相對濕度是空氣中實際水汽含量(絕對濕度)與同溫度下的飽和濕度(最大可能水汽含量)的百分比值。
在一定的氣溫條件下,一定體積的空氣只能容納一定量的水汽。如果水汽量達到了 空氣能夠容納水汽的限度,這時的空氣就達到了飽和狀態,相對濕度為100%。在飽和狀態下,水份不再蒸發。
同樣多的水蒸氣和空氣,溫度升高相對濕度就會降低。因此在提供相對濕度的同時也應該提供溫度值。
由濕空氣定義可知:1Kg干空氣所帶有的水蒸氣的質量為含濕量,以d表示,則d=mv/ma=(Mv·nv)/(Ma·na) (Kg·水蒸氣 p·干空氣),其中Mv為水蒸氣的摩爾質量,18.016×10^(-3)Kg/mol,Ma為干空氣的摩爾質量,28.97×10^(-3)Kg/mol。
由氣體的分壓定律可以知道理想氣體混合物中各組元的摩爾數之比等于分壓力之比,且Pa=P-Pv,其中Pa為干空氣的分壓力,Pv為水蒸氣的飽和分壓力,P為混合濕空氣的壓力。
所以,上述公式 d=mv/ma=(18.016/28.97)·Pv/pa=0.622×Pv/(P-Pa)
這里引入濕空氣相對濕度的概念,濕空氣中水蒸氣的分壓力pv,與同一溫度、同樣總壓力的飽和濕空氣中水蒸氣分壓力Ps的比值,成為相對濕度,以θ表示,則 θ=Pv/Ps,而一般我們所討論的濕空氣均為大氣,所以Ps=P=0.1MPa.因此,θ=Pv/P。
所以,上述公式可進一步演變為:d=0.622×Pv/(P-Pa)=0.622×θ×Ps/(P-θ·Ps),通過查水蒸氣飽和分壓表可以知道,20℃,相對濕度100%,1個大氣壓的條件下,水蒸氣的飽和分壓為Ps=2338.1pa
所以,Pv=θ×Ps=1×2338.1=2338.1Pa
所以,d=0.622×Pv/(P-Pv)=0.622×2338.1/(101325-2338.1)=0.01469Kg(水蒸氣)/Kg(干空氣)=14.96g/Kg·干空氣.。