩尔质量(约 18.02 g/mol)与干空气摩尔质量(约 28.96 g/mol)之比。分母 \(P - e\) 表示干空气本身的分压,因为根据道尔顿分压定律,总气压等于干空气分压与水蒸气分压之和。
计算实例
假设水蒸气分压 \(e = 12\) hPa,总气压 \(P = 1013.25\) hPa。则
$$w = 0.622 \times \frac{12}{1013.25 - 12} = \frac{7.464}{1001.25} \approx 0.007455 \ \text{kg/kg}$$
约合 7.455 g/kg。
常见问题
应该使用什么单位?\(e\) 和 \(P\) 必须使用相同的压力单位(hPa 或 mb 都很合适)。由于该公式本身是一个比值,单位会相互抵消,最终结果是无量纲的。
它与比湿有何区别?比湿是水蒸气质量与总(湿)空气质量之比,而混合比的分母用的是干空气质量。在常见的大气数值范围内,两者非常接近。
水蒸气分压从哪里获取?你可以根据露点温度计算 \(e\),或者通过相对湿度与饱和水蒸气压计算 \(e\),然后代入本计算器即可。