請在氣溫、相對濕度、露點溫度中,輸入任兩個(剩下的一個保持空白)。會算出空白的那一個,並顯示水氣壓、飽和水氣壓、絕對濕度的概算值,以及濕度與露點溫度關係的圖表。
目錄
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入氣溫和濕度(天氣預報的相對濕度),馬上就能知道露點溫度=空氣冷卻時開始結露(出現水滴)的溫度
- 氣溫、相對濕度、露點溫度三個中,輸入任兩個就能反推剩下的一個(也能由露點求濕度,或由濕度和露點求氣溫)
- 溫度支援 °C、°F、K 三種單位,結果會同時以三種單位顯示
- 也能同時知道水氣壓、飽和水氣壓、絕對濕度(每 1 立方公尺所含水氣的公克數)的概算值
- 用圖表一眼就能看出「濕度下降時,露點溫度會下降多少」
這個計算有什麼用?
室溫 20°C、濕度 60% 的房間,露點溫度約 12.0°C。也就是說,寒流來襲、窗玻璃被外面的冷空氣冷卻到 12°C 以下時,表面就會開始結露。
對策也能用數字來想。同樣的室溫,用除濕機把濕度降到 50%,露點溫度就降到約 9.3°C,只要窗戶沒有冷到這個溫度就不會結露。「除濕」和「加強窗戶隔熱(氣密窗、隔熱膜)提高表面溫度」這兩個常見的對策,都是在製造「窗戶表面溫度 > 露點溫度」的狀態。
即使是同一個房間的空氣,越冷的地方相對濕度越高。室溫 20°C、濕度 60% 的空氣(露點溫度約 12.0°C)來到表面溫度 15°C 的冰冷牆角時,牆角的相對濕度就相當於約 82%。一般認為濕度越高越容易發黴,超過 80% 時黴菌就會很活躍,所以房間中央沒問題,牆角、衣櫃裡、家具背面卻偏偏發黴。
春天的「回南天」也是同樣的道理:寒流過後,溫暖潮濕的南風吹進來,氣溫 22°C、濕度 90% 的空氣露點溫度約 20.3°C,還很冰的磁磚地板(例如 18°C)低於這個溫度,就會濕答答地「反潮」。這時開窗反而會讓濕氣進來,關窗開除濕機比較有效。
氣溫 30°C、濕度 70% 的空氣,露點溫度約 23.9°C。冷氣內部有比這冷得多的冷卻鰭片(10°C 左右),空氣通過時大幅低於露點溫度,水氣就變成水滴,從排水管排到室外。這就是除濕的原理(開冷氣時自動發生的除濕也一樣)。
夏天冰飲料的杯子外側變濕也是同樣的現象:杯子表面溫度比房間空氣的露點溫度低,所以結露了。
傍晚氣溫 15°C、濕度 85% 時,露點溫度約 12.5°C。晴朗、風小的夜晚會因輻射冷卻讓氣溫持續下降,清晨氣溫降到接近 12.5°C 時,整片空氣達到飽和,就容易起霧。
氣象上,氣溫和露點溫度的差(溫度露點差)越小,就判斷越容易形成霧和雲。中央氣象署在霧使能見度不足 200 公尺時發布「濃霧特報」,春天金門、馬祖的濃霧有時會讓機場關閉;知道兩個溫度的差,就更能看懂這類預報。
處理精密儀器和文物的地方,有時不只看相對濕度,而是直接用露點溫度來管理空調。資料中心的空調基準(ASHRAE 的指引)用露點溫度訂定建議範圍,是因為冷卻的地板下配管或面向外氣的部分一旦結露,就會造成設備故障、漏電或生鏽。
例如室溫 24°C、濕度 45% 的房間,露點溫度約 11.3°C,就能用「室內任何表面都不要冷到 11.3°C 以下(或把露點降得更低)」的方式管理結露風險。不過太乾燥又會增加靜電,所以會在下限之間調整。
公式與圖表
符號與用語解說
符號
| \(T_d\) | 露點溫度(Dew point temperature),也就是空氣冷卻時開始結露(出現水滴)的溫度。公式中使用攝氏(°C)。 |
| \(T\) | 氣溫。本頁的公式全部使用攝氏(°C)(以 °F、K 輸入時,會自動換算成攝氏再計算)。 |
| \(RH\) | 相對濕度(Relative Humidity),也就是天氣預報中的「濕度」,把 0~100 的 % 值直接代入公式(例如:濕度 65% → 65)。 |
| \(\gamma\)、\(\gamma_t\) | 計算過程中出現的中間值,把「目前空氣的潮濕程度」整理成一個數。透過它,就能用一個公式求出露點溫度或氣溫。 |
| \(e_s(T)\) | 溫度 T 時的飽和水氣壓(hPa),也就是這個溫度的空氣含有最多水氣時的水氣壓力,溫度越高越大。 |
| \(e\) | 水氣壓(hPa),也就是目前空氣實際含有的水氣壓力,等於露點溫度時的飽和水氣壓。 |
| \(AH\) | 絕對濕度(Absolute Humidity),也就是 1 立方公尺空氣中所含水氣的質量(g/m³)。 |
| \(\exp\) | 自然指數函數。\(\exp(x)\) 就是 \(e \approx 2.718\) 的 \(x\) 次方。Excel 用 EXP 函數、Python 用 math.exp 計算。 |
| \(\ln\) | 自然對數。\(\ln(x)\) 表示「\(e\) 要取幾次方才會等於 \(x\)」,作用正好和 \(\exp\) 相反。\(\ln(1) = 0\),\(x\) 比 1 小時是負值。Excel 用 LN 函數、Python 用 math.log 計算。 |
用語
| 露點溫度 | 把空氣慢慢冷卻時,水氣開始變成水滴(開始結露)的溫度,也簡稱「露點」。空氣中的水氣越多就越高,所以也是判斷悶熱程度的參考(露點溫度高的日子就是悶熱的日子)。 |
