水の蒸気圧

水の蒸気圧は、気体（純粋または空気などの他のガスとの混合物）の水蒸気の分子によって及ぼされる圧力です。飽和蒸気圧は、水蒸気が凝縮状態と熱力学的平衡にあるときの圧力です。飽和蒸気圧よりも高い圧力では水は凝縮し、低い圧力では蒸発または昇華します。水の飽和蒸気圧は温度の上昇とともに増加し、クラウジウス-クラペイロンの関係で決定できます。水の沸点は、飽和蒸気圧が周囲圧力と等しくなる温度です。通常の凝固点よりも低い温度で過冷却された水は、同じ温度の氷よりも蒸気圧が高くなるため不安定です。

水の（飽和）蒸気圧の計算は、気象学でよく使用されます。温度と蒸気圧の関係は、水の沸点と圧力の関係を逆に表します。これは、圧力調理と高地での調理の両方に関係します。蒸気圧を理解することは、高地での呼吸とキャビテーションを説明する際にも関係します。

水上および氷上の飽和蒸気圧を計算するための近似値は数多く発表されています。その一部を以下に示します (精度が上がる順に並べています)。

以下は、これらの異なる明示的な定式化の精度の比較です。6 つの温度で計算された液体の水の飽和蒸気圧 (kPa) と、Lide (2005) の表の値からのパーセンテージ誤差を示しています。

温度測定の精度と不正確さに関するより詳細な議論は、Alduchov と Eskridge (1996) に示されています。ここでの分析では、単純な無記名式と Antoine の式は 100 °C では適度に正確ですが、氷点以上の低温では非常に精度が低いことが示されています。Tetensの式は 0 ～ 50 °C の範囲ではるかに正確で、75 °C でも非常に競争力がありますが、75 °C 以上では Antoine の式の方が優れています。無記名式は 26 °C 付近で誤差がゼロになるはずですが、狭い範囲外では精度が非常に低くなります。Tetens の式は一般にはるかに正確で、日常的な温度 (気象学など) で使用するにはおそらくより簡単です。予想どおり、^{[説明が必要]} Buck の式はT > 0 °Cで大幅に Tetens より正確で、使用が複雑ではありますが、50 °C を超えると優位性が著しく高まります。バック方程式は、実用的な気象学に必要な範囲では、 より複雑なゴフ・グラッチ方程式よりも優れています。

本格的な計算のために、ロウ（1977）^[4]は、氷点上と氷点下の温度について、異なる精度の2組の方程式を開発した。それらはすべて（クラウジウス-クラペイロンやゴフ-グラッチと比較して）非常に正確であるが、非常に効率的な計算のためにネストされた多項式を使用している。しかし、より最近のレビューでは、おそらくより優れた定式化が見受けられ、特にウェクスラー（1976、1977）、^{[5] [6]は}フラタウら（1992）によって報告されている。^[7]

これらの公式の現代的な使用例は、NASAのGISSモデルEやSeinfeldとPandis（2006）にも見られます。前者は非常に単純なアントワーヌ方程式ですが、後者は多項式です。^[8]

2018年に物理学にヒントを得た新しい近似式がHuang ^[9]によって考案されテストされ、彼は他の最近の試みもレビューしました。

• 露点
• 気体の法則
• リー・ケスラー法
• モル質量

• Vömel, Holger (2016)。「飽和蒸気圧の定式化」。コロラド州ボルダー：地球観測研究所、国立大気研究センター。2017年6月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「蒸気圧計算機」。国立気象局、アメリカ海洋大気庁。