大氣物理性質(zhì)ppt課件-資料下載頁
2025-05-09 22:24本頁面
【正文】 數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為氣體的狀態(tài)方程。 ? 兩個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn) 兩個(gè)基本的定律： ? 波意耳實(shí)驗(yàn)： ? 在溫度一定下： ? V與 P成反比 ? P=K1/V ? K1為常數(shù) A B 查理氏實(shí)驗(yàn) 在氣壓一定時(shí)，體積的變化決定于溫度： V=K2T 三、空氣狀態(tài)方程 ? 反映空氣在發(fā)生變化時(shí)各要素之間相互關(guān)系的方程。 ? 空氣狀態(tài)常用 ρ、 V、 P、 T來表示， ρ =M/V，對于一定質(zhì)量的空氣而言（ M一定），它的 V、 P、 T有密切關(guān)系，概括這些量的關(guān)系，就可以得到空氣狀態(tài)變化的基本規(guī)律 —狀態(tài)方程。 基本公式，推導(dǎo) 理想氣體的狀態(tài)方程 ? 大量實(shí)驗(yàn)證明，常溫常壓下，一定質(zhì)量氣體的 P乘以 V，再除以 T，其商不變： ? P1V1/T1=P2V2/T2==PnVn/Tn， 即 ? PV/T=常量 ? 凡嚴(yán)格符合這個(gè)方程的氣體，稱 理想氣體 。 ? 實(shí)際上并不存在。在常溫常壓下， 干（潔）空氣 和 未飽和的濕空氣 都十分接近理想氣體，可把它們當(dāng)作理想氣體處理。 下面求出“ 常量 ”： 討論一摩爾的氣體 (含有 1023個(gè)該氣體分子）（ 1mol的 任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積是一樣的）。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下： Po=， To=273K， Vo= /摩爾 =PV T PoVo To = =R＊ R＊ 105Pa 104m3/mol 273K = = m3/molK≈K 這個(gè)值對 1mol任何氣體都適用，叫 普適氣體常數(shù) 。 對于質(zhì)量為 M克的理想氣體 ? 設(shè) 1mol氣體的質(zhì)量為 181。（分子量）、體積為V1，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， M克氣體的體積為： ? V=M/ 181。 V1=M/ 181。 R*T/P 或 ? PV=M/ 181。 R*T ? 這是通用的質(zhì)量為 M克的理想氣體的狀態(tài)方程，又 叫門捷列夫 —克拉珀瓏方程 。 ? 它表明氣體在任何狀態(tài)下 P、 V、 T、 M四個(gè)量之間的關(guān)系。 在氣象學(xué)中，常用 單位體積的空氣塊 作為研究對象 PV= M μ R*T P= M V R* μ T R= R* μ ρ= M V P= ρRT R—比氣體常數(shù) 可見： T一定時(shí)， P與 ρ成正比； ρ一定時(shí)， P與 T成正比。 分子運(yùn)動(dòng)論 ：氣壓大小決定于器壁單位面積上單位時(shí)間內(nèi)受到 的碰撞次數(shù)及每次碰撞的平均動(dòng)能大小。 ρ大，分子數(shù)量多，碰撞次數(shù)多， P大； T高，分子平均動(dòng)能大， P大。 這種形式在氣象上應(yīng)用最廣。 干空氣狀態(tài)方程 ? P= ρdRdT ? Rd=R*/μ =K 濕空氣狀態(tài)方程 含有水汽的空氣稱為濕空氣。 P= ρ’R’T， P—濕空氣的總壓強(qiáng)， ρ’—濕空氣密度 R’=R*/μ’ ， μ’—濕空氣的分子量，因濕空氣中水汽含量是變化 的，所以 μ’是變量， R’也是變量，上式不能直接用。 因?yàn)?P= ρRT，所以 ρ=P/RT ρ’= ρw+ ρd= e RwT + Pe RdT Rw為水汽的比氣體常數(shù) Rw=R*/ μw=Rw與 Rd的換算關(guān)系： Rw= R* μw = μd R* μw μd = Rd ρ’= e dT + Pe RdT = P RdT ( e P ) ρ= P RdT(1+) P= ρRdT(1+) 濕空氣狀態(tài)方程 含有水汽的空氣稱為濕空氣。 P= ρ’R’T， P—濕空氣的總壓強(qiáng)， ρ’—濕空氣密度 R’=R*/μ’ ， μ’—濕空氣的分子量，因濕空氣中水汽含量是變化 的，所以 μ’是變量， R’也是變量，上式不能直接用。 因?yàn)?P= ρRT，所以 ρ=P/RT ρ’= ρw+ ρd= e RwT + Pe RdT Rw為水汽的比氣體常數(shù) Rw=R*/ μw=Rw與 Rd的換算關(guān)系： Rw= R* μw = μd R* μw μd = Rd ρ’= e dT + Pe RdT = P RdT ( e P ) ρ= P RdT(1+) P= ρRdT(1+) ? 為了讓濕空氣狀態(tài)方程的形式與理想氣體狀態(tài)方程一致，引進(jìn)一個(gè)假想的溫度 —虛溫 （ Tv） ? Tv=T(1+) ? P= ρRdTv ? 干、濕空氣狀態(tài)方程中都是 Rd，可簡記作 R P= ρRT P= ρRTv
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