【正文】 第二章 天氣與氣候 科 學(xué) ZJ 第七講 大氣層與氣溫 拓展提高 內(nèi)容索引 沖刺競(jìng)賽 夯實(shí)基礎(chǔ) 講解部分 講解部分 一、大氣層中的秘密 1 ． 大氣層高度與溫度氣壓的關(guān)系： 大氣 的鉛直溫度廓線 注：開(kāi)爾文溫度 (K) 和人們習(xí)慣使用的攝氏溫度相差一個(gè)常數(shù) 5 ，即 T ＝ t＋ 273. 15( t 是攝氏溫度的符號(hào) ) 。 2 ． 一些重大污染事件的發(fā)生 ， 除因污染嚴(yán)重外 ， 還與重要現(xiàn)象 “ 逆溫 ” 有關(guān) ， 逆溫層的存在使空氣處于穩(wěn)定狀態(tài) ， 空氣中的垂直運(yùn)動(dòng)受到抑制 ， 工廠里煙煤燃燒排放的煙塵 、汽車(chē)尾氣和地面上揚(yáng)起的塵埃等有害氣體聚集在空中不易向上擴(kuò)散和稀釋 ， 造成嚴(yán)重的空氣污染。 【例 1 】 已知在 大氣的對(duì)流層離地面越高，大氣壓強(qiáng)越小，溫度也越低，現(xiàn)有一氣球由地面向上緩慢升起，則大氣壓強(qiáng)與溫度對(duì)此氣球體積的影響是 ( D ) A ． 大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積增大 ， 溫度降低有助于氣球體積增大 B ． 大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積減小 ， 溫度降低有助于氣球體積減小 C ． 大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積減小 ， 溫度降低有助于氣球體積增大 D ． 大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積增大 ， 溫度降低有助于氣球體積減小 【解題思路】 若溫度不變 ， 大氣壓強(qiáng)減小時(shí) ， 內(nèi)部氣體壓強(qiáng)不變 ，則氣體將要膨脹 ， 體積增大 ，故大氣壓強(qiáng)減小有助于氣球體積增大。若壓強(qiáng)不變，溫度降低時(shí)，氣體的體積將要減小，故溫度降低有助于氣球體積減小。故 AB C 錯(cuò)誤 ， D 正確。故選 D 。 【例 2 】 一般情況下 ， 大氣溫度隨著高度增加而下降 ， 高度每上升100 米 ， 溫度降低 ℃ 左右 ， 在某些天氣條件下 ， 地面上空的大氣結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的反?，F(xiàn)象 ， 從而導(dǎo)致大氣層結(jié) “ 頭輕腳重 ” ， 氣象學(xué)家稱之為 “ 逆溫 ” 。在大氣的對(duì)流層中 ， 若暖空氣覆蓋在較冷的空氣上面 ， 就形成逆溫現(xiàn)象 ，會(huì)使大氣污染物不能發(fā)散，而 造成嚴(yán)重的空氣污染。這種現(xiàn)象在山谷或盆地地形，且無(wú)風(fēng)時(shí)較易發(fā)生。下列哪一圖線可描述此現(xiàn)象？ ( B ) 【解題思路】 對(duì)流層中 ， 暖空氣蓋在冷空氣上會(huì)形成 “ 逆溫 ” 。即在對(duì)流層的某高度上 ， 高度越高 ， 氣溫越高 ， 只有 B 符合。故選 B 。 二、臭氧層空洞問(wèn)題 臭氧 (O3) ， 在常溫下 ， 它是一種有特殊氣味的淡藍(lán)色氣體。臭氧主要存在于距地球表面 20 ～ 50km 的 同溫層下部的臭氧層中。在常溫常壓下，穩(wěn)定性較差，可自行分解為氧氣。臭氧具有青草的味道，吸入少量對(duì)人體有益，吸入過(guò)量對(duì)人體健康有一定危害 ( 不可燃，純凈物 ) 。氧氣通過(guò)電擊可變?yōu)槌粞酢? 臭氧層中的臭氧主要由紫外線制造。 20 1 1 年 11 月 1 日 ， 日本氣象廳測(cè)到的南極上空臭氧層空洞面積的最大值超過(guò) 2022 年 ， 已相當(dāng)于過(guò)去 10年的平均水平值。但 N ASA 觀察發(fā)現(xiàn) ， 2022 年臭氧層空洞比往年要小 ，同去年相比 ， 減少了 340 萬(wàn)平方公里 ， 創(chuàng)下了近 30 年來(lái)空洞面積的新低。 【例 3 】 在地球的南極上空出現(xiàn)的臭氧空洞 ， 其元兇是 ( B ) A ． 地球的溫室效應(yīng) B ． 人類使用的空調(diào)化石燃料 ， 逸出的氟利昂、氯氟烷等物質(zhì) C ． 陽(yáng)光中的大量紫外線作用 D ． 大氣中的二氧化碳濃度超標(biāo) 【解題思路】 在地球的南極上空出現(xiàn)的臭氧空洞 ， 其主要原因是人類使用的空調(diào)、冰箱中逸出的氟利昂、氯氟 烷等物質(zhì)。故選 B 。 三、溫度計(jì)的發(fā)展史 【例 4 】 我市某中學(xué)有一個(gè) “ 溫度計(jì)探究 ” 綜合課題小組 ， 開(kāi)展了有關(guān)溫度計(jì)的專題探究。