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我们身边的STEM 07:热指数heat index意义及编程实现——别人的肩膀(3)

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julian2013
67
8 months ago

最近就空气温湿度发了几个帖子,有人说,讲这些干嘛?作为普通人的我只需要知道明天多少度,是不是下雨就可以了。

表面上看似乎是这样的,但是你仔细想一下,是不是有时候会碰到实际上温度不高,但是人觉得特别闷热,酷热难耐的时候呢?这个时候,空气温度似乎就失去了人体对热的反应意义了。

这种时候,就需要了解热指数heat index了。热指数的计算函数如图所示:

后面会讲到这个函数怎么用最少的力气来得到。

热指数是指高温时,当相对湿度增加后,人体真正感受到的温度会超过实际温度,也就是体感温度(Apparent temperature)。

美国国家气象局(NWS)使用的热指数基于许多假设,如体重、身高、衣服、个人体力活动、血液厚度和风速。以上这些因素与个人实际情况的显著相关,而每一个人的情况都不一样,因此热指数温度并不能很准确地反映感知的温度,但是和普通的温度计测出的空气温度相比,还是有实际指导意义的。

1978年乔治·温特林(George Winterling)发展了用于估算热指数的NWS方程,该方程适用于80°F以上的温度和40%以上的相对湿度。NWS方程式是这样的,计算精度在±1.3°F(0.7°C)以内:

HI = 热指数heat index (in degrees Fahrenheit)
T = 实际干球温度 (in degrees Fahrenheit)
R = 相对湿度 (%)

这个公式看起来很长,其实编程实现起来非常简单。但是,如果一个码农懒得打字输入程序,那么有什么好办法呢?

哈哈,你应该已经猜到了,还是找网上的网页计算器,然后查看源代码,这样可以最大程度地偷懒。今天的网页是:
https://www.easycalculation.com/weather/Heat-index.php
计算器界面是这样的:

老规矩,右键查看源代码:

干货出现在第391行:

把它变成MCU可以执行的程序,就是这样的:

实际运行一下,T=80°F,RH=65%,时, HI的计算值:

运算结果是82.37°F。

下面是热指数NWS方程式方程结果的图表(结果四舍五入)。

图源:www.calculator.net

运算结果通过查表,可以得出结果一致。

所以,各位今后如果感到气温不适,或是出差要到某地去,可以先看看当时当地的温湿度,然后算一算热指数heat index,再根据上面这个表格,针对不同的颜色,就可以做相应的准备工作了。

科技改变生活,科技让生活更美好。

参考:维基百科:Heat_index
Heat Index Calculator


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

我们身边的STEM 03:空气温湿度之露点温度及其计算函数

我们身边的STEM 04:干湿球温度计及露点温度中马格努斯公式的应用

我们身边的STEM 05:露点温度计算的一种偷懒的方法——站在别人的肩膀上

我们身边的STEM 06:湿球温度的意义及计算函数的推导与验证——别人的肩膀(续)


希望喜欢我文字的人,去看看这个吧,说说对我的看法,请我吃星星

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