我们身边的STEM 03：空气温湿度之露点温度及其计算函数

戴眼镜的朋友在冬天会经常碰到这样的事情：从寒冷的室外，走进温暖的房间里面，刚一进门，哇！！！什么都看不见了！！！！

这不是戴眼镜的人眼睛瞎了，而是镜片上起雾了——一层细细的水珠覆盖在眼镜片上，雾蒙蒙一片啥都看不见。

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而在室内呆几分钟后，镜片上的水雾又会慢慢消失，戴眼镜的朋友们又能看到这个世界的本来面目了。

造成这个现象的原因，就是空气里面有水蒸气。这个现象叫做“结露”。那么，为什么会结露？什么情况下会结露呢？这就要说到空气热力学里面一个重要的参数：露点温度（ dew point temperature）了。

露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。用人话来说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。

在昨天的我们身边的STEM 02：空气温湿度之水的饱和蒸汽压及其计算函数我们说过：
在绝对湿度一定的情况下，温度越低，相对湿度越高。

我们可以暂时抛弃上面这张表格，说一点简单的经验：一般情况下，同样的空气（绝对湿度相同），温度每升高10℃，相对湿度降低50%左右。反过来说，相同的空气，温度每降低10℃，相对湿度增加一倍。

那么，假设室内温度为30℃，相对湿度是60%，室外温度是20℃。我们戴着眼镜走进室内，此时眼睛的温度是20℃，室内空气碰到眼镜，温度迅速下降，当下降到20℃时，眼镜附近的空气相对湿度就变成120%了。

但是在自然条件下，相对湿度不可能大于100%，因为早就达到了饱和蒸气压了，那么多出来的水蒸气没有地方去，就只能变成小水珠附在眼镜上了。

那么，在室内呆几分钟后，眼镜的温度逐步和室温30℃相同，那么，镜片上的水珠，自然蒸发了，就消失了。

相同的原因，当我们把冰箱里面的红酒倒入玻璃酒杯时，也能看到结露现象：

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在日常生活中，露点温度的应用也是很广泛的。

比如，我们大部分电子产品使用/存放的条件，都要求是没有结露，因为水会影响电子元件的寿命，甚至是直接损坏它们。

那么，在建筑物里面，暖通工程师要考虑的事情就是：要控制室内温湿度使人们感觉舒适的同时，一定要在热交换过程中避免室温低于露点温度的情况发生，一旦发生，就会结露。

露点温度其实就是相对湿度在100%时的空气温度。

露点温度怎么得到呢？

首先，从它的定义出发，可以使用专业的露点仪来测量。

将一个镜面物体降温，不停地测量镜面温度，并同时用光学元件来检测镜面是否结露。当结露的一瞬间，测得的镜面温度，就是当前环境的露点温度。

这个原理说起来简单，但具体实现起来比较复杂，对测量要求很高，因此露点仪的价格比较高，一般都在几万美金，除非专业精度要求非常高的场合，才会使用露点仪。

或者，从饱和蒸汽压出发，已知当前的空气温度和相对湿度，可以计算出露点温度。

温度传感器和相对湿度传感器目前都已经比较普遍了，这些测量相对简单，只是精度没有专业露点仪那么高。

昨天说到的饱和蒸气压的计算函数又出现了：
float satPrCalcu(float temp)
//temp in degC, Pr in KPa
{
float tmpSatPr;
tmpSatPr = 6.1121 * exp(17.62 * temp/(243.12+temp)); //KPa
return(tmpSatPr);
}

接下来，就是从空气温度和相对湿度来计算露点温度：
float DPCalcu(float temp,float rh) //temp in C, DP in C.
{
float tmpSatPr, tmpVaporPr, tmpDP;

tmpSatPr = satPrCalcu(temp);
tmpVaporPr = tmpSatPr * rh / 100.0;
tmpDP = 243.12/(17.62/log(tmpVaporPr/6.1121)-1);

return(tmpDP);

}

懂一点数学的朋友可以看出，饱和蒸气压tmpSatPr的计算和露点温度tmpDP的计算，里面用到了exp和log函数，这两个函数互为反函数，因此将这两个公式合并处理一下以后，至少可以少用一个数学函数。

但是，因为饱和蒸气压在热力学计算中，是一个很重要的参数，很多计算都会用到它，今后的帖子仍然会出现，所以在实际处理中，还是单独保留了这个函数。

如果在某一个只需要计算露点温度的项目中，ROM空间又有限的话，可以进一步简化计算公式，以节省程序空间，只是这样的话，程序的可读性变差，除非写下很详细的注释信息，否则后期很难维护。

我们身边的STEM系列：
我们身边的STEM 01：单片机及其堆栈设计小窍门

我们身边的STEM 02：空气温湿度之水的饱和蒸汽压及其计算函数

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