Войти
| Влажность и гигрометрия | |
|---|---|
 | |
| Особые понятия | |
| Общие понятия | |
| Измерения и инструменты | |
|
тепловой индекс (HI) - это индекс, объединяющий воздух температура и относительная влажность в затемненных областях, чтобы установить эквивалентную температуру, воспринимаемую человеком, как то, насколько жарко было бы, если бы влажность была другим значением в тень. Результат также известен как «ощущаемая температура воздуха», «кажущаяся температура », «настоящее ощущение» или «ощущение как». Например, при температуре 32 ° C (90 ° F) при относительной влажности 70% тепловой индекс составляет 41 ° C (106 ° F).
Человеческое тело обычно охлаждается потоотделением или потоотделением. Тепло выводится из тела путем испарения этого пота. Однако высокая относительная влажность снижает скорость испарения. Это приводит к снижению скорости отвода тепла от тела и, следовательно, к ощущению перегрева. Этот эффект является субъективным, поскольку разные люди по-разному воспринимают тепло по разным причинам (например, различия в форме тела, метаболические различия, различия в гидратации, беременность, менопауза, эффекты лекарств и / или отмена препарата ); его измерение было основано на субъективном описании того, насколько горячие предметы чувствуют себя при данной температуре и влажности. Это приводит к тепловому индексу, который связывает одну комбинацию температуры и влажности с другой.
Поскольку тепловой индекс основан на температуре в тени, в то время как люди часто перемещаются по солнечным местам, тепловой индекс может дать гораздо более низкую температуру, чем реальные условия типичных занятий на открытом воздухе. Кроме того, для людей, которые занимаются спортом или активно в это время, тепловой индекс может дать температуру ниже, чем в условиях войлока.
Тепловой индекс был разработан в 1979 году Робертом Г. Стедманом. Подобно индексу охлаждения ветром, индекс тепла содержит допущения о массе и росте человеческого тела, одежде, объеме физической активности, индивидуальной термостойкости, воздействии солнечного света и ультрафиолетового излучения и скорости ветра. Значительные отклонения от них приведут к значениям теплового индекса, которые не точно отражают воспринимаемую температуру.
В Канаде аналогичный humidex (канадская инновация, введенная в 1965 г.) используется вместо теплового индекса. В то время как и влажность воздуха, и индекс тепла рассчитываются с использованием точки росы, увлажнитель использует точку росы 7 ° C (45 ° F) в качестве основы, тогда как индекс тепла использует точку росы, равную 14 ° C (57 ° F).). Кроме того, в тепловом индексе используются уравнения теплового баланса, которые учитывают многие переменные, кроме давления пара, которое используется исключительно при расчете увлажнителя. С тех пор объединенный комитет, созданный Соединенными Штатами и Канадой для разрешения разногласий, был распущен.
Тепловой индекс данной комбинации (сухой термометр ) Температура и влажность определяются как температура по сухому термометру, которая была бы такой же, если бы давление водяного пара составляло 1,6 кПа. Цитируя Стедмана: «Так, например, кажущаяся температура 24 ° C (75 ° F) относится к тому же уровню влажности и тем же требованиям к одежде, что и температура по сухому термометру 24 ° C (75 ° F). с давлением пара 1,6 кПа. "
Это давление пара соответствует, например, температуре воздуха 29 ° C (84 ° F) и относительной влажности 40% на психрометрической диаграмме уровня моря , а в таблице Стедмана при относительной влажности 40% кажущаяся температура равна истинной температуре между 26–31 ° C (79–88 ° F). При стандартном атмосферном давлении (101,325 кПа) эта базовая линия также соответствует точке росы 14 ° C (57 ° F) и коэффициенту смешивания 0,01. (10 г водяного пара на килограмм сухого воздуха).
Заданное значение относительной влажности вызывает большее увеличение теплового индекса при более высоких температурах. Например, при приблизительно 27 ° C (81 ° F) индекс тепла будет соответствовать фактической температуре, если относительная влажность составляет 45%, но при 43 ° C (109 ° F) любое показание относительной влажности выше 18%. повысит тепловой индекс выше 43 ° C.
Было высказано предположение, что описанное уравнение справедливо только при температуре 27 ° C (81 ° F) или выше. Пороговое значение относительной влажности, ниже которого расчет теплового индекса будет возвращать число, равное или меньшее, чем температура воздуха (более низкий тепловой индекс обычно считается недопустимым), зависит от температуры и не является линейным. Пороговое значение обычно устанавливается на произвольное значение 40%.
Тепловой индекс и его аналог, увлажнитель, учитывают только две переменные: температуру тени и атмосферную влажность (влажность), что дает лишь ограниченную оценку тепловой комфорт. Дополнительные факторы, такие как ветер, солнечный свет и индивидуальный выбор одежды, также влияют на воспринимаемую температуру; эти коэффициенты параметризованы как константы в формуле теплового индекса. Например, предполагается, что скорость ветра 5 узлов (9,3 км / ч). Ветер, проходящий по мокрой или потной коже, вызывает испарение и эффект охлаждения ветром, который не измеряется индексом тепла. Другой важный фактор - солнечный свет; стояние под прямыми солнечными лучами может добавить к видимому теплу до 15 ° F (8,3 ° C) по сравнению с тенью. Были попытки создать универсальную кажущуюся температуру, такую как глобальная температура по влажному термометру, «относительная температура наружного воздуха», «ощущение как» или запатентованная «RealFeel ".
