Dew Point- und Absolute Feuchte-Rechner

Die Tropfentemperatur ist die Temperatur, zu der eine Luftmasse bei konstantem Druck und konstanter Wasserdampfmenge gekühlt werden muss, damit die Luft gesättigt wird. Unter dieser Temperatur kondensiert Wasserdampf zu Flüssigkeit – Tropfen auf Gras, Nebel in Tälern, Tropfen auf einem kalten Glas. Im Gegensatz zur relativen Feuchte ist die Tropfentemperatur ein absoluter Maßstab für die Menge an Feuchtigkeit in der Luft, weshalb Meteorologen sie verwenden, um zwei Tage zu vergleichen, die sich unterschiedlich anfühlen, obwohl sie dieselbe relative Feuchte haben.

Relative Feuchte ist ein Verhältnis: der tatsächliche Dampfdruck geteilt durch den Sättigungsdruck bei der aktuellen Temperatur, ausgedrückt als Prozent. Da der Sättigungsdruck stark mit der Temperatur zunimmt, kann die gleiche Luftmasse von 80% Feuchte bei Sonnenaufgang auf 40% Feuchte bei Mittag steigen, ohne dass ein einzelner Wasserstoffmolekül hinzugefügt oder abgezogen wird. Die Tropfentemperatur ändert sich nur, wenn Feuchtigkeit hinzugefügt oder entfernt wird, weshalb sie ein stabilerer Indikator dafür ist, wie die Luft tatsächlich anfühlt.

Die Feuchte-Bulb-Temperatur ist die Temperatur, die ein Thermometer anzeigt, wenn seine Glaskugel mit einem feuchten Tuch bedeckt und durchgelüftet ist. Verdunstung kühlt die Glaskugel, bis sie mit der Umgebungsgasluft im Gleichgewicht ist. Die Feuchte-Bulb-Temperatur ist die niedrigste Temperatur, die durch Verdunstung erreicht werden kann, weshalb sie die Betriebsgrenze für Schwammkühler, die Überlebensgrenze für menschliche Wärmeverträglichkeit (~35 °C) und eine kritische Eingabe für die Konstruktion von Kühltürmen ist.

Die Magnus-Formulierung gibt den Sättigungsdruck als e_s = A·exp(B·T/(C+T)) an. Ältere Koeffizienten (Tetens 1930, August 1828) wurden auf enge Temperaturbereiche abgestimmt. Alduchov & Eskridge veröffentlichte 1996 verfeinerte Koeffizienten (A=6,1094, B=17,625, C=243,04), die bis zu 0,4% von −40 °C bis +50 °C halten – weit über meteorologische Bedürfnisse hinaus. Die Formel ist geschlossen, monoton und kostengünstig zu berechnen, weshalb fast jeder moderne Wetterstation und HVAC-Controller eine Variante davon verwendet.

Die Rothfusz-Regression, die den Wärmeindex der National Weather Service berechnet, wurde an US-Sommerbedingungen angepasst. Sie annimmt einen gesunden Erwachsenen im Schatten, leichten Wind und eine Umgebungstemperatur über etwa 27 °C (80 °F). Unter dieser Schwelle dominiert die Verdunstungskühlung und die Regression liefert statistisch sinnlose Zahlen, weshalb das Tool auf eine einfache Steadman-Näherung zurückgreift und das Ergebnis als nicht anwendbar markiert.

Absolute Feuchte ist die Masse des Wasserdampfes pro Volumeneinheit der Luft. Ausgehend von dem idealen Gasgesetz für Wasserdampf (p_v · V = n · R · T), mit der Molmasse M_v = 18,016 g/mol und der spezifischen Gaskonstante Rv = 461,5 J/kg·K, ergibt sich die Arbeitsformel AH = e / (Rv · T), wobei e der tatsächliche Dampfdruck in Pascal und T die Temperatur in Kelvin ist. Das Ergebnis wird in kg/m³ ausgedrückt; multiplizieren Sie mit 1000, um g/m³ zu erhalten.

Das Mischungsverhältnis (w) ist die Masse des Wasserdampfes pro Masse der trockenen Luft; die spezifische Feuchte (q) ist die Masse des Wasserdampfes pro Masse der feuchten Luft (Dampf + trockene Luft). Sie sind durch q = w / (1 + w) verbunden und unterscheiden sich unter 2% in normalen atmosphärischen Bedingungen, aber die Unterscheidung ist bei hochgenauen Anwendungen wichtig: Das Mischungsverhältnis wird während adiabatischer Bewegungen, bei denen keine Kondensation stattfindet, erhalten, was es zum bevorzugten Koordinaten für thermodynamische Diagramme wie das Skew-T log-P macht.

Komfortumfragen zeigen konsistente Abbrüche um eine Tropfentemperatur von 16 °C (60 °F). Unter 13 °C beschreiben die meisten Menschen die Luft als angenehm; von 13 bis 16 °C ist sie merklich feucht, aber tragbar; über 18 °C hört die Schweißverdunstung auf, und körperliche Belastung wird schwieriger; über 21 °C fühlt sich die Luft schwer an, selbst bei Ruhe; über 24 °C steigt das Risiko für Wärmeverletzungen bei körperlicher Arbeit schnell an. Das Tool verwendet diese Schwellenwerte, um die farblich gekennzeichnete Komfortbeurteilung zu erstellen.