rlyaaa03大氣熱力學(xué)-在線瀏覽
2024-09-03 14:45本頁面
【正文】 所吸收的熱量，即相變潛熱 L應(yīng)等于比內(nèi)能的增量加上系統(tǒng)對(duì)外所做的功，即 121212 )( hhpuuL ?????? ??所以在定溫定壓的封閉系中，相變潛熱可由比焓的變化來度量 20 三、克拉柏龍－克勞修斯方程 1mol（或 1g）物質(zhì)的吉布斯函數(shù)通常稱為化學(xué)勢(shì)，用 μ來表示 Tspu ??? ?? ( 6. 1 . 3 5 ) 及 pTs ddd ?? ??? ( 6. 1 . 3 6 ) 根據(jù)熱力學(xué)理論，當(dāng)水和水汽兩相平衡時(shí)，必須滿足熱平衡條件、力學(xué)平衡條件和相變平衡條件： ),(),( 212121pTpTpppTTT?? ????? ( 6 . 1 . 3 7 ) 21 下面將利用相平衡曲線上兩相化學(xué)勢(shì)相等的性質(zhì)來推導(dǎo)克拉柏龍－克勞修斯方程，當(dāng)沿著相平衡曲線由（ T , p)變到（ T+dT , p+dp)時(shí)，兩相的化學(xué)勢(shì)變化應(yīng)相等，即 12dd???dpdTsdpdTs 2211 ?? ?????22 即 2121( 6 . 1 . 3 8 )ssdpdT ???? ? ??應(yīng)用化學(xué)勢(shì)的定義式（ ），由相變平衡條件，可得 1 1 1 2 2 2p s T p s T? ? ? ?? ? ? ? ?23 于是有 TLThhTppss ???????? 12112212)()( ????—— （ ） 代入（ ）中，有 21( 6 . 1 . 4 0 )()d p Lad T T ??? ? ??上式給出了相平衡曲線的斜率，下標(biāo) 1和 2分別代表水和水汽。應(yīng)指出，此方程適用于平液面，而在討論云、雨滴等的相變過程時(shí)必須考慮曲液面的影響。 是指沒有相變發(fā)生的絕熱過程。用 θ表示，其定義式為 1000Tp????? ????在精度要求不高的計(jì)算中常用 kd代 k計(jì)算 θ 37 θ的守恒性 （ ）兩邊取對(duì)數(shù)然后微分，可得 ( )d dT dpTp? ??? ? ? ?對(duì)熱流量方程 兩邊同除以 cpT, 有 dpp TRdTcdQ mp ??38 mppRd Q d T d pc T T c p? ? ?比較上兩式，可得 (6 . 2 . 1 4 )pd d QcT??? ? ?因?yàn)樵诟山^熱過程中， dQ=0, 所以 dθ=0，即干絕熱過程中位溫 θ是守恒量 39 應(yīng)用 1）可用于追溯氣塊或氣流的源地以及研究它們以后的演變 2）用于判斷氣層靜力穩(wěn)定度 四、位溫垂直梯度 40 （ ）式兩邊取對(duì)數(shù)再對(duì) z求導(dǎo)，得 1 1 1Tpz T z p z? ??? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?利用準(zhǔn)靜力條件，周圍大氣靜力平衡，周圍大氣狀態(tài)方程，上式化為 11 ee e egTz T z R T?? ?????? ? ? ? ???41 由于 ，所以上式可化為 eme RRTT ?? ,( ) ( . 15 )dpTgaz T z c T? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ????? ??其中 稱為大氣溫度直減率 因此，位溫的垂直變化率是和 (?d ??)成正比的。在對(duì)流層內(nèi)，一般情況下大氣垂直減溫率 ? ?d，所以有 zT?????0???z?42 五、抬升凝結(jié)高度 定義：未飽和濕空氣塊因絕熱抬升而達(dá)到飽和的高度稱為抬升凝結(jié)高度（ Lifting Condensation Level),簡(jiǎn)稱 LCL 求露點(diǎn)隨高度變化 43 在克拉柏龍－克勞修斯方程 )( 12 ?? ??TLdTdp中以 e、 Td、 Lv分別代替 p、 T、 L，且考慮到 α2α1 22( 6 .2 .1 8 )v v vvdd d v ddL L e LdeRTd T T R TTe?? ? ? ? ? ?? ?44 又由 可得， peq 6 2 ?11( 6. 2. 19 )de dpe dz p dz? ? ?22d d v dvv d vvde dpdT dT R Tde gp dzeLdz de dz L R TRT?? ? ? ? ? ? ?45 266 . 3 1 0 dvTT?? ? ? ?抬升凝結(jié)高度的估算公式 若取 Tv=288K,Td=280K,則 mKdzdT d /0 0 1 ??46 推出抬升凝結(jié)高度的估算公式為 ))((1 2 310)( 020 mTTTThdddd ???????有時(shí)誤差很大 47 第四節(jié) 大氣中的濕絕熱過程 定義：大氣中有相變發(fā)生的絕熱過程 一、兩種極端情況 可逆濕絕熱過程 水汽相變所產(chǎn)生的水成物不脫離原氣塊，始終跟隨氣塊上升或下降，所釋放的潛熱也全部保留在氣塊內(nèi)部。 二、濕絕熱溫度遞減率 γs 注：實(shí)際大氣的濕絕熱過程往往處于以上兩者之間 濕絕熱過程的溫度遞減率在各種情形之間的差異不大，故用假絕熱過程的溫度遞減率來近似所有濕絕熱情形下的
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