На открытом воздухе, в открытых условиях, когда относительная влажность увеличивается, сначала образуется дымка и, в конечном итоге, более плотный облачный покров уменьшает количество прямого солнечного света, достигающего поверхности. Таким образом, существует обратная зависимость между максимальной потенциальной температурой и максимальной потенциальной относительной влажностью. Из-за этого фактора когда-то считалось, что самый высокий показатель теплового индекса, реально достижимый где-либо на Земле, составляет приблизительно 71 ° C (160 ° F). Однако в Дахран, Саудовская Аравия 8 июля 2003 г. точка росы составляла 35 ° C (95 ° F), а температура была 42 ° C. (108 ° F), что приводит к тепловому индексу 78 ° C (172 ° F).
Человеческое тело требует испарительного охлаждения для предотвращения перегрева. Температура влажного термометра и Глобус влажного термометра используются для определения способности тела отводить избыточное тепло. Постоянная температура по влажному термометру около 35 ° C (95 ° F) может быть фатальной для здоровых людей; при этой температуре наши тела переключаются с передачи тепла окружающей среде на получение тепла от нее. Таким образом, температура по влажному термометру 35 ° C (95 ° F) является порогом, выше которого тело больше не может адекватно охлаждаться.
Приведенная ниже таблица взята из Национальное управление океанических и атмосферных исследований США. Колонки начинаются при 80 ° F (27 ° C), но также наблюдается эффект теплового индекса при 79 ° F (26 ° C) и аналогичных температурах при высокой влажности.
| Температура. температура Относительная. влажность | 80 ° F (27 ° C) | 82 ° F (28 ° C) | 84 ° F (29 ° C) | 86 ° F (30 ° C) | 88 ° F (31 ° C) | 90 ° F (32 ° C) | 92 ° F (33 ° C) | 94 ° F (34 ° C) | 96 ° F (36 ° C) | 98 ° F (37 ° C) | 100 ° F (38 ° C) | 102 ° F (39 ° C)) | 104 ° F (40 ° C) | 106 ° F (41 ° C) | 108 ° F (42 ° C) | 110 ° F (43 ° C) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40% | 80 ° F (27 ° C) | 81 ° F (27 ° C) | 83 ° F ( 28 ° C) | 85 ° F (29 ° C) | 88 ° F (31 ° C) | 91 ° F (33 ° C) | 94 ° F (34 ° C) | 97 ° F (36 ° C) | 101 ° F (38 ° C) | 105 ° F (41 ° C) | 109 ° F (43 ° C) | 114 ° F (46 ° C) | 119 ° F (48 ° C) | 124 ° F (51 ° C) | 130 ° F (54 ° C) | 136 ° F (58 ° C) |
| 45% | 80 ° F (27 ° C) | 82 ° F (28 ° C) | 84 ° F (29 ° C) | 87 ° F (31 ° C) | 89 ° F (32 ° C) | 93 ° F (34 ° C) | 96 ° F (36 ° C) | 10 0 ° F (38 ° C) | 104 ° F (40 ° C) | 109 ° F (43 ° C) | 114 ° F (46 ° C) | 119 ° F (48 ° C) | 124 ° F (51 ° C) | 130 ° F (54 ° C) | 137 ° F (58 ° C) | |
| 50% | 81 ° F (27 ° C) | 83 ° F (28 ° C) | 85 ° F (29 ° C) | 88 ° F (31 ° C) | 91 ° F (33 ° C) | 95 ° F (35 ° C) | 99 ° F (37 ° C) | 103 ° F (39 ° C) | 108 ° F (42 ° C) | 113 ° F (45 ° C)) | 118 ° F (48 ° C) | 124 ° F (51 ° C) | 131 ° F (55 ° C) | 137 ° F (58 ° C) | ||
| 55% | 81 ° F (27 ° C) | 84 ° F (29 ° C) | 86 ° F ( 30 ° C) | 89 ° F (32 ° C) | 93 ° F (34 ° C) | 97 ° F (36 ° C) | 101 ° F (38 ° C) | 106 ° F (41 ° C) | 112 ° F (44 ° C) | 117 ° F (47 ° C) | 124 ° F (51 ° C) | 130 ° F (54 ° C) | 137 ° F (58 ° C) | |||
| 60% | 82 ° F (28 ° C) | 84 ° F (29 ° C) | 88 ° F (31 ° C) | 91 ° F (33 ° C) | 95 ° F (35 ° C) | 100 ° F (38 ° C) | 105 ° F (41 ° C) | 110 ° F (43 ° C) | 116 ° F (47 ° C) | 123 ° F (51 ° C) | 129 ° F (54 ° C) | 137 ° F (58 ° C) | ||||
| 65% | 82 ° F (28 ° C) | 85 ° F (29 ° C) | 89 ° F (32 ° C) | 93 ° F (34 ° C) | 98 ° F (37 ° C) | 103 ° F (39 ° C) | 108 ° F (42 ° C) | 114 ° F (46 ° C) | 121 ° F (49 ° C) | 128 ° F (53 ° C) | 136 ° F (58 ° C) | |||||
