Виртуальная температура

Виртуальная температура это температура сухого воздуха, до которой нужно нагреть его для того, чтобы его плотность сравнялась с плотностью влажного воздуха, взятого с тем же давлением.

Необходимость введения виртуальной температуры связано с тем, что при подстановке этого параметра в уравнения состояния газа они становятся инвариантны относительно влажности.

Различия в плотностях сухого и влажного воздуха обусловлены различием их молярных масс. Так, молярная масса сухого воздуха около 29 г/моль, а молярная масса водяного пара 18 г/моль, поэтому влажный воздух, содержащий в составе водяной пар, имеет меньшую плотность чем сухой воздух, взятый с сухим воздухом при одинаковых температуре и давлении.

Отличие плотностей сухого и влажного воздуха при обычных температурах и влажностей невелико и становится существенным только при высокой температуре и большой влажности.

Определение

Виртуальная температура определяется по формуле:

T v = T 1 − e p ( 1 − ϵ ) , {displaystyle {T_{v}}={frac {T}{1-{frac {e}{p}}(1-{epsilon })}},} где ϵ = R a i r R w a t e r = M w a t e r M a i r = 0.622 , {displaystyle epsilon ={frac {R_{air}}{R_{water}}}={frac {M_{water}}{M_{air}}}=0.622,}

T , ϵ , p , M {displaystyle T,epsilon ,p,M} — температура воздуха, парциальное давление водяного пара, атмосферное давление и молярная масса соответственно,

Пользуясь виртуальной температурой можно применять к влажному воздуху уравнения состояния и другие соотношения справедливые для сухого воздуха. Введя виртуальную температуру в уравнение состояния влажного воздуха можно получить его плотность:

ρ = P / R T v , {displaystyle ho =P/RT_{v},} где R {displaystyle R} — газовая постоянная сухого воздуха, равная в СИ 2,87⋅102 [дж/кг·град].