Виртуальная температура
Виртуа́льная температу́ра 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:
- [math]\displaystyle{ {T_v}=\frac{T}{1-\frac{e}{p}(1-{\epsilon})}, }[/math]
- где
- [math]\displaystyle{ \epsilon=\frac{R_{air}}{R_{water}}=\frac{M_{water}}{M_{air}}=0.622, }[/math]
[math]\displaystyle{ T, \epsilon, p, M }[/math] — 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:
- [math]\displaystyle{ \rho = P/ RT_v, }[/math]
- где [math]\displaystyle{ R }[/math] — газовая постоянная сухого воздуха, равная в СИ 2,87⋅102 [дж/кг·град].