| 相對濕度 | 表示空氣實際含有的水氣量,相當於這個氣溫下最多能含有的水氣量的百分之幾。天氣預報的「濕度」就是相對濕度。即使水氣量相同,氣溫下降時上限變小,相對濕度就會上升。 |
| 絕對濕度 | 1 立方公尺空氣中所含水氣的質量(g/m³)。和相對濕度不同,氣溫改變時數值幾乎不變,所以用來比較各房間空氣的乾燥程度,以及防黴、防塵蟎、管理加濕機等。 |
| 飽和水氣壓 | 在某個溫度下,空氣含有最多水氣時的水氣壓力(hPa),溫度越高就以陡峭的曲線變大。國中自然科學學到的「飽和水氣量(g/m³)」,是把同樣的內容用質量而不是壓力來表示。 |
| 水氣壓 | 空氣實際含有的水氣壓力(hPa)。「水氣壓 ÷ 飽和水氣壓 × 100」就是相對濕度(%)。 |
| 結露 | 空氣碰到比露點溫度還冷的物體,含不住的水氣變成水滴的現象。冬天窗玻璃內側變濕、冰飲料杯子外側出現水滴,春天「回南天」時地板、牆壁濕答答的「反潮」,都是結露。物體表面溫度是否低於露點溫度,決定了會不會結露。 |
| 霜 | 露點溫度未達 0°C 時,水氣不經過水滴,直接變成冰的結晶附著在物體上。這時的溫度有時會和露點區別,稱為「霜點」。台灣高山和中部山區的寒冬清晨也看得到。 |
| Magnus 近似式 | 用溫度的公式簡便求出飽和水氣壓的近似式,名稱來自 19 世紀的物理學家 Magnus。係數有幾種流派,本頁使用經典的 a = 17.27、b = 237.7、6.112 hPa 這一組(有些資料使用 17.62、243.12 等改良係數,所以數值可能略有不同)。 |
| 溫度露點差 | 氣溫減去露點溫度的差(°C),也簡稱露點差。氣象上用來表示空氣的潮濕程度,差越小(氣溫和露點溫度越接近),越容易形成霧和雲。 |
| 華氏 (°F) |
美國使用的溫度單位。水結冰的溫度是 32 °F,沸騰的溫度是 212 °F。和攝氏的換算是 °F = °C × 9/5 + 32。 |
| 克耳文 (K) |
科學上使用的絕對溫度單位,也叫克氏溫標,等於攝氏加上 273.15(0°C = 273.15 K)。絕對濕度公式中的「T + 273.15」,就是把氣溫換成克耳文。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「真正理解意義」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議事先了解的基礎知識。
| 比率與百分率(國小五年級,10~11 歲) |
|
| 代數式與代入(國中一年級,12~13 歲) |
|
| 飽和水氣量與濕度(國中自然科學,12~15 歲) |
|
| 溫度的單位(國中自然科學起) |
|
| 指數函數與對數函數(高中,15~18 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 氣溫(°C) | 20 |
| 相對濕度(%) | 65 |
| 中間值 γ | =LN(B2/100)+17.27*B1/(237.7+B1) |
| 露點溫度(°C) | =237.7*B3/(17.27-B3) |
| 氣溫(°C) | 25 |
| 露點溫度(°C) | 15 |
| 相對濕度(%) | =100*EXP(17.27*B2/(237.7+B2)-17.27*B1/(237.7+B1)) |
| 相對濕度(%) | 50 |
| 露點溫度(°C) | 10 |
| 中間值 γt | =17.27*B2/(237.7+B2)-LN(B1/100) |
| 氣溫(°C) | =237.7*B3/(17.27-B3) |
| 氣溫(°C) | 20 |
| 露點溫度(°C) | 13.2 |
| 飽和水氣壓(hPa) | =6.112*EXP(17.27*B1/(237.7+B1)) |
| 水氣壓(hPa) | =6.112*EXP(17.27*B2/(237.7+B2)) |
| 絕對濕度(g/m3) | =216.7*B4/(B1+273.15) |
第 1 個表格是由氣溫和相對濕度求露點溫度,以範例值(20°C、65%),B3(中間值 γ)會顯示約 0.9095,B4 顯示約 13.2(°C)。
第 2 個表格是反推相對濕度,以範例值(氣溫 25°C、露點 15°C),B3 會顯示約 53.88(%)。
第 3 個表格是反推氣溫,以範例值(濕度 50%、露點 10°C),B4 會顯示約 20.8(°C)。
第 4 個表格以範例值(氣溫 20°C、露點 13.2°C),飽和水氣壓約 23.3(hPa),水氣壓約 15.2(hPa),絕對濕度約 11.2(g/m3)。
用 Google 試算表計算的方法
| 氣溫(°C) | 20 |
| 相對濕度(%) | 65 |
| 中間值 γ | =LN(B2/100)+17.27*B1/(237.7+B1) |
| 露點溫度(°C) | =237.7*B3/(17.27-B3) |
| 氣溫(°C) | 25 |
| 露點溫度(°C) | 15 |
| 相對濕度(%) | =100*EXP(17.27*B2/(237.7+B2)-17.27*B1/(237.7+B1)) |
| 相對濕度(%) | 50 |
| 露點溫度(°C) | 10 |
| 中間值 γt | =17.27*B2/(237.7+B2)-LN(B1/100) |
