濕度相關知識

（1）干空氣與水蒸氣的分壓
    自然界的空氣總含有一些水蒸汽，可稱之為濕空氣，即濕空氣可看成干空氣與水蒸氣的混合物。若令P代表大氣壓強，即濕空
氣的總壓，Pa 和 Pw 分別代表干空氣及水蒸氣的分壓，則按道爾頓分壓定律有：
（ Pa ）
（2）露點Td和霜點Tf：
    如果給定的空氣在水汽壓不變的情況下逐漸冷卻，當達到某一溫度時，空氣的水汽壓達到了該溫度下的飽和蒸汽壓，當空氣進一步冷卻時，如果在空氣中有一個光潔的平面和“冷凝核心”（如表面上的微粒和缺陷的棱角），水汽就會在平面上凝結成露點，此溫度Td稱為露點溫度，確切的說，應為熱力學露點溫度；當空氣的溫度低于0℃ 時，水汽在平面上凝結成霜，該溫度Tf被稱為霜點。
露點和露點的計算公式詳見飽和水蒸氣壓公式中的介紹。
（3）相對濕度 %RH ：
    相對濕度是指空氣中水汽的摩爾分數與相同溫度（T）、壓力（P）下純水表面的飽和水汽的摩爾份數之比，用百分數表示。

    式中，e-表示水氣分壓(Pa) ；ew-表示飽和水蒸氣壓力(Pa) ；
    相對濕度越小，就表示是空氣離飽和態越遠，尚有吸收更多水蒸氣的能力，即空氣越干燥，吸收水蒸氣能力越強；反之，相對濕
度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空氣越潮濕。相對濕度反映了濕空氣中水蒸汽含量接近飽和的程度，故又稱飽和度。
（4）氣象相對濕度 %RH ：
    氣象相對濕度的定義同（3）相對濕度 %RH 的定義基本相同，只是低于 0 ℃時，相對濕度仍以過冷水即液面飽和水汽壓計算公
式來計算飽和氣壓值，所以在計算ew時我們始終用水面上飽和氣壓值計算公式來計算（低于0℃看成過冷水），這點在同標準相對濕
度是不同的。
（5）水氣分壓WVP；
    就是在總壓下水蒸汽所占的壓力，表示為e，若將濕空氣視作理想二元氣體混合物，根據道爾頓分壓定律，引入摩爾分數可得到：

    式中P為實際氣體的壓力（包括水汽分壓e與干空氣分壓Pa），r表濕空氣的混合比 。
（6）飽和水蒸汽壓力SWVP，
    即濕空氣處于露點溫度或霜點溫度（飽和狀態時）時水蒸氣所占的分壓值。
（7）混合比R(W)：
    濕空氣的混合比R(W)是指濕空氣中所含的水汽質量和與它共存的干空氣質量的比值。

    當把濕空氣視作理想氣體時，由理想氣體狀態方程可以導出如下關系式：

    式中，Mw為水的分子量（18.0153），Ma為干空氣的分子量（28.9635）。
（8）混合比R(V)：
    氣體的濕度除可用質量比的形式來表示之外，也可以用體積比來表示，即水汽體積與干空氣體積之比。
                                  體積混合比  
對于理想狀態有  
（9）PPM(V)：
    在濕度測量中體積比還經常用水汽的體積和與之共存的干空氣的體積之比（百萬分之一）來表示，即PPM(V) ，公式如下 ：

    式中， P為濕空氣的總壓力；e為濕空氣中的水汽分壓。
（10）PPM(W)：
    以“百萬分之一”為計算單位表示的水汽與其共存的干空氣的質量之比，公式如下：

    式中，mw是給定的濕空氣中的水汽質量，單位為g；
          ma是與質量為mw的水汽共存的干空氣質量，單位為g。
（11）比濕 ：
    濕空氣中的水汽質量與濕空氣的總質量之比，表示式為：

    當把濕空氣視作理想氣體時，將理想氣體狀態方程代入上式，可以導出如下關系式：

（12）絕對濕度：
    絕對濕度亦稱為水氣濃度和水氣密度，定義為濕空氣中的水汽質量與濕空氣的總體積之比，表示為：

    式中，V是濕空氣的總體積（m3），ρw是絕對濕度（g/m3）
    如果將濕空氣視作理想氣體，可導出如下關系式：
  
（13）焓H：
    濕空氣的熱含量是指單位質量絕熱干空氣在常壓下，以0℃為基準的熱焓，用H表示，單位為kJ/kg干空氣：

    式中：d為空氣的含濕量 ( kg 水蒸氣 /kg 干空氣 )
    Ca,Cw —絕干空氣與水蒸氣在 0~t℃的平均定壓比熱，它們是溫度的函數，在200℃以下的干燥范圍內可取Ca=1.006,
    Cw=1.930kJ/kg℃；t—空氣的溫度℃；2490是水在0℃時的汽化潛熱，kJ/kg 。
（14）濕球溫度Tw ：
    在壓力為P、溫度為T條件下，純水—濕空氣體系進行絕熱蒸發，達到平衡狀態時濕球所對應的溫度就叫濕球溫度Tw。
根據干濕表公式，空氣的水汽壓e（mb）為：

