Абсолютная влажность воздуха

Абсолютная влажность воздуха рассчитывается по следующей формуле:

${\displaystyle f={\frac {m}{V}}=\rho _{steam},}$

где ${\displaystyle V}$ — объём влажного воздуха, а ${\displaystyle m}$ — масса водяного пара, содержащегося в этом объёме.

Обычно используемая единица абсолютной влажности: ${\displaystyle [f]=1}$ г/м³.

Абсолютная влажность воздуха зависит от температурного режима и переноса (адвекции) влаги с океаническими массами воздуха. При одной и той же температуре воздух может поглотить вполне определённое количество водяного пара и достичь состояния полного насыщения. В спокойном состоянии воздух может достичь и перенасыщения (параметр влажности становится выше 100%), но поскольку атмосфера редко когда равновесна, лишняя влага или осаждается (роса, изморозь, иней) или, реже, конвектирует в более высокие слои атмосферы, а в прогнозах погоды перенасыщение не отображается.

Рассматривая водяной пар как идеальный газ, с помощью уравнения Клапейрона — Менделеева получают соотношение, связывающее плотность и парциальное давление водяного пара^[3]:

${\displaystyle \rho _{steam}={\frac {M\cdot {p}_{(H_{2}O)}}{R\cdot T}}}$ ,

где ${\displaystyle M}$ — молярная масса воды (18,01528 г/моль); ${\displaystyle {p}_{(H_{2}O)}}$ — парциальное давление паров воды в воздухе; ${\displaystyle R}$ — универсальная газовая постоянная (R = 8,3144598(48) ^Дж⁄_{(моль∙К)}); ${\displaystyle T}$ — температура воздуха, К.

Согласно следствию закона Бойля — Мариотта, при изотермическом процессе давление газа изменяется прямо пропорционально его плотности. Отсюда формулу расчёта относительной влажности воздуха можно как:

${\displaystyle RH={\frac {{p}_{(H_{2}O)}}{p_{(H_{2}O)}^{*}}}\times 100\%={\frac {{\rho }_{(H_{2}O)}}{\rho _{(H_{2}O)}^{*}}}\times 100\%,}$

откуда следует, что

${\displaystyle {\rho }_{(H_{2}O)}={\frac {RH\times {\rho }_{(H_{2}O)}^{*}}{100\%}},}$

где

${\displaystyle RH}$ — относительная влажность воздуха (обычно обозначается греческой буквой φ);

${\displaystyle {p}_{(H_{2}O)}}$ — парциальное давление паров воды в воздухе;

${\displaystyle {p}_{(H_{2}O)}^{*}}$ — равновесное давление насыщенного пара.

${\displaystyle {\rho }_{(H_{2}O)}}$ — это и есть абсолютная влажность воздуха ${\displaystyle f}$, а

${\displaystyle {\rho }_{(H_{2}O)}^{*}}$ — плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, значение которой можно найти из психрометрических таблиц Всемирной метеорологической организации^[4]:

Зависимость плотности насыщенного пара от температуры воздуха

Температура ${\displaystyle t,{}^{\circ }C}$	Плотность насыщенного водяного пара ${\displaystyle {\rho }_{(H_{2}O)}^{*}}$, г/м³	Температура ${\displaystyle t,{}^{\circ }C}$	Плотность насыщенного водяного пара ${\displaystyle {\rho }_{(H_{2}O)}^{*}}$, г/м³
0,0	4,9	55,0	104,0
5,0	6,8	60,0	129,5
10,0	9,4	65,0	160,1
15,0	12,8	70,0	196,4
20,0	17,3	75,0	239,3
25,0	23,0	80,0	289,7
30,0	30,4	85,0	348,7
35,0	39,6	90,0	417,3
40,0	51,2	95,0	496,8
45,0	65,4	100,0	588,5
50,0	82,8	и т.д.	>588,5

Абсолютная влажность воздуха в состоянии его насыщения носит название влагоёмкости. Величина влагоёмкости воздуха резко возрастает с увеличением его температуры.