محاسبة درجة الرطوبة والرطوبة المطلقة

يُعرف مؤشر تبخر الهواء كدرجة الحرارة التي يجب أن تُخفض بها كمية الهواء عند ضغط ثابت ونسبة بخار مائية ثابتة حتى تصل إلى حالة التوازن. عند درجات حرارة أقل من هذه الدرجة، يتحول البخار إلى سائل — مثل قطرات الماء على الريش، الضباب في الوديان، قطرات على زجاج بارد. مقارنة بـ نسبة الرطوبة، فإن مؤشر تبخر الهواء هو قياس مطلق للرطوبة في الهواء، وهو السبب الذي يجعل العلماء يستخدمونه لمقارنة يومين يشعران مختلفين رغم أن قراءة نسبة الرطوبة متماثلة.

نسبة الرطوبة هي نسبة: ضغط البخار الفعلي مقسومًا على ضغط البخار المُكتمل عند درجة الحرارة الحالية، مُعبّرًا كنسبة مئوية. لأن ضغط البخار المُكتمل يزداد بشكل كبير مع ارتفاع درجة الحرارة، يمكن أن تنتقل نفس كمية الهواء من 80% نسبة رطوبة في الصباح إلى 40% في الظهيرة دون إضافة أو إزالة جزيئات ماء واحدة. يُغيّر مؤشر تبخر الهواء فقط عند إضافة أو إزالة الرطوبة، وبالتالي فهو مؤشر أكثر استقرارًا لطبيعة الهواء.

درجة الحرارة المبللة هي ما سترى عليه مقياس الحرارة إذا كان جسمه مغطى بقطعة قماش مبللة ومحفوف بالهواء. تُبرد الدرجة المبللة من خلال التبخر حتى تصل إلى التوازن مع الهواء المحيط. تُعد درجة الحرارة المبللة أدنى درجة ممكنة من خلال التبريد بالتبخر، وهي السبب الذي يجعلها الحد الأقصى لتشغيل المباني المبللة، وحدة البقاء للإنسان في التحمل الحراري (~35 °C)، وعامل أساسي في تصميم مصانع التبريد.

تُعبّر صيغة ماغنوس عن ضغط البخار المُكتمل كـ e_s = A·exp(B·T/(C+T)). كانت المعاملات القديمة (تتينس 1930، أغسطس 1828) مُعدّة لفترات حرارية محدودة. نشر ألدوكوف و إسكريج معاملات مُحسّنة في عام 1996 (A=6.1094، B=17.625، C=243.04) تُحافظ على دقة تصل إلى 0.4% من -40 °C إلى +50 °C — أكثر من احتياجات المناخية. تُعد الصيغة من الشكل المغلق، محددة التوسع، وسهلة التقييم، وهي السبب الذي يجعله كل الأجهزة الحديثة للطقس وأنظمة التدفئة والتهوية تستخدم نسخة منها.

تم تكييف التقدير من روثفوس الذي يُستخدم في مؤشر الحرارة من إدارة الطقس الأمريكية لظروف الصيف في الولايات المتحدة. يفترض وجود شخص صحي في الظل، ورياح خفيفة، ودرجة حرارة الهواء فوق حوالي 27 °C (80 °F). عند القيم الأقل من هذه الحدود، يُسيطر التبريد بالتبخر، وبالتالي تُنتج الأرقام من التقدير غير ذات معنى إحصائيًا، لذا يعود الأداة إلى تقريب بسيط لستدمان ويُظهر النتيجة كـ "غير متوفر".

الرطوبة المطلقة هي كتلة البخار المائي لكل وحدة حجم من الهواء. بدءًا من قانون الغاز المثالي للبخار المائي (p_v · V = n · R · T)، واستبدال كتلة المول M_v = 18.016 جرام/مول، واستخدام ثابت الغاز المحدد Rv = 461.5 جول/كغ·ك، تصبح الصيغة المُستخدمة AH = e / (Rv · T)، حيث e هو ضغط البخار الفعلي بالبَار، وT هي درجة الحرارة بالكيلوغرام. تُنتج النتيجة بالكيلوجرام/متر مكعب؛ ضع 1000 لتحويلها إلى جرام/متر مكعب.

النسبة المختلطة (w) هي كتلة البخار المائي لكل كتلة هواء جاف؛ الرطوبة المحددة (q) هي كتلة البخار المائي لكل كتلة هواء رطب (البخار + الهواء الجاف). ترتبط بعلاقة q = w / (1 + w)، وتختلف بقيمة أقل من 2% في الظروف الطبيعية للهواء، لكن الفرق مهم في التطبيقات عالية الدقة: النسبة المختلطة تُحتفظ خلال الحركة المُعدّة دون تكوين بخار، مما يجعلها المُفضلة كمُؤشر في مخططات الديناميكا مثل مخطط السكوي-ت لوج-بي.

أظهرت استبيانات الراحة تغييرًا حادًا حول درجة تبخر 16 °C (60 °F). تحت 13 °C يصف معظم الناس الهواء بأنه مريح؛ من 13 إلى 16 °C يكون ملتصقًا لكنه مقبول؛ فوق 18 °C يتوقف التبخر من التبخر ويصبح التمرين أكثر صعوبة؛ فوق 21 °C يشعر الهواء بالثقل حتى في الراحة؛ فوق 24 °C يرتفع خطر الإصابة بالحرارة أثناء العمل البدني. يستخدم الأداة هذه النقاط لتحديد التقييم الملون للراحة.