| 氣溫(°C) | =237.7*B3/(17.27-B3) |
| 氣溫(°C) | 20 |
| 露點溫度(°C) | 13.2 |
| 飽和水氣壓(hPa) | =6.112*EXP(17.27*B1/(237.7+B1)) |
| 水氣壓(hPa) | =6.112*EXP(17.27*B2/(237.7+B2)) |
| 絕對濕度(g/m3) | =216.7*B4/(B1+273.15) |
用 Python 計算的方法
import math
air_temperature_c = 20 # 氣溫(°C)
relative_humidity = 65 # 相對濕度(%)
magnus_a = 17.27 # Magnus 近似式的係數 a
magnus_b = 237.7 # Magnus 近似式的係數 b(°C)
# --- 由氣溫和相對濕度求露點溫度 ---
gamma = math.log(relative_humidity / 100) + magnus_a * air_temperature_c / (magnus_b + air_temperature_c)
dew_point_c = magnus_b * gamma / (magnus_a - gamma)
print(f"露點溫度:{dew_point_c:.1f} °C")
# --- 要由氣溫和露點溫度求相對濕度時,拿掉下面 2 行的註解符號(#) ---
# dew_point_c = 15 # 露點溫度(°C)
# relative_humidity = 100 * math.exp(magnus_a * dew_point_c / (magnus_b + dew_point_c) - magnus_a * air_temperature_c / (magnus_b + air_temperature_c))
# --- 要由相對濕度和露點溫度求氣溫時,拿掉下面 2 行的註解符號(#) ---
# gamma_t = magnus_a * dew_point_c / (magnus_b + dew_point_c) - math.log(relative_humidity / 100)
# air_temperature_c = magnus_b * gamma_t / (magnus_a - gamma_t)
# --- 水氣壓、飽和水氣壓、絕對濕度(同一個 Magnus 近似式的概算值) ---
saturation_vapor_pressure = 6.112 * math.exp(magnus_a * air_temperature_c / (magnus_b + air_temperature_c)) # hPa
vapor_pressure = 6.112 * math.exp(magnus_a * dew_point_c / (magnus_b + dew_point_c)) # hPa
absolute_humidity = 216.7 * vapor_pressure / (air_temperature_c + 273.15) # g/m3
print(f"飽和水氣壓:{saturation_vapor_pressure:.1f} hPa / 水氣壓:{vapor_pressure:.1f} hPa / 絕對濕度:{absolute_humidity:.1f} g/m3")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
γ = ln(RH/100) + 17.27T/(237.7 + T), Td = 237.7γ/(17.27 − γ)
\gamma = \ln\left(\dfrac{RH}{100}\right) + \dfrac{17.27\,T}{237.7 + T}, \quad T_d = \dfrac{237.7\,\gamma}{17.27 - \gamma}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>γ</mi>
<mo>=</mo>
<mi>ln</mi>
<mo>(</mo>
<mfrac><mi>RH</mi><mn>100</mn></mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>17.27</mn><mi>T</mi></mrow>
<mrow><mn>237.7</mn><mo>+</mo><mi>T</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<msub><mi>T</mi><mi>d</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>237.7</mn><mi>γ</mi></mrow>
<mrow><mn>17.27</mn><mo>−</mo><mi>γ</mi></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
gamma = ln(RH/100) + (17.27 T)/(237.7 + T), T_d = (237.7 gamma)/(17.27 - gamma)
