蒸騰速率計算器
輸入失水量、葉面積與時間,即時算出蒸騰速率(g·m⁻²·h⁻¹)並換算為 mmol·m⁻²·s⁻¹,用於量化葉片的水分散失效率。
輸入資料
計算結果
重點速覽:蒸騰速率(transpiration rate)指植物在單位葉面積、單位時間內散失的水量,用來量化蒸騰作用的強弱。蒸騰是水分經由根吸收、透過木質部上運、最後主要由葉片氣孔以水蒸氣形式散失到大氣的過程;它產生的「蒸騰拉力」是水與礦質長距離向上運輸的主要動力,同時透過蒸發散熱幫葉片降溫。實驗上常用「失水量 ÷(葉面積 × 時間)」求速率:以秤重法(potometer 或整盆秤重)測得一段時間的重量減少,除以參與蒸騰的葉面積與時間,即得每平方公尺每小時的失水公克數(g·m⁻²·h⁻¹)。植物生理研究更常用莫耳單位 mmol·m⁻²·s⁻¹——把 g·m⁻²·h⁻¹ 除以水的莫耳質量 18 g/mol、再由每小時 3600 秒換算即可。蒸騰速率受光照、溫度、空氣濕度(水氣壓差)、風速與土壤水分影響:光照強、溫度高、空氣乾燥、有風時氣孔張開且蒸發驅動力大,速率升高;缺水或高濕時氣孔關閉,速率下降。因此蒸騰速率是評估植物水分關係、比較品種抗旱性與環境調控的重要指標。
計算公式
蒸騰速率:速率(g·m⁻²·h⁻¹) = 失水量(g) ÷ (葉面積(m²) × 時間(h))。
換算莫耳單位:速率(mmol·m⁻²·s⁻¹) = 速率(g·m⁻²·h⁻¹) ÷ 18 × 1000 ÷ 3600。
其中水的莫耳質量為 18 g/mol,每小時 3600 秒。
$$E_{(g\,m^{-2}\,h^{-1})} = \frac{W_{loss}}{A \times t}$$$$E_{(mmol\,m^{-2}\,s^{-1})} = \frac{E_{(g\,m^{-2}\,h^{-1})} \times 1000}{18 \times 3600}$$使用說明
- 填入一段時間內量測到的失水量(g,如秤重法的重量減少量)。
- 填入參與蒸騰的葉面積(m²)與量測時間(h)。
- 系統即時算出以 g·m⁻²·h⁻¹ 表示的蒸騰速率,並換算為 mmol·m⁻²·s⁻¹。
蒸騰速率的兩種常用單位與量級
| 情境 | g·m⁻²·h⁻¹ | mmol·m⁻²·s⁻¹(約) |
|---|---|---|
| 低(陰暗、高濕) | 約 18 | 約 0.28 |
| 中(一般日間) | 約 50 | 約 0.77 |
| 高(強光、乾燥、有風) | 約 130 | 約 2.01 |
| 很高(乾熱逆境) | 約 260 | 約 4.01 |
數值為概略量級示意,因物種、氣孔狀態與環境而異。mmol·m⁻²·s⁻¹ ≈ g·m⁻²·h⁻¹ × 0.01543(即 ÷18×1000÷3600)。
理財情境案例
秤重法測葉片蒸騰
某盆栽以秤重法量測,2 小時內失水 5 g,量測的葉面積為 0.05 m²。
蒸騰速率 = 5 ÷ (0.05 × 2) = 5 ÷ 0.1 = 50 g·m⁻²·h⁻¹。
換算莫耳單位 = 50 ÷ 18 × 1000 ÷ 3600 ≈ 0.77 mmol·m⁻²·s⁻¹,屬一般日間量級。
移到強光乾燥環境後上升
同一植株移到強光、乾燥且有微風處,2 小時失水增為 13 g,葉面積仍 0.05 m²。
蒸騰速率 = 13 ÷ (0.05 × 2) = 130 g·m⁻²·h⁻¹ ≈ 2.01 mmol·m⁻²·s⁻¹。
速率較前例升高約 2.6 倍,反映環境蒸發驅動力增大時氣孔開放、水分散失加快。
常見問題
蒸騰速率的常用單位是哪些?
教學與簡易實驗常用「單位葉面積單位時間的失水質量」,如 g·m⁻²·h⁻¹(或 g·cm⁻²·h⁻¹);植物生理研究則常用莫耳通量 mmol·m⁻²·s⁻¹。兩者可互換:把 g·m⁻²·h⁻¹ 除以水的莫耳質量 18 g/mol,再由每小時 3600 秒換算成每秒的 mmol,即 mmol·m⁻²·s⁻¹ ≈ g·m⁻²·h⁻¹ × 1000 ÷ 18 ÷ 3600。本計算器兩種單位同時輸出。
失水量怎麼量?
最常用秤重法(gravimetric):把整盆植物或帶葉的量計(potometer)在起訖時間各秤一次,重量減少量近似為蒸騰失水(土表可覆膜以排除土壤蒸發)。也可用氣孔計(porometer)或紅外氣體分析儀直接量氣孔導度與蒸騰通量。本計算器接受任一方法得到的失水量(g)與對應的葉面積、時間。
葉面積怎麼估算?
小量葉片可用方格紙描邊數格、掃描後用影像分析軟體,或用專用葉面積儀量測。田間可用比葉面積(SLA)或葉面積指數(LAI)換算。要注意單位換成 m²(1 m² = 10000 cm²),且只計入實際參與蒸騰的葉面積,才能得到正確的單位面積速率。
哪些因素會改變蒸騰速率?
主要受環境與氣孔狀態影響:光照增強使氣孔開放、蒸騰加快;溫度升高、空氣越乾燥(葉內外水氣壓差 VPD 越大)、風速越大都會提高蒸發驅動力而加快蒸騰;反之高濕、無風會降低。土壤缺水或逆境時,植物會關閉氣孔以保水,蒸騰速率隨之下降。比較不同處理的速率時,應盡量固定其他環境條件。
蒸騰對植物有什麼作用?
蒸騰有三大作用:一是產生蒸騰拉力,作為水與溶於水中的礦質由根向上運輸的主要動力;二是透過水分蒸發帶走潛熱,替葉片降溫、避免高溫傷害;三是伴隨氣孔開放進行氣體交換(吸收 CO₂ 供光合)。但過度蒸騰會導致缺水,因此植物以氣孔開閉調節,在獲取 CO₂ 與保住水分之間取得平衡。
相關工具
參考資料
內容審核:香港計算器科學團隊。蒸騰速率 = 失水量 ÷ (葉面積 × 時間);mmol·m⁻²·s⁻¹ = g·m⁻²·h⁻¹ ÷ 18 × 1000 ÷ 3600。