درجة تكثف

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

نقطة الندى أو درجة التكثف هي درجة الحرارة التي يبرد فيها الهواء بمكوناته المختلفة، عند ضغط جوي ثابت ليتكثف بخار الماء إلى مياه. الماء المكثف يسمى الندى. درجة التكثف هي نقطة التشبع عندما تنخفض درجة حرارة درجة التكثف إلى ما دون الصفر فإنه غالبا ما تسمى بنقطة الصقيع، لان بخار الماء لم يعد ينتج ندى لكن بدلا من ذلك ينتج ثلج أو الصقيع المتجمد عن طريق الترسب

درجة التكثف ترتبط بالرطوبة النسبية. وارتفاع نسبة الرطوبة النسبية يشير إلى أن درجة التكثف هي أقرب إلى درجة حرارة الهواء الحالية. الرطوبة النسبية بنسبة 100 ٪ تشير إلى ان درجة التكثف تساوي درجة الحرارة الحالية ويكون الهواء مشبع تماما بالمياه. عندما تكون درجة التكثف ثابته ودرجة الحرارة في ارتفاع، الرطوبة النسبية ستكون في نقصان.[1]

في ضغط معين وعدم الاعتماد على درجة الحرارة فان درجة التكثف تدل على الكسر الجزيئي لبخار الماء في الهواء، وبالتالي تحدد الرطوبة في الهواء. درجة التكثف رقما إحصائيا مهم للطيارين في الطيران العام، كما انه يستخدم لحساب احتمال الجليد المكربن والضباب، وتقدرير ارتفاع السحب

الضغط الثابت[عدل]

هذا الرسم البياني يبين النسبة القصوى (حسب الكتلة) من بخار الماء التي يمكن أن توجد في الهواء عند مستوى سطح البحر عبر مجموعة من درجات الحرارة. سلوك بخار الماء لا يتوقف على وجود غازات أخرى في الجو. تشكيل الندى من شأنه أن يحدث عند درجة التكثف حتى لو كان فقط الغاز الحالي هو بخار الماء.

في ضغط بارومتري معين وعدم الاعتماد على درجة الحرارة فان درجة التكثف تدل على الكسر الجزيئي لبخار الماء في الهواء، وبالتالي تحدد الرطوبة في الهواء. إذا ارتفاع الضغط الجوي من دون تغيير الكسر الجزيئي، فإن درجة التكثف ترتفع تبعا لذلك، ويتكثف الماء عند درجة حرارة أعلى. الحد من الكسر الجزيئي، أي جعل الهواء أكثر جفافا، سوف يجعل درجة التكثف تتراجع إلى قيمتها الأصلية. بنفس الطريقة، فان زيادة نسبة الكسر الجزيئي بعد انخفاض الضغط يجعل درجة التكثف ترتفع إلى مستواهه الأصلي. لهذا السبب، فإن نفس درجة التكثف في نيويورك، نيويورك ودنفر، أول أكسيد الكربون (والذي هو على ارتفاع أعلى من ذلك بكثير) يعني أن جزء أكبر من الهواء في دنفر يتكون من بخار ماء أكثر مما هو عليه في نيويورك.

الضغط المتغير[عدل]

عند درجة حرارة معينة ولكن مستقلة عن الضغط الجوي، وفان درجة التكثف تشير إلى الرطوبة المطلقة absolute humidity للهواء. إذا ارتفعت درجة الحرارة دون تغيير الرطوبة المطلقة، فإن درجة التكثف ترتفع تبعا لذلك، ويتكثف الماء عند الضغط العالي. تقليل نسبة الرطوبة المطلقة سيجعل درجة التكثف تتراجع إلى قيمتها الأصلية. بنفس الطريقة، فان زيادة الرطوبة المطلقة بعد انخفاض درجة الحرارة يجعل درجة التكثف تصل إلى مستواهه الاصلي. بالعودة إلى مثال نيويورك—دنفر، فان هذا يعني أنه إذا كانت درجة التكثف ودرجة الحرارة في كلتا المدينتين هي نفسها، فان كتلة بخار الماء لكل متر مكعب من الهواء وسوف تكون هي ذاتها أيضا في هذه المدن.

