טמפרטורה וירטואלית

במדעי האטמוספירה, הטמפרטורה הווירטואלית $T_{v}$ של חבילת אוויר לח היא הטמפרטורה התאורטית אליה צריכה להגיע חבילת אוויר יבש באותו הנפח כדי לקבל ערכים זהים של צפיפות ולחץ כמו של חבילת האוויר הלח. הטמפרטורה הווירטואלית מסייעת לנו להסביר מדוע ביום בו האוויר לח, הטמפרטורה שנרגיש תהיה גבוהה יותר מהטמפרטורה שנרגיש ביום בו האוויר יבש (אוויר בעל אפס אחוזי לחות יחסית).

חבילת אוויר יבש וחבילת אוויר לח

חבילת אוויר יבש היא מושג תאורטי המתאר אוסף של מולקולות אוויר המקובצות יחד. לחבילה כזו ניתן להגדיר נפח, טמפרטורה, וצפיפות - ולכן גם משוואת מצב. אם נוסיף למולקולות האוויר שבחבילה גם מולקולות מים (בצורת אדים) תשתנה הגדרתה - ומעתה היא תכונה חבילת אוויר לח. ככל שריכוז מולקולות המים בחבילת האוויר גבוה יותר, כך תעלה הלחות המוחלטת שלה.

הקשר בין הלחות והטמפרטורה

לחבילת אוויר לח ולחבילת אוויר יבש צפיפויות שונות תחת אותו נפח; הדבר נובע מכך שבחבילת אוויר לח יש מספר גדול יותר של מולקולות ליחידת נפח (מאחר שמלבד מולקולות האוויר היבש יש בחבילה גם מולקולות מים). כדי לחשב את הטמפרטורה של תערובת הגזים (אדים ואוויר) ניתן להתייחס ללחץ הכולל שלהם (באמצעות מודל דלטון) ואל משוואות המצב שלהם. דרך נוספת לחישוב השפעת מולקולות המים על טמפרטורת חבילת האוויר היבש היא חישוב הטמפרטורה הווירטואלית שלה.

חישוב הטמפרטורה הווירטואלית

$e=\rho _{v}R_{v}T$ - משוואת המצב של המים (כאשר $e$ הוא לחץ האדים).

$P=\rho _{d}R_{d}T$ - משוואת המצב של האוויר היבש (כאשר $P$ הוא לחץ האוויר).

נציב בביטוי לצפיפות הכוללת:
$\rho _{Tot}=\rho _{d}+\rho _{v}$.

נעביר אגפים ונקבל את הביטוי לטמפרטורה הווירטואלית:

${T_{v}}={\frac {T}{1-{\frac {e}{p}}(1-{\varepsilon })}}\,$

כאשר $\varepsilon$ הוא היחס בין קבועי אדי המים והאוויר היבש: $R_{d}/R_{v}$.

השפעת הלחות על הרגשת החום

כאשר הלחות באוויר עולה תהיה בדרך כלל טמפרטורה גבוהה מורגשת יותר. אם ביום מסוים עובר שטף נתון של טמפרטורה חמה דרך האטמוספירה, תעלה הטמפרטורה של חבילת אוויר כלשהי במספר מעלות. ביום אחר, לח יותר, ועל אף שאותו שטף חום נכנס לאטמוספירה, הטמפרטורה של אותה מסת אוויר תהיה גבוהה יותר. סיבה נוספת להרגשה זו היא ביולוגית: הגוף מתקשה לקרר עצמו כאשר הלחות באוויר גבוהה, מאחר שפחות זיעה מתאדה ומוסרת חום מהגוף לסביבה.

חישוב אחוזי הלחות באוויר

באמצעות הטמפרטורה הווירטואלית ניתן לחשב את אחוזי הלחות באוויר באמצעות מדידה במכשיר כמו היגרומטר או פסיכרומטר.

ראו גם

• טמפרטורה פוטנציאלית