gamma = Log[rh/100] + 17.27*t/(237.7 + t); td = 237.7*gamma/(17.27 - gamma)
g := ln(RH/100) + 17.27*T/(237.7 + T); Td := 237.7*g/(17.27 - g);
g = log(RH/100) + 17.27*T/(237.7 + T); Td = 237.7*g/(17.27 - g);
γ = ln(RH/100) + 17.27T/(237.7 + T), T_d = 237.7γ/(17.27 − γ)
RH = 100 × exp(17.27Td/(237.7 + Td)) ÷ exp(17.27T/(237.7 + T))
RH = 100 \times \dfrac{\exp\left(\dfrac{17.27\,T_d}{237.7 + T_d}\right)}{\exp\left(\dfrac{17.27\,T}{237.7 + T}\right)}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>RH</mi>
<mo>=</mo>
<mn>100</mn>
<mo>×</mo>
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<mi>exp</mi>
<mo>(</mo>
<mfrac>
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<mrow><mn>237.7</mn><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mi>d</mi></msub></mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
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<mrow>
<mi>exp</mi>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>17.27</mn><mi>T</mi></mrow>
<mrow><mn>237.7</mn><mo>+</mo><mi>T</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
RH = 100 exp((17.27 T_d)/(237.7 + T_d)) / exp((17.27 T)/(237.7 + T))
rh = 100*Exp[17.27*td/(237.7 + td)]/Exp[17.27*t/(237.7 + t)]
RH := 100*exp(17.27*Td/(237.7 + Td))/exp(17.27*T/(237.7 + T));
RH = 100*exp(17.27*Td/(237.7 + Td))/exp(17.27*T/(237.7 + T));
RH = 100 exp(17.27T_d/(237.7 + T_d))/exp(17.27T/(237.7 + T))
γt = 17.27Td/(237.7 + Td) − ln(RH/100), T = 237.7γt/(17.27 − γt)
\gamma_t = \dfrac{17.27\,T_d}{237.7 + T_d} - \ln\left(\dfrac{RH}{100}\right), \quad T = \dfrac{237.7\,\gamma_t}{17.27 - \gamma_t}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>γ</mi><mi>t</mi></msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>17.27</mn><msub><mi>T</mi><mi>d</mi></msub></mrow>
<mrow><mn>237.7</mn><mo>+</mo><msub><mi>T</mi><mi>d</mi></msub></mrow>
</mfrac>
<mo>−</mo>
<mi>ln</mi>
<mo>(</mo>
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<mo>)</mo>
<mo>,</mo>
<mi>T</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
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<mrow><mn>17.27</mn><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mi>t</mi></msub></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
gamma_t = (17.27 T_d)/(237.7 + T_d) - ln(RH/100), T = (237.7 gamma_t)/(17.27 - gamma_t)