نطاق الراحة Comfort range[عدل]

البشر يميلون إلى الانزعاج إلى مع درجة التكثف العالية، أي أكثر من 15 م° (59 ف°) الجسم ينتج العرق للتهدئة. ارتفاع الرطوبة النسبية، وبالتالي ارتفاع درجة التكثف، يمنع تبخر العرق ويقليل الفعل التبريدي بالتبخر evaporative cooling نتيجة لذلك، قد ترتفع درجة حرارة الجسم، مما يؤدي إلى عدم الراحة.

الانزعاج أيضا يوجد عند التعامل مع درجة تكثف منخفضة (أي أقل من قالب:Convert/-1 م° (−22.0 ف°) الهواء الجفاف يمكن أن يسبب تشقق الجلد واهتياجه بشكل أكثر سهولة.

درجة التكثف القليلة، أقل من 10 م° (50 ف°)، تتطابق مع انخفاض درجات الحرارة المحيطة، ويحتاج الجسم إلى تبريد أقل. درجة التكثف القليلة يمكن أن تترافق مع ارتفاع في درجة الحرارة فقط في الرطوبة النسبية المنخفضة للغاية (انظر الرسم البياني أدناه)، مما يسمح بالتبريد الفعال نسبيا.

اولئك الذين اعتادوا على المناخ القاري غالبا ما يبدأون يشعرون بعدم الارتياح عندما تصل درجة التكثف بين 20 ‮و‬ 15 ‮°C‬t( °F 59 and 68) t معظم سكان هذه المناطق سوف يعتبرون درجة التكثف أعلاه 21 م° (70 ف°) مرهقة.

درجة التكثف بالدرجة المئوية درجة التكثف ° بالفهرنهيت مدركات الإنسان [1] الرطوبة النسبية في 90 ف° (32 م°)
> أعلى من 26 درجة مئوية > أعلى من 80 ° واو ارتفاع حاد. قاتلة لمرضى الربو والأمراض المرتبطة به 65 ٪ واعالا
24—26 درجة مئوية 75—80 ° واو غير مريح للغاية، إلى حد ما مرهق 62 ٪
21—24 درجة مئوية 70—74 ° واو رطب جدا، وغير مريح 52 ٪ -- 60 ٪
18—21 درجة مئوية 65—69 ° واو نوعا ما غير مريح بالنسبة لمعظم الناس على الحواف العلوية 44 ٪ -- 52 ٪
16—18 درجة مئوية 60—64 ° واو جيد لأكثر الناس، ولكن يشعر بالرطوبة على الحواف العلوية 37 ٪ -- 46 ٪
13—16 درجة مئوية 55—59 ° واو مريح 31 ٪ -- 41 ٪
10—12 درجة مئوية 50—54 ° واو مريح جدا 31 ٪ -- 37 ٪
<10 درجة مئوية <49 ° واو جافة بعض الشيء بالنسبة للبعض 30 ٪

درجة التكثف ب35 م° (95 ف°) وردت في الظهران بالمملكة العربية السعودية في 3 8 يوليو 2003. وكانت درجة الحرارة 42 م° (108 ف°)، مما أسفر عن درجة حرارة أو مؤشر الحرارة 80 م° (176 ف°) [2]

احتساب درجة التكثف[عدل]

الرسم البياني للتبعية والتعامد على درجة حرارة الهواء لعدة مستويات من الرطوبة النسبية. استنادا إلى آب / روش - ماغنوس تقريبي.

تقريب معروف يستخدم لحساب درجة التكثف Td والرطوبة النسبية هي RH ودرجة الحرارة الفعلية للهواء T تكون:

 T_d = \frac {b\ \gamma(T,RH)} {a - \gamma(T,RH)}

حيث أن

 \gamma(T,RH) = \frac {a\ T} {b+T} + \ln (RH/100)

حيث تكون درجات الحرارة بالدرجة المئوية، و"ln" يشير إلى اللوغاريتم الطبيعي. الثوابت هي :

a = 17.271
b = 237.7 درجة مئوية

هذا التعبير يستند إلى تقريب آب / روش - ماغنوس لتشبع ضغط بخار الماء في الهواء كدالة في درجة الحرارة.[3] انها تعتبر سارية المفعول ل

0 °C <T <60 °C
1% <RH <100%
0 °C <Td <50 °C

تقريب بسيط[عدل]

هناك أيضا تقريب بسيط جدا يسمح بالتحويل بين درجة التكثف، ودرجة الحرارة الجافة والرطوبة النسبية، بنسبة دفة نحو ± 1 درجة مئوية طالما ان الرطوبة النسبية فوق 50 ٪.

