折叠 编辑本段 数学公式
大气中水汽的含量虽然不多,却是大气中极其活跃的成分,在天气和气候中扮演着重要的角色。大气中的水汽含量有很多种测量方法,日常生活中人们最关心的是水汽压、绝对湿度和相对湿度。
水汽压(e)是大气压力中水汽的分压力,和气压一样用百帕来度量。以前气压和水汽压常以水银柱的毫米数来测度,1百帕=0.75008毫米水银柱。在一定温度下空气中水汽达到饱和时的分压力,称为饱和水汽压(E)。饱和水汽压随着气温的升高而迅速增加。
绝对湿度(a)指单位体积湿空气中含有的水汽质量,也就是空气中的水汽密度,单位为克/立方厘米或千克/立方米。绝对湿度不容易直接测量,实际使用比较少。如果水汽压的单位为千帕,绝对湿度的单位取千克/立方米,则两者关系为:a=2.165e/T 千克/立方米,其中T是温度。
根据理想气体状态方程:pV=nRT
则n=PV/(RT)
本例中P=e V=1立方米
R=8.31441±0.00026J/(mol·K)
则一立方中蒸汽的量=e*1/(8.31441*T)
水分子量:18
换算成质量:e*1/(8.31441*T)*18=2.165e/T (E的单位为千帕)
相对湿度(f)指空气的水汽压e与同一温度下的饱和水汽压E之比,以百分数表示是:f=e/E*100%
相对湿度的大小表示空气接近饱和的程度。当f=100%时,表示空气已经达到饱和;未饱和时,f<100%;过饱和时f>100%。相对湿度的大小不仅与大气中水汽含量有关,而且还随气温升高而降低。[1]
折叠 编辑本段 变化规律
在日常生活中,与人们关系最密切的是水汽压和相对湿度,绝对湿度用得较少。
水汽压的大小与蒸发的快慢有密切关系,而蒸发的快慢在水分供应一定的条件下,主要受温度控制。白天温度高,蒸发快,进入大气的水汽多,水汽压就大;夜间出现相反的情况,基本上由温度决定。每天有一个最高值出现在午后,一个最低值出现在清晨。在海洋上,或在大陆上的冬季,多属于这种情况。但是在大陆上的夏季,水汽压有两个最大值,一个出现在早晨9~10时,另一个出现在21~22时。在9~10时以后,对流发展旺盛,地面蒸发的水汽被上传给上层大气,使下层水汽减少;21~22时以后,对流虽然减弱,但温度已降低,蒸发也就减弱了。与这个最大值对应得是两个最小值,一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候,另一个发生在午后对流最强的时候。
水汽压的年变化和气温的年变化相似。最高值出现在7~8月,最低值出现在1~2月。相对湿度因为与水汽压和温度都有关系,年变化情况比较复杂。一般情况下,相对湿度夏季最小,冬季最大。但是在季风气候地区,冬季风来自大陆,水汽特别少,夏季风来自海洋,高温而潮湿,所以相对湿度以冬季最小,而夏季最大。不过湿度的年、日变化,实际上比较复杂。因为除温度以外,各个地方地面干湿不同,蒸发的水分供给有很大差异。对流运动使水汽从下层向上层传输,使低层水汽减少,上层水汽增加,也会影响湿度的日变化。气流的性质也有很大影响,夏季低纬度海洋来的气流高温高湿,冬季高纬度大陆来的气流寒冷而干燥,也会影响湿度的年、日变化。
折叠 实际水汽压
未饱和空气的水汽压