自然蒸发与湿度

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第253页（2005字）

湿度表示空气中水汽的含量，可用绝对湿度、相对湿度、湿度饱和差、水气密度、露点温差、比湿等不同单位表示，气象观测中经常记录的是绝对湿度和相对湿度，蒸发研究中常用湿度饱和差。无论哪种表示方式，都以观测所得的绝对湿度为基础算出。

绝对湿度的原始意义是空气中的实际水气含量(水g／m³)，实际则用空气中的水汽压强Pa来表示。不同温度下空气中的饱和水汽含量(g／m³)与压强值(mmHg)几乎相等，见图2－4－4。

图2－4－4 蒸汽压与饱和水气含量曲线图

目前气象观测中以100Pa为绝对湿度单位，它与水汽含量的关系可按下式计算：

式中 P_e——绝对湿度(100Pa)

绝对湿度是空气中水汽压强与当时空气与水气给予地面或水面的总压强相对而言的，通常称之为水蒸汽分压。这种压强作用于卤水表面时，与卤水的水汽压强——当时温度条件下卤水的饱和蒸汽压(P_s)可存在以下三种情况：

1．P_s＞P_e时，卤水的蒸汽压大于空气中的水汽压，液面水分子向空气中运动，蒸发过程进行，蒸发量为正值。

2．P_s＜P_e时，卤水的蒸气压小于空气中的水汽压，空气中水分子向卤水中运动，卤水吸潮，蒸发量为负值。

3．P_s=P_e时，液面与空气中水汽压相等，处于气液平衡态。蒸发过程停止，蒸发量为正负零。

故根据已知的绝对湿度，对比当时液温下卤水的饱和蒸汽压，即可大致了解其浓缩过程可能处于何种状态。

相对湿度是空气中的实际水气压(绝对湿度P_e)与当时气温条件下饱和水气压(P_E)的百分比，即：

相对湿度虽系压力比值，但与水汽数量比值差别甚小，基本上可代表当时温度条件下空气中实际水汽含量与饱和含量之比。故相对湿度与蒸发的关系可具有两种含义如表2－4－20。

表2－4－20 相对湿度(r)与蒸发的关系

相对湿度100%时，水体不再蒸发，是指一般淡水而言；卤水在同温下的蒸汽压恒低于淡水，在相对湿度小于100%时即停止蒸发；卤水浓度愈高，停止蒸发的相对湿度值愈小。不同浓度卤水停止蒸发时的相对湿度值，称为卤水的临界相对湿度，可由下式计算求得：

式中 P_s——液温t时该浓度卤水饱和蒸汽压

P_e——同温下淡水的饱和蒸汽压

根据测定资料，列出4种不同温度下不同浓度卤水的临界相对湿度如表2－4－21。

表2－4－21 不同温度、不同浓度卤水的临界相对湿度

在相同的温度、风速、水深、水质条件下，相对湿度高低与蒸发量大小具有明显的规律性，实验数据如表2－4－22。

表2－4－22 不同相对湿度下的蒸发实验

表2－4－22中，同一相对湿度下不同温度的蒸发量及其比率均不同，因为相对湿度只表示不同温度下空气中湿度的比较情况，不涉及温度对蒸发的影响。为使湿度与温度对蒸发的影响都能体现，蒸发研究中常用湿度饱和差。计算关系式为：

d=P_E－P_e (2－4－8)

在过去的气象常用表中，可根据干湿球温度t、t′查得d值。无此项观测记录时，可根据已知气温的P_E和相对湿度r按下式求得d值：

d=P_E(1－r) (2－4－9)

饱和差d值为蒸发计算中的重要参数，它可将湿度与温度对蒸发的物理力学影响有机地结合起来，为多种蒸发公式所采用。如将表2－4－22中的湿度、温度逐一换算为湿度饱和差，按饱和差大小连同测定蒸发量顺序排列，可看出饱和差大小与蒸发量的相随情况如表2－4－23。

表2－4－23 湿度饱和差与蒸发量的相随情况