什么是水蒸气压计算器?
这个工具用于计算水的饱和蒸气压,即在给定温度下水蒸气与液态水达到平衡时的压强。它采用应用广泛的 Tetens 近似公式,在日常气象和工程常见的温度范围内都有较高的精度。计算结果会同时以千帕(kPa)、百帕(hPa,等同于毫巴 mbar)和毫米汞柱(mmHg)三种单位给出。
如何使用
只需输入水温(或气温),单位为摄氏度(°C),即可读取对应的饱和蒸气压。饱和蒸气压是指水蒸气在凝结之前所能达到的最大分压;将它乘以相对湿度(以小数表示),就能得到湿空气中水蒸气的实际分压。
公式解析
Tetens 公式为
$$P_v = 0.6108 \cdot \exp\!\left(\frac{17.27 \cdot T}{T + 237.3}\right)$$其中 \(P_v\) 的单位为 kPa,\(T\) 为摄氏温度(°C)。式中的指数项会随温度迅速增大,这正是暖空气比冷空气能容纳更多水汽的原因。常数 \(0.6108\ \text{kPa}\) 即为 0 °C 时的蒸气压。
计算示例
以 \(T = 25\ °\text{C}\) 为例:指数部分为
$$\frac{17.27 \times 25}{25 + 237.3} = \frac{431.75}{262.3} = 1.6460$$于是 \(\exp(1.6460) = 5.1862\),代入得
$$P_v = 0.6108 \times 5.1862 = 3.168\ \text{kPa}$$换算后约为 31.68 hPa(毫巴),或约 23.76 mmHg。
常见问题
这个公式适用于液态水还是冰?这里使用的 Tetens 公式针对的是液态水之上的饱和蒸气压,在 0 °C 以上时精度最高。
hPa 和 mbar 有什么区别?两者完全相同:\(1\ \text{hPa} = 1\ \text{mbar}\)。
如何由此求出实际蒸气压?将饱和蒸气压乘以以小数表示的相对湿度即可(例如 60% → 0.60)。