大氣物理 空氣狀態(tài)方程

問題引入1.3大氣的狀態(tài)參數(shù)

與

1.4空氣的狀態(tài)方程在氣象學(xué)上，大氣的物理性狀主要以氣象要素和空氣狀態(tài)方程來表征。知識點介紹

1.3大氣的狀態(tài)參數(shù)氣溫氣壓溫度風(fēng)云能見度降水1.氣溫定義：大氣的冷熱程度的物理量目前，氣象觀測和記錄的氣溫，是指離地面一定高度上（規(guī)定離地面1.5m高），放在百葉窗箱里的溫度計測得的空氣溫度。一般用T來表示。氣溫的實質(zhì)是空氣分子平均動能大小T當(dāng)空氣獲得熱量時，其分子運動的平均速度增大，平均動能增加，氣溫升高。反之......A熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度稱為熱力學(xué)溫度或絕對溫度，單位為開爾文，用符號K表示。絕對溫度為273.16K。絕對溫標(biāo)（T）B用符號℃表示T=273.15+t水的沸點溫度100℃冰的融點0℃攝氏溫標(biāo)（t）C用符號℉表示F=1.8t+32水的沸點212℉冰的融點32℉華氏溫標(biāo)（F）溫標(biāo)1965年7月新疆吐魯番民航機場48.9oC1969年2月13日黑龍江漠河–52.3oC相差超過100oC我國溫度極值2請在這里輸入您的標(biāo)題？氣溫差異為什么這么大大氣溫度的時間變化，包括由地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)引起的氣溫周期性變化，以及由大氣運動引起的非周期性變化。周期／非周期變化大氣的時空變化氣溫周期變化日變化季節(jié)變化日較差隨緯度增高而減少，隨海拔高度增加而減少；晴天大陰天??；夏季大冬季??；大陸大海洋小。年較差隨緯度增高而增大，隨海拔高度增加而減少；大陸大海洋??；內(nèi)陸大沿海小。氣溫的年變化反映了氣候上的冷暖，是劃分氣候季節(jié)的重要指標(biāo)。是由于大規(guī)模的氣流交替而引起的。氣溫非周期變化2.氣壓氣壓就是指大氣的壓強，任意高度上的氣壓值等于單位面積上所承受的大氣柱的重量。一般用p來表示。氣壓是大氣分子運動撞擊物體表面產(chǎn)生的力，單位體積中的氣體分子越多，則氣壓越高托里拆利實驗大氣壓強的大?。河捎赑氣=P水=ρ水gh水，而ρ水太小，需h水很大，玻璃管的長度有限，改用增大ρ液，減小h液的方法，取ρ液很大的液體——水銀來測大氣壓的大小。當(dāng)選定溫度為0℃，緯度為45°的海平面時，氣壓為

1013.25hPa，稱為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

在氣象和工程中還常用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）作為壓力單位，

即1atm=1013.25hPa。氣壓隨高度的變化P=∫ρgdz海拔越高，氣壓越低實質(zhì)：氣壓的大小決定于整個空氣柱的質(zhì)量多少。氣壓隨著高度增加而降低。甲1000m3000m乙1000hpa(海平面）

850hpa(1500m）

700hpa(3000m）500hpa(5500m）

300hpa(9000m）

氣壓不僅與高度有關(guān)，而且與空間位置、時間也有關(guān)。

一般在高緯度氣壓高，而低緯度氣壓低；并且，它不僅有日變化、季節(jié)變化、年際變化，而且還有非周期的變化。這些非周期變化將產(chǎn)生不同的天氣和氣候異?，F(xiàn)象，如在冬季，我國北方氣壓變低之后，經(jīng)常出現(xiàn)陰雨天氣，而后有寒潮的到來。日變化單峰最大值出現(xiàn)在清晨最小值出現(xiàn)在午后雙峰最大值出現(xiàn)在9—10點、21—22點最小值出現(xiàn)在3—4點、15—16點三峰年變化大陸上最大值出現(xiàn)在冬季，最小值出現(xiàn)在夏季海洋上最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季高山上最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季3.濕度

空氣濕度：空氣中水汽含量的多少或潮濕程度。濕度參量：表征空氣中水汽含量的多少和潮濕程度的物理量。濕度參量水汽壓、飽和水汽壓相對濕度露點溫度飽和差比濕混合比絕對濕度空氣濕度參量1、水汽壓（e）定義：空氣中水汽的分壓強。單位：百帕(hPa)1百帕(hPa)=100帕斯卡(Pa)反映空氣中水汽含量的多少水汽含量水汽壓e飽和空氣：在溫度一定情況下，單位體積空氣中的水汽量有一定限度。如果水汽含量達(dá)到此限度，空氣就成飽和狀態(tài)，這時的空氣稱飽和空氣。飽和水汽壓（E）：飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓（E），也叫最大水氣壓，因為超過這個限度，水氣就要凝結(jié)。水汽含量沒有達(dá)到極限的空氣稱為未飽和濕空氣，其實際水汽壓為e2、