gammat = 17.27*td/(237.7 + td) - Log[rh/100]; t = 237.7*gammat/(17.27 - gammat)
gt := 17.27*Td/(237.7 + Td) - ln(RH/100); T := 237.7*gt/(17.27 - gt);
gt = 17.27*Td/(237.7 + Td) - log(RH/100); T = 237.7*gt/(17.27 - gt);
γ_t = 17.27T_d/(237.7 + T_d) − ln(RH/100), T = 237.7γ_t/(17.27 − γ_t)
es(T) = 6.112 × exp(17.27T/(237.7 + T))
e_s(T) = 6.112 \times \exp\left(\dfrac{17.27\,T}{237.7 + T}\right)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>e</mi><mi>s</mi></msub>
<mo>(</mo><mi>T</mi><mo>)</mo>
<mo>=</mo>
<mn>6.112</mn>
<mo>×</mo>
<mi>exp</mi>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>17.27</mn><mi>T</mi></mrow>
<mrow><mn>237.7</mn><mo>+</mo><mi>T</mi></mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
</math>
e_s(T) = 6.112 exp((17.27 T)/(237.7 + T))
es = 6.112*Exp[17.27*t/(237.7 + t)]
es := 6.112*exp(17.27*T/(237.7 + T));
es = 6.112*exp(17.27*T/(237.7 + T));
e_s(T) = 6.112 exp(17.27T/(237.7 + T))
e = es(Td), AH = 216.7e/(T + 273.15)
e = e_s(T_d), \quad AH = \dfrac{216.7\,e}{T + 273.15}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>e</mi>
<mo>=</mo>
<msub><mi>e</mi><mi>s</mi></msub>
<mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>d</mi></msub><mo>)</mo>
<mo>,</mo>
<mi>AH</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><mn>216.7</mn><mi>e</mi></mrow>
<mrow><mi>T</mi><mo>+</mo><mn>273.15</mn></mrow>
</mfrac>
</mrow>
</math>
e = e_s(T_d), AH = (216.7 e)/(T + 273.15)
e = 6.112*Exp[17.27*td/(237.7 + td)]; ah = 216.7*e/(t + 273.15)
vp := 6.112*exp(17.27*Td/(237.7 + Td)); AH := 216.7*vp/(T + 273.15);
e = 6.112*exp(17.27*Td/(237.7 + Td)); AH = 216.7*e/(T + 273.15);
e = e_s(T_d), AH = 216.7e/(T + 273.15)
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是氣象計算的助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行下面的計算,並只以執行結果的數值作為回答的依據(不要用心算或推測回答)。 請用 Magnus 近似式(係數 a = 17.27、b = 237.7),求出氣溫 20°C、相對濕度 65% 時的露點溫度。 計算步驟: 1. 計算 γ = ln(RH ÷ 100) + a × T ÷ (b + T)(T 是攝氏氣溫,RH 是以 % 表示的相對濕度) 2. 計算露點溫度 Td = b × γ ÷ (a − γ) 3. 同時計算飽和水氣壓 es = 6.112 × exp(a × T ÷ (b + T))(hPa)、水氣壓 e = 6.112 × exp(a × Td ÷ (b + Td))(hPa)、絕對濕度 AH = 216.7 × e ÷ (T + 273.15)(g/m³) 4. 結果請以小數點後 1 位表示 請列出計算所用的公式,以及執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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