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水汽壓(water vapor pressure)是指空氣中水汽的分壓強。

1數學公式

大氣中水汽的含量雖然不多,卻是大氣中極其活躍的成分,在天氣和氣候中扮演著重要的角色。大氣中的水汽含量有很多種測量方法,日常生活中人們最關心的是水汽壓、絕對濕度和相對濕度。
水汽壓(e)是大氣壓力中水汽的分壓力,和氣壓一樣用百帕來度量。以前氣壓和水汽壓常以水銀柱的毫米數來測度,1百帕=0.75008毫米水銀柱。在一定溫度下空氣中水汽達到飽和時的分壓力,稱為飽和水汽壓(E)。飽和水汽壓隨著氣溫的升高而迅速增加。
絕對濕度(a)指單位體積濕空氣中含有的水汽質量,也就是空氣中的水汽密度,單位為克/立方厘米或千克/立方米。絕對濕度不容易直接測量,實際使用比較少。如果水汽壓的單位為千帕,絕對濕度的單位取千克/立方米,則兩者關係為:a=2.165e/T 千克/立方米,其中T是溫度。
根據理想氣體狀態方程:pV=nRT
則n=PV/(RT)
本例中P=e V=1立方米
R=8.31441±0.00026J/(mol·K)
則一立方中蒸汽的量=e*1/(8.31441*T)
水分子量:18
換算成質量:e*1/(8.31441*T)*18=2.165e/T (E的單位為千帕)
相對濕度(f)指空氣的水汽壓e與同一溫度下的飽和水汽壓E之比,以百分數表示是:f=e/E %
相對濕度的大小表示空氣接近飽和的程度。當f=100%時,表示空氣已經達到飽和;未飽和時,f<100%;過飽和時f>100%。相對濕度的大小不僅與大氣中水汽含量有關,而且還隨氣溫升高而降低。

2變化規律

在日常生活中,與人們關係最密切的是水汽壓和相對濕度,絕對濕度用得較少。
水汽壓的大小與蒸發的快慢有密切關係,而蒸發的快慢在水分供應一定的條件下,主要受溫度控制。白天溫度高,蒸發快,進入大氣的水汽多,水汽壓就大;夜間出現相反的情況,基本上由溫度決定。每天有一個最高值出現在午後,一個最低值出現在清晨。在海洋上,或在大陸上的冬季,多屬於這種情況。但是在大陸上的夏季,水汽壓有兩個最大值,一個出現在早晨9~10時,另一個出現在21~22時。在9~10時以後,對流發展旺盛,地面蒸發的水汽被上傳給上層大氣,使下層水汽減少;21~22時以後,對流雖然減弱,但溫度已降低,蒸發也就減弱了。與這個最大值對應得是兩個最小值,一個最小值發生在清晨日出前溫度最低的時候,另一個發生在午後對流最強的時候。
水汽壓的年變化和氣溫的年變化相似。最高值出現在7~8月,最低值出現在1~2月。相對濕度因為與水汽壓和溫度都有關係,年變化情況比較複雜。一般情況下,相對濕度夏季最小,冬季最大。但是在季風氣候地區,冬季風來自大陸,水汽特別少,夏季風來自海洋,高溫而潮濕,所以相對濕度以冬季最小,而夏季最大。不過濕度的年、日變化,實際上比較複雜。因為除溫度以外,各個地方地面乾濕不同,蒸發的水分供給有很大差異。對流運動使水汽從下層向上層傳輸,使低層水汽減少,上層水汽增加,也會影響濕度的日變化。氣流的性質也有很大影響,夏季低緯度海洋來的氣流高溫高濕,冬季高緯度大陸來的氣流寒冷而乾燥,也會影響濕度的年、日變化。
飽和水汽壓
空氣中含有的水汽所產生的壓強,叫水汽壓。空氣中的水汽壓不能無限制地增加,在一定的溫度下,如果水汽壓增大到某一個極限值,空氣中水汽就達到飽和,如果超過這個極限值,將會有一部分水汽凝結成液體水,這一極限值稱為該溫度下的飽和水汽壓。根據理論計算和實驗證明,飽和水汽壓與溫度有關,隨溫度的升高而迅速增大。
空氣中水汽部分作用在單位面積上的壓力。單位為hpa(百帕)。它用於度量空氣中水汽含量,水汽壓值大時,表示空氣中水汽含量多。其值和溫度、水面曲率、水的相態、水內雜質以及電量有關。在一定溫度下,,水汽達到飽和時的壓強,叫「飽和水汽壓」。

3地理分佈

因為緯度、海陸分佈、植被性質等等,都能夠決定濕度的大小,因此地球表面濕度分佈十分複雜。
在冬季,赤道是一個水汽壓特別大的地區,水汽壓在30百帕以上。赤道帶不但有廣闊的海洋,即使在大陸上,亞馬遜河和扎伊爾河流域廣闊的熱帶雨林,都有極大的蒸發量,從赤道向兩極,水汽壓很快減少,亞洲東北部減少到接近於零,顯然是與氣溫極低有很大關係。在沙漠地區,特別是撒哈拉沙漠和中亞沙漠,水汽壓都很小,都在10百帕以下。
到北半球的夏季,雖然赤道地區仍是水汽壓最大的地帶,但是赤道與北極之間的水汽壓差別已大大減少。例如,亞洲東北部已增加到10.7百帕,比冬季增大了100倍以上。在沙漠地區也增大到15百帕以上。
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