المعادلة هي :

 T_d = T - \frac {(100 - RH)} {5}

أو

 RH = 100 - 5 (T - T_d).

يمكن التعبير عن هذا كقاعدة ب :

لكل 1 درجة مئوية فرق في درجات الحرارة الرطبة والجافة فان الرطوبة النسبية تنخفض بنسبة 5 ٪، بدءا من RH = 100 ٪ عندما تكون درجة التكثف تساوي درحة الحرارة الجافة.

حيث RH في هذه الحالة هو نسبة مئوية، وT و Td بالدرجة المئوية.

الاشتقاق من هذا، تبعً لمدى دقتها، بالمقارنات بالتقريبات الأخرى، وعلى مزيد من المعلومات عن تاريخ وتطبيقات درجة التكثف في نشرة الجمعية الأميركية للأرصاد الجوية.[4]

فيال فهرنهايت.

 Tf_d = Tf - \frac {(100 - RH)} {2.778}

على سبيل المثال، الرطوبة النسبية 100 ٪ تعني درجة تكثف بنفس درجة الحرارة الجوية. 90 ٪ من درجة التكثف RH هي 3 درجات فهرنهايت أقل من درجة الحرارة الجوية. مقابل كل 10 في المئة أقل، 3 °F. درجة في درجة التكثف

TFd ' يكون في درجة فهرنهايت ؛ RH هو نفسه على النحو الوارد أعلاه.

تقدير تقريبي أقرب[عدل]

عملية حسابية تُستخدم من قبل NOAA هي :[5]

 e_s = 6.112 \exp \left({17.67T \over T+243.5} \right)
 e_w = 6.112 \exp \left({17.67T_w \over T_w+243.5} \right)
 e=e_w-p_{sta} \left(T-T_w\right) 0.00066 \left[1+(0.00115 T_w) \right]
 RH= 100 {e \over e_s}
T_d={243.5 \ln(e/6.112) \over 17.67 - \ln(e/6.112)}

حيث أن

RH هي الرطوبة النسبية و T_d هي درجة التكثف في الدرجة المئوية
T و T_w هما the dry-bulb و wet-bulb temperatures على التوالي في درجات حرارة بالدرجة المئوية
e_sهي ضغط بخار الماء المشبع، في وحدة من millibar، في he dry-bulb temperature
e_w هو مشبع ضغط بخار الماء، في وحدات من millibar، في الرطب في درجة الحرارة لمبة
e هو ضغط بخار الماء الفعلي، في وحدات من millibar
p_{sta} "ضغط المحطة station pressure" (absolute barometric pressure في الموقع الذي يجري احتساب نسبة الرطوبة له) في وحدات من millibar (والذي هو أيضا hPa).
لمزيد من الدقة استخدام معادلات أردن باك لإيجاد ضغوط بخار الماء

أنظر أيضاً[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ أ ب Horstmeyer، Steve (2006-08-15). "Relative Humidity....Relative to What? The Dew Point Temperature...a better approach". Steve Horstmeyer, Meteorologist, WKRC TV, Cincinnati, Ohio, USA. اطلع عليه بتاريخ 2009-08-20. 
  2. ^ Burt، Christopher C. Extreme Weather: A Guide & Record Book. W. W. Norton & Company. ISBN 0393326586. 
  3. ^ "MET4 AND MET4A CALCULATION OF DEW POINT". Paroscientific, Inc. 4500 148th Ave. N.E. Redmond, WA 98052. 2007-09-13. 
  4. ^ جيزن لورانس، "العلاقة بين الرطوبة النسبية ودرجة حرارة درجة التكثف في الهواء الرطب : والتحويل البسيطة والتطبيقات"، بول. صباحا. Meteorol. شركة نفط الجنوب.، 86، 225-233، 2005
  5. ^ http://www.srh.noaa.gov / صور / مناطق تجهيز الصادرات / wxcalc / rhTdFromWetBulb.pdf

وصلات خارجية[عدل]