| 70% | 83 ° F (28 ° C) | 86 ° F (30 ° C) | 90 ° F (32 ° C) | 95 ° F (35 ° C) | 100 ° F (38 ° C) | 105 ° F (41 ° C) | 112 ° F (44 ° C) | 119 ° F (48 ° C) | 126 ° F (52 ° C) | 134 ° F (57 ° C)) | ||||||
| 75% | 84 ° F (29 ° C) | 88 ° F (31 ° C) | 92 ° F (33 ° C) | 97 ° F (36 ° C) | 103 ° F (39 ° C) | 109 ° F (43 ° C) | 116 ° F ( 47 ° C) | 124 ° F (51 ° C) | 132 ° F (56 ° C) | |||||||
| 80% | 84 ° F (29 ° C)) | 89 ° F (32 ° C) | 94 ° F (34 ° C) | 100 ° F (38 ° C) | 106 ° F (41 ° C) | 113 ° F (45 ° C) | 121 ° F (49 ° C) | 129 ° F (54 ° C) | ||||||||
| 85% | 85 ° F (29 ° C) | 90 ° F (32 ° C) | 96 ° F (36 ° C) | 102 ° F (39 ° C) | 110 ° F ( 43 ° C) | 117 ° F (47 ° C) | 126 ° F (52 ° C) | 135 ° F (57 ° C) | ||||||||
| 90 % | 86 ° F (30 ° C) | 91 ° F (33 ° C) | 98 ° F (37 ° C) | 105 ° F (41 ° C) | 113 ° F (45 ° C) | 122 ° F (50 ° C) | 131 ° F (55 ° C) | |||||||||
| 95% | 86 ° F (30 ° C) | 93 ° F (34 ° C) | 100 ° F (38 ° C) | 108 ° F (42 ° C) | 117 ° F (47 ° C) | 127 ° F (53 ° C) | ||||||||||
| 100% | 87 ° F (31 ° C) | 95 ° F (35 ° C) | 103 ° F (39 ° C) | 112 ° F (44 ° C) | 121 ° F (49 ° C) | 132 ° F (56 ° C) |
Например, если температура воздуха составляет 96 ° F (36 ° C), а относительная влажность составляет 65%, тепловой индекс составляет 49 ° C (120 ° F)
| Цельсия | Примечания |
|---|---|
| 26–32 ° C | Осторожно: при длительном воздействии и активности возможно утомление. Продолжение активности может вызвать тепловые спазмы. |
| 32–41 ° C | Особая осторожность: возможны тепловые судороги и тепловое истощение. Продолжение активности может привести к тепловому удару. |
| 41–54 ° C | Опасно: вероятны тепловые судороги и тепловое истощение; тепловой удар вероятен при продолжении активности. |
| более 54 ° C | Чрезвычайная опасность: тепловой удар неизбежен. |
Воздействие полного солнечного света может увеличить значения теплового индекса до 8 ° C (14 ° F).
Сравнение значений теплового индекса NWS (кружки) с аппроксимацией формулы (кривые). В файле SVG наведите указатель мыши на график, чтобы выделить его. Стедман разработал множество формул для аппроксимации исходных таблиц. Андерсон и др. (2013), NWS (2011), Jonson and Long (2004) и Schoen (2005) имеют меньшие остатки в этом порядке. Первые два представляют собой набор многочленов, а третий - по одной формуле с экспоненциальными функциями.
Приведенная ниже формула приближает тепловой индекс в градусах Фаренгейта с точностью ± 1,3 ° F (0,7 ° C). Это результат многомерного подбора (температура, равная или выше 80 ° F (27 ° C) и относительная влажность, равная или превышающая 40%) модели человеческого тела. Это уравнение воспроизводит приведенную выше таблицу Национальной метеорологической службы NOAA (за исключением того, что значения при 32 ° C и 90 ° F (32 ° C) и относительной влажности 45% / 70% изменяются без округления на менее чем ± 1, соответственно).
где
Следующие коэффициенты могут использоваться для определения теплового индекса, когда температура указывается в градусах Цельсия, где
Альтернативный набор констант для этого уравнения, которое находится в пределах ± 3 ° F (1,7 ° C) от основной таблицы NWS для всех значений влажности от 0 до 80% и всех температур от 70 до 115 ° F (21–46 ° C) и всех тепловых индексов ниже 150 ° F (66 ° C) равно:
Другой вариант:
где
Например, используя Эта последняя формула, при температуре 90 ° F (32 ° C) и относительной влажности (RH) 85%, результат будет: Тепловой индекс для 90 ° F, RH 85% = 114,9.
