خطوات الاستخدام
أولاً، افهم أن نسبة الخلط (Mixing Ratio) هي كتلة بخار الماء بالغرام لكل كيلوغرام واحد من الهواء الجاف. تُستخدم في الأرصاد الجوية لوصف رطوبة الهواء بدقة. الصيغة الأساسية هي: w = 0.622 * (e / (p - e)) حيث e هو ضغط البخار الفعلي (vapor pressure) و p هو الضغط الجوي الكلي (total pressure)، وكلاهما بوحدة hPa (هكتوباسكال) أو أي وحدة ضغط متسقة. الناتج w يكون بوحدة kg/kg، وللحصول على غرام/كغ نضرب في 1000.
الخطوة الأولى: أدخل قيمة ضغط البخار (vapor pressure). هذا هو الضغط الناتج عن بخار الماء وحده في الهواء. يمكن قياسه باستخدام أدوات مثل السايكرومتر أو من بيانات الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة. كلما زاد ضغط البخار، زادت الرطوبة.
الخطوة الثانية: أدخل قيمة الضغط الجوي الكلي (total pressure). هذا هو الضغط الجوي المحيط، ويُقاس غالباً بالبارومتر. عند مستوى سطح البحر، يكون حوالي 1013.25 hPa. في الارتفاعات العالية، ينخفض الضغط.
الخطوة الثالثة: اضغط على زر الحساب. تقوم الحاسبة بتطبيق المعادلة: w (g/kg) = 0.622 * (e / (p - e)) * 1000. لاحظ أنه إذا كان ضغط البخار مساوياً للضغط الكلي أو أكبر، تصبح القيم غير فيزيائية (هواء مشبع بالكامل). تتحقق الحاسبة من صحة المدخلات.
الخطوة الرابعة: اقرأ النتيجة. قيمة w بالغرام لكل كيلوغرام من الهواء الجاف. على سبيل المثال، إذا كانت w = 10 g/kg، فهذا يعني أن كل كيلوغرام من الهواء الجاف يحتوي على 10 غرامات من بخار الماء. هذه القيمة تستخدم في حسابات التكثف ونماذج الطقس.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على نسبة الخلط بخطوات الحل كاملة.
الحل
نستخدم المعادلة: w (g/kg) = 0.622 * (30 / (1015 - 30)) * 1000. أولاً نحسب المقام: 1015 - 30 = 985 hPa. ثم النسبة: 30 / 985 ≈ 0.03046. ثم نضرب في 0.622: 0.03046 * 0.622 ≈ 0.01895 (هذا بوحدة kg/kg). وأخيراً نضرب في 1000 لتحويل إلى غرام/كغ: 0.01895 * 1000 = 18.95 g/kg. إذن نسبة الخلط حوالي 19 g/kg، وهو هواء رطب جداً.
الحل
نطبق المعادلة: w = 0.622 * (10 / (800 - 10)) * 1000. المقام: 800 - 10 = 790 hPa. النسبة: 10 / 790 ≈ 0.01266. نضرب في 0.622: 0.01266 * 0.622 ≈ 0.00787 kg/kg. ثم الضرب في 1000: 0.00787 * 1000 = 7.87 g/kg. النتيجة حوالي 7.9 g/kg، وهو أقل رطوبة من المثال الأول بسبب انخفاض ضغط البخار والضغط الكلي. لاحظ أن نسبة الخلط لا تعتمد على درجة الحرارة مباشرة، بل على ضغط البخار.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة نسبة الخلط.
قيم مُدخَلة قياسية
- ضغط البخار (hPa)
- 50
- الضغط الكلي (hPa)
- 10,000
قيم مُدخَلة مرتفعة
- ضغط البخار (hPa)
- 85
- الضغط الكلي (hPa)
- 100,000
قيم مُدخَلة منخفضة
- ضغط البخار (hPa)
- 10
- الضغط الكلي (hPa)
- 500
قيم مُدخَلة قياسية
- ضغط البخار (hPa)
- 0.3
- الضغط الكلي (hPa)
- 30