    式中，etw-為濕球溫度tw所對應的純水平液面的飽和水汽壓（mb）；當濕球結冰時，即為純水平冰面的飽和水汽壓；
    A—為干濕表系數（℃^(-1) ）。在濕球球部（柱狀）通風速度為3.5m/s條件下，
    當濕球未結冰時 A=0.667×10^(-3)（℃^(-1) ）；當濕球結冰時 A=0.588 ×10^(-3)（℃^(-1) ）。
    P—為本站氣壓（mb）；t—為干球溫度（℃）；tw —為濕球溫度（℃）。
（15）增強因子f：
    由于實際氣體并非理想氣體，所以實際氣體混合物并不完全遵守道爾頓分壓定律，具體地說，當水汽與其臨界溫度以下的其他氣
體混合時和水面或冰面平衡時的水汽壓力與只存在純水汽的情況不同，一般稱作有效飽和壓力e'( 有效飽和壓力比只有純水汽時的飽
和壓力要大 ) 。
e'=f*e
    式中， f 稱為增強因子；
    e-為氣相純水汽時的飽和壓力；
    e'-為相同條件下與其它氣體共存時的飽和水氣分壓。
（16）體積百分比：
    在標準壓力和溫度下，濕空氣中水汽所占有的體積與其它總體積的百分比，公式如下：
                                       體積百分數  
                                      對于理想狀態有  
（17）重量百分比：
    濕空氣中所含的水汽質量和與它共存的干空氣質量的百分比，公式如下：

    當把濕空氣視作理想氣體時，由理想氣體狀態方程可以導出如下關系式：

（18）干空氣密度：  
    根據理想氣體方程得干空氣密度公式為：
  
     Pa- 空氣壓力（ Pa ）；
    Psat- 對應與空氣溫度t的飽和水蒸氣壓力；
    Ra- 干空氣的氣體常數，取 Ra=287；
    RH- 表相對濕度。
（19）濕空氣密度：
    由含濕量公式和理想氣體狀態方程可的：

    Ra 及 Rv 為干空氣及水蒸氣的氣體常數， J/kg K;
    其中，


    公式整理，得：

（20）水蒸氣摩爾分數：
    在氣體混合物中，水蒸氣的摩爾分數定義為該水蒸氣的摩爾數與混合氣體的總摩爾數之比。對于視作二元體系的濕空氣來說，水
汽的摩爾分數為：
  
    式中，nw為水汽的摩爾數，na為干空氣的摩爾數。
    當濕空氣被看作理想氣體時，有下列關系：

（21）干空氣摩爾分數：
    在氣體混合物中，干空氣的摩爾分數定義為該干空氣的摩爾數與混合氣體的總摩爾數之比。對于視作二元體系的濕空氣來說，干
空氣的摩爾分數為：

    式中，nw為水汽的摩爾數，na為干空氣的摩爾數。
當濕空氣被看作理想氣體時，有下列關系：

（22）含濕量：
    指把每千克干空氣中所含水蒸汽質量（g）稱為含濕量或水分含量用符號d表示，它實際上是擴大了 1000 倍的混合比，即：
；
（23）濕空氣比容：
    單位質量的濕空氣的體積稱為比容，用Rs表示，它是濕空氣密度的倒數 ，即：

蒸汽壓指的是在液體（或者固體）的表面存在著該物質的蒸汽，這些蒸汽對液體表面產生的壓強就是該液體的蒸汽壓。 比如，水的表面就有水蒸汽壓，當水的蒸汽壓達到水面上的氣體總壓的時候，水就沸騰。我們通常看到水燒開，就是在100攝氏度時水的蒸汽壓等于一個大氣壓。蒸汽壓隨溫度變化而變化，溫度越高，蒸汽壓越大，當然還和液體種類有關。一定的溫度下，與同種物質的液態(或固態)處于平衡狀態的蒸汽所產生的壓強叫飽和蒸汽壓，它隨溫度升高而增加。如：放在杯子里的水，會因不斷蒸發變得愈來愈少。如果把純水放在一個密閉的容器里，并抽走上方的空氣。當水不斷蒸發時，水面上方汽相的壓力，即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。但是，當溫度一定時，汽相壓力最終將穩定在一個固定的數值上，這時的汽相壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓力。當汽相壓力的數值達到飽和蒸汽壓力的數值時，液相的水分子仍然不斷地氣化，汽相的水分子也不斷地冷凝成液體，只是由于水的氣化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液體量才沒有減少，氣體量也沒有增加，液體和氣體達到平衡狀態。所以，液態純物質蒸汽所具有的壓力為其飽和蒸汽壓力時，汽液兩相即達到了相平衡。飽和蒸汽壓是物質的

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