他們通過(guò)查閱資料得知世界上最早的溫度計(jì)是意大利科學(xué)家伽利略 ( 1564 － 1642) 于 15 93 年發(fā)明的。其結(jié)構(gòu)為：一根麥稈粗細(xì) 的玻璃管 ， 一端與雞蛋大小的玻璃泡相連 ， 另一端豎直插在水槽中 ，并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱 ， 根據(jù)管內(nèi)水柱高度的變化 ， 可測(cè)出相應(yīng)的環(huán)境溫度。為了探究 “ 伽利略溫度計(jì) ” 的工作 過(guò)程，課題小組的同學(xué)按照資料中的描述，自制了如圖所示的測(cè)溫裝置，圖中 A 為一個(gè)小塑料瓶 ， B 為飲料吸管 ， 通過(guò)一個(gè)軟木塞與 A 連通 ， 吸管的下端豎直插在一個(gè)大水槽中 ，使吸管內(nèi)外的水面有一高度差 h 。經(jīng)過(guò)討論 ， 課題組精心設(shè)計(jì)了一份實(shí)驗(yàn)方案 ， 并認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究： 溫度 ( ℃ ) 17 19 21 23 25 27 高度 h (cm ) 1 相鄰高度的高度差 Δ h (cm ) M (1) 在不同溫度下 ， 課題組分別測(cè)出了對(duì)應(yīng)的水柱高度 h ， 記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如上表所示：根據(jù)表中數(shù)據(jù) ， 計(jì)算出空格 M 內(nèi)的相鄰高度的高度差數(shù)值為 ______ __ m 。 (2) 通過(guò)表中數(shù)據(jù)分析 ， 可得出結(jié)論： ① 水柱高度 h 隨溫度的升高而 ______ __( 選填 “ 升高 ”“ 降低 ” 或“ 不變 ” ) ； ② 若在不同的高度 ， 吸管上刻有對(duì)應(yīng)的溫度值 ， 則吸管上溫度的數(shù)值從上往下看 ， 依次是 ______ ______( 選填 “ 由大到 小 ” 或 “ 由小到大 ” ) 。 ( 3) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究 ， 課題組同學(xué)還發(fā)現(xiàn) ， 若用此 “ 伽利略溫度計(jì) ” 來(lái)測(cè)溫度 ， 還存在一些不足之處 ， 其中主要的不足之處 是______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______ _________ ___( 至少寫(xiě)出一點(diǎn) ) 。 【 答案 】 ( 1) (2) ① 降低 ② 由小到大 ( 3) 管中的水柱高度還會(huì)受到 外界大氣壓的影響 【解題思路】 (1) 根據(jù)表中的數(shù)據(jù) h4＝ 14. 6cm 和 h5＝ 可以計(jì)算出空格 M 內(nèi)的相鄰高度的高度差值 Δ h4＝ h4－ h5＝ 14. 6cm － ＝ ＝ 0 . 052m 。 (2) ① 從表中的數(shù)據(jù) ， 當(dāng)溫度為 17 ℃ 、 19 ℃ 、 21 ℃ 、 23 ℃ 、 25 ℃ 、 27 ℃時(shí) ， 對(duì)應(yīng)的水柱高度 h 分別為： 30. 0cm 、 24 . 9cm 、 c m 、 14 . 6cm 、 、 ?？梢缘贸鏊叨入S著溫度的升高而降低； ② 由 ① 可以得出 ， 當(dāng)水柱越低時(shí) ， 溫度越高 ， 因此從上往下看 ， 溫度值由小變大。 (3) 此溫度計(jì)的液柱高度還受外界的大氣壓強(qiáng)的影響 ， 當(dāng)外界壓強(qiáng)增大時(shí) ， 管內(nèi)液柱也會(huì)隨著升高 ， 可能會(huì)誤認(rèn)為是溫度降低了。 【例 5 】 液體溫度計(jì)是利用液體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的。用兩種不同的液體做成兩支溫度計(jì) ， 刻度的方法 ， 都按照攝氏度的方法?，F(xiàn)在用這兩支溫度計(jì)分別去測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體的溫度 ， 下列說(shuō)法正確的是 ( C ) A ． 只要兩支溫度計(jì)的讀數(shù)相等 ， 被測(cè)兩物體的實(shí)際溫度就相等 B ． 如果兩支溫度計(jì)讀數(shù)相等 ， 被測(cè)兩物體實(shí)際溫度肯定不等 C ． 最少存在兩個(gè)溫度值 ， 讀數(shù)如相等 ， 被測(cè) 兩物體的實(shí)際溫度也相