水蒸氣壓計算機
使用安托因方程式計算1 °C至100 °C範圍內水的飽和蒸氣壓。
水的飽和蒸氣壓
輸入液態水的溫度,並選擇結果的壓力單位。
關於水的蒸氣壓
水的蒸氣壓是與液態水處於平衡狀態的飽和蒸氣中,水分子產生的壓力。在固定溫度下,水分子持續從表面蒸發,也不斷凝結回液體。在密閉空間內,當兩種速率相等時便達到平衡。對應的分壓受溫度影響很大,通常稱為飽和蒸氣壓。
本計算機使用安托因方程式,其係數依1 °C至100 °C液態水的資料擬合而得。公式先算出以毫米汞柱表示的壓力,再依需要換算為千帕、bar或磅每平方英吋。在25 °C時,飽和蒸氣壓僅為標準大氣壓的一小部分;接近100 °C時則接近一個標準大氣壓,這說明了水為何在海平面氣壓下於該溫度附近沸騰。精確的正常沸點對應飽和蒸氣壓等於當地外界壓力時的溫度。
飽和蒸氣壓用於濕度、乾燥、氣象、暖通空調設計、蒸餾、真空系統及實驗室計算。相對濕度比較實際水蒸氣分壓與同溫度下的飽和蒸氣壓;露點則反過來表示現有分壓達到飽和時的溫度。因此,暖空氣在飽和前能含有比冷空氣更多的水蒸氣,但蒸氣壓本質上是水表面平衡狀態的性質,而不是空氣的容納能力。
安托因係數屬於經驗係數,只能在擬合範圍內使用。本工具接受1 °C至100 °C的輸入,描述液態水上方的平衡狀態。冰點以下須區分過冷液態水與冰;正常沸點以上可能需要另一組係數或較高的外界壓力。溶解鹽與其他溶質會降低水活性,進而可能降低蒸氣壓。用於精密工程、校正、氣象標準或安全作業時,請採用公認的蒸汽表公式,並考量量測不確定度、成分及當地氣壓。
水蒸氣壓範例
以下參考值呈現蒸氣壓隨溫度升高而急遽增加的趨勢。
| 水溫 | 飽和蒸氣壓 | 說明 |
|---|---|---|
| 10 °C | 約1.23 kPa | 低溫水的飽和蒸氣壓。 |
| 25 °C | 約3.16 kPa | 常用的室溫參考值。 |
| 50 °C | 約12.31 kPa | 溫水更容易蒸發。 |
| 100 °C | 約760 mmHg | 約等於標準大氣壓。 |
如何計算水的蒸氣壓
- 量測或選擇1 °C至100 °C之間的液態水溫度。
- 輸入以攝氏度表示的溫度。
- 選擇千帕、毫米汞柱、bar或psi。
- 執行計算,將結果作為該溫度下的飽和蒸氣壓使用。
常見問題
什麼是飽和蒸氣壓?
它是在指定溫度下,液態水上方水蒸氣達到平衡時的分壓。水溫升高時,數值會迅速增加。
水為什麼在100 °C沸騰?
在標準大氣壓下,水的飽和蒸氣壓於100 °C附近達到約一個大氣壓。外界壓力改變,沸騰溫度也會改變。
這個結果可以用於濕度計算嗎?
可以,飽和蒸氣壓是相對濕度與露點關係式的輸入之一。要完成濕度計算,仍需實際蒸氣壓或其他濕度量測資料。
溶解鹽會改變結果嗎?
會,溶解的非揮發性物質通常會降低水活性與蒸氣壓。本計算機描述純液態水,未進行鹽度修正。
為什麼計算範圍限於1 °C至100 °C?
安托因係數是經驗值,僅在擬合範圍內有效。限制輸入能避免無依據的外推,也可避免將液態水蒸氣壓與冰面上的蒸氣壓混淆。