飽和水汽壓（E）定義：飽和濕空氣中水汽的分壓強。反映空氣的最大水汽容納能力.飽和水汽壓僅取決于溫度（馬格奴斯半經(jīng)驗公式）EET當(dāng)e<E時，空氣中水汽沒有達(dá)到飽和當(dāng)e>E時，空氣中的水汽已超過飽和只有在實驗室里，在極其純凈的空氣中可以得到當(dāng)e=E時，空氣中水汽正好達(dá)到飽和絕對濕度參量1．絕對濕度單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量單位：kg/m32.混合比：濕空氣中水汽的質(zhì)量與濕空氣中干空氣質(zhì)量的比值。ρv＝———m水汽Vm水汽m干空氣r＝————3.比濕：濕空氣中水汽的質(zhì)量與濕空氣總質(zhì)量的比值。=0.622e/P

4、露點溫度（Td）定義：對于含有水汽的濕空氣，在不改變氣壓和水汽含量的情況下，降低溫度而使空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時的溫度。水汽含量越高，露點越高EeTTTdeE（T,e）相對濕度參量1、相對濕度（f）定義：空氣的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的百分比值。相對濕度越大，空氣越接近飽和，相對濕度越小，空氣越不飽和注意：相對濕度的大小只能表示空氣距離飽和的相對程度，不能反映實際水汽含量的大小。2.露點溫度差未飽和濕空氣的溫度與飽和濕空氣的溫度差（T-Td

）（T-Td

）>0為未飽和狀態(tài)（T-Td

）=0為飽和狀態(tài)（T-Td

）<0為過飽和狀態(tài)（T-Td

）越小，空氣越接近飽和從物理學(xué)的角度，通常用質(zhì)量、體積、溫度和壓強來表征大氣的物理狀態(tài)，這四個參量之間是相互聯(lián)系，相互影響、相互制約的。對于一定質(zhì)量的空氣，其體積、溫度和壓強之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，例如，一個小空氣塊做上升運動時，隨著高度的增大，其所受到的環(huán)境大氣的壓力減小，氣塊的體積發(fā)生膨脹，壓強減小，同時由于體積膨脹做功，消耗內(nèi)能，氣塊的溫度降低。1.4空氣的狀態(tài)方程兩個簡單的實驗----兩個基本的定律：波意耳實驗：在溫度一定下：V與P成反比P=K1/VK1為常數(shù)查理氏實驗在氣壓一定時，體積的變化決定于溫度：V=K2T1.理想空氣狀態(tài)方程大量實驗證明，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=常量可見：T一定時，P與ρ成正比；ρ一定時，P與T成正比。分子運動論：氣壓大小決定于器壁單位面積上單位時間內(nèi)受到的碰撞次數(shù)及每次碰撞的平均動能大小。

ρ大，分子數(shù)量多，碰撞次數(shù)多，P大；T高，分子平均動能大，P大。PV=mM·R*TR=R*Mρ=MVP=ρRT由于干空氣的各種氣體的比例是固定，它的密度可表示成各種氣體的密度的和。根據(jù)道爾頓氣體分壓定律：互不起化學(xué)變化的成分混合而成的氣體，其氣體的總壓強等于個種成分氣體的分壓強之和。2.干空氣狀態(tài)方程P=ρdRdTMd=28.964g/molRd=R*/Md=8.31/28.97=287J/Kg·K三、虛溫與濕空氣的狀態(tài)方程q為比濕令Tv=(1+0.608q)T稱為虛溫。濕空氣的狀態(tài)方程為：三、虛溫與濕空氣的狀態(tài)方程Tv=(1+0.608q)T所謂虛溫（virtualtemperature），它是指混合比濕為q的濕空氣變成同樣壓強和同樣比容的干空氣時的假想溫度。Tv>TTv/T≈1重難點問題1.三種溫標(biāo)的含義及之間的轉(zhuǎn)換2.壓高公式3.濕度的多種參量的熟悉掌握4.空氣狀態(tài)方程公式的推導(dǎo)以及熟練運用問題思考?xì)鈮旱亩x、單位？標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？壓高公式？溫度的定義、單位及轉(zhuǎn)換？濕度的幾種定義、單位？大氣緯向平均溫度隨緯度、高度分布的特征？理想氣體、干空氣、濕空氣的狀態(tài)方程？知識圖解濕度參量水汽壓、飽和水汽壓相對濕度露點溫度飽和差比濕混合比絕對濕度溫標(biāo)絕對溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)空氣狀態(tài)方程理想空氣狀態(tài)方程干空氣狀態(tài)方程濕空氣狀態(tài)方程參考資料主要是課本