絕對濕度計算器
運用經驗證的大氣物理公式,由溫度及相對濕度計算絕對濕度,也就是以g/m³表示的水蒸氣密度。
輸入溫度及相對濕度,即可取得絕對濕度、水蒸氣壓、飽和蒸氣壓與露點。大氣壓為選填,預設採海平面氣壓。
絕對濕度計算器
運用經驗證的大氣物理公式,由溫度及相對濕度計算絕對濕度,也就是以g/m³表示的水蒸氣密度。
關於絕對濕度計算器
濕度是最重要、也最常遭誤解的大氣變數之一。「濕度」常被籠統地用來指稱幾種不同卻相關的量。了解彼此的差異,對氣象、工程、健康及許多工業製程都很重要。
相對濕度是天氣預報最常提供的數值,表示空氣目前含有的水蒸氣,占目前溫度下最大可含量的百分比。它能直觀呈現空氣有多「潮濕」,但有個明顯限制:即使空氣中的實際水分含量不變,數值仍會隨溫度改變。加熱一團空氣,相對濕度會下降;冷卻則會上升,即使沒有增加或移除任何水分子。
絕對濕度以單位體積空氣中水蒸氣的實際質量解決這個問題,單位為公克每立方公尺(g/m³)。體積固定時,此量不受溫度變化影響,能顯示空氣真正的含水量,無論冷熱。對實際水分負荷有要求的應用,通常優先採用絕對濕度,包括暖通空調系統的除濕機與加濕器選型、食品加工與儲存、製藥、博物館保存及燃燒工程。
計算採用馬格努斯公式,是克勞修斯–克拉佩龍方程的經驗近似,用於描述飽和蒸氣壓如何隨溫度變化。公式es(T) = 0.61078 × exp(17.27 × T / (T + 237.3))可得到溫度T(攝氏度)下以千帕計的飽和蒸氣壓。乘上相對濕度的小數形式,即得實際蒸氣壓e = es × RH / 100。最後由理想氣體定律推導絕對濕度:AH = 2167 × e / (T + 273.15) g/m³,其中常數2167來自水的莫耳質量(18.015 g/mol)與氣體常數(8.314 J/mol·K)的比值,並依kPa輸入單位調整。
露點是空氣在定壓且未增加水分的情況下,冷卻至飽和(相對濕度達100 %)時的溫度。當氣溫降至露點,水蒸氣開始凝結成露、霧或雲。露點不會隨溫度波動而改變,因此是比相對濕度更穩定的大氣水分指標;預報人員常用它描述悶熱或舒適的天氣。
在一般海拔,大氣壓對絕對濕度計算的影響很小。在高海拔(超過3 000 m),較低氣壓會適度影響密度計算。海平面至中等海拔的大多數實務用途,採用預設標準氣壓101.325 kPa,結果誤差可在0.1–0.5 %以內。計算器提供選填氣壓欄位,供需要在非標準氣壓下取得高精度結果的人使用。
典型絕對濕度範圍,在寒冷或乾燥條件下約為1–5 g/m³,例如沙漠空氣、冬季充分供暖的室內空氣;在溫暖潮濕條件下約為15–25 g/m³,例如熱帶夏季、溫室及蒸氣室。對多數人而言,舒適室內條件通常落在8–12 g/m³,大致相當於室溫下40–60 %的相對濕度。
絕對濕度計算範例
從室內環境到極端天氣的常見情境。
| 條件 | 絕對濕度 | 情境 |
|---|---|---|
| T = 22 °C, RH = 50 %, P = 101.325 kPa | 9.71 g/m³ | 典型舒適室內空氣,落在有利健康與舒適的理想範圍。 |
| T = 30 °C, RH = 80 %, P = 101.325 kPa | 24.26 g/m³ | 炎熱潮濕的夏日,水分負荷高,需審慎選定空調容量。 |
| T = 18 °C, RH = 25 %, P = 101.325 kPa | 3.84 g/m³ | 冬季供暖後的乾燥室內空氣,絕對濕度低可能造成呼吸道不適。 |
| T = 28 °C, RH = 95 %, P = 101.325 kPa | 25.84 g/m³ | 熱帶雨林條件,含水量接近此溫度下的最大值。 |
如何使用絕對濕度計算器
- 輸入攝氏氣溫。接受−50 °C至100 °C,涵蓋所有常見大氣及工業條件。
- 輸入0至100之間的相對濕度百分比;0為完全乾燥的空氣,100為在目前溫度下被水蒸氣完全飽和的空氣。
- 可選填以千帕計的大氣壓。留白時採用101.325 kPa,即標準海平面氣壓。
- 點選「計算」,查看以g/m³計的絕對濕度、以kPa計的實際及飽和水蒸氣壓,以及露點溫度。
- 使用預設範例按鈕,立即載入典型室內、潮濕夏季或乾燥冬季條件,快速參考。
絕對濕度常見問題
絕對濕度與相對濕度有何不同?
絕對濕度是一定體積空氣中水蒸氣的實際質量(g/m³),不依賴溫度。相對濕度則表示目前水分量占目前溫度下最大可能量的百分比。關鍵差異在於,即使實際水蒸氣含量維持不變,相對濕度也會隨溫度改變,絕對濕度則不會。
為什麼絕對濕度對空調設計很重要?
暖通空調系統必須增加或移除特定質量的水蒸氣,才能達成室內目標條件。只看相對濕度不足以選定設備容量,因為不同溫度下,相同相對濕度代表的水分量差異很大。絕對濕度可讓工程師計算加濕器或除濕機必須處理的精確水分負荷。
此計算器使用的馬格努斯公式是什麼?
馬格努斯公式是以溫度近似計算水的飽和蒸氣壓的經驗方程:es = 0.61078 × exp(17.27 × T / (T + 237.3)) kPa。它由實驗資料曲線擬合而來,在−40 °C至60 °C間誤差在0.1 %以內,適合大多數大氣及工程應用。
露點與絕對濕度有何關係?
露點是空氣中目前質量的水蒸氣使空氣達到飽和,也就是相對濕度100 %時的溫度。可在實際蒸氣壓下反解飽和蒸氣壓公式求得。絕對濕度越高,露點越高。空氣冷卻至露點時便會凝結。
氣壓會明顯影響絕對濕度嗎?
在一般大氣壓下,影響不大。海平面(101.325 kPa)與海拔2 000 m(約80 kPa)相比,絕對濕度計算相差約2–3 %,因為空氣密度隨海拔升高而降低。大多數實務用途使用預設海平面氣壓即可,選填氣壓欄則可支援非標準條件的精確計算。
健康的室內絕對濕度是多少?
多數健康及建築標準建議室內絕對濕度介於8至12 g/m³,約相當於20–23 °C室溫下40–60 %的相對濕度。低於4 g/m³時空氣非常乾燥,會引起皮膚刺激、呼吸道不適及靜電。高於15 g/m³可能助長黴菌與塵蟎,並造成不適。