陸地表層作業(yè)一參考答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——陸地表層作業(yè)一參考答案作業(yè)一參考答案

1、假定，你的外表面溫度為28℃，求你向外發(fā)射的輻射能(輻射出射度)。假使你身處一房間內(nèi)，房間墻壁溫度為20℃，求你身體外表接受到的輻射能(輻照度)是多少(假設(shè)輻射在空氣中的傳播過(guò)程中沒(méi)有衰減)。求在這種環(huán)境中，你身體損失的輻射能。設(shè)身體表面發(fā)射率為0.97，墻壁發(fā)射率為1。解：①求身體發(fā)射的輻射通量：

?身???T4?0.97?5.67?10?8(Wm?2K?4)?(273?28)4(K)?451.5(Wm?2)

②求身體外表面接收的能量

身體表面接收的能量等于輻射到身體表面的能量與身體的接收率的乘積。而輻射到身體的能量來(lái)自于墻壁發(fā)射處的能量，即：

?墻???T4?1?5.67?10?8(Wm?2K?4)?(273?20)4(K)?417.9(Wm?2)

根據(jù)Kirchhoff定律，物體的吸收率與發(fā)射率相等，人體的吸收率等于發(fā)射率，為0.97。則，人體接收的輻射能為：

?吸????墻?0.97?417.9?405.4(Wm?2)

③求人體損失的能量

?損??吸??身?405.4?451.5??46.1(Wm?2)

即人體損失能量的速率為46.1Wm-2。

2、比較空氣溫度為0℃時(shí)，晴朗天氣和完全陰天下空氣發(fā)射的輻射能。計(jì)算陰天的夜晚地面相較晴天額外接收的能量是多少。

解：①計(jì)算晴天下空氣發(fā)射的輻射能晴天下的空氣發(fā)射率為

?ac?9.2?10?6Ta2?9.2?10?6(273?0)2?0.686

則晴天下天空發(fā)射的輻射能為：

?晴??ac?T4?0.686?5.67?10?8?(273?0)4?216.1(Wm?2)

②計(jì)算全陰天下天空發(fā)生的輻射能

全陰天下天空云量百分比為1，則陰天下天空的發(fā)射率為：

?a?(1?0.84?1)??ac?0.84?1?0.95

則陰天下天空發(fā)射的輻射能為：

?陰??a?T4?0.95?5.67?10?8?(273?0)4?299.2(Wm?2)

③在野外，地面在陰天接收到的來(lái)自天空的輻射比在晴天的輻射要多，額外接收的能量為兩者之差：

???陰??晴?299.2?216.1?83.1(Wm?2)

3、計(jì)算在晴天狀況下某一片袒露土壤的凈輻射通量，已知太陽(yáng)高度角為15o，海拔高度1200m，空氣溫度18℃，土壤表面溫度22℃，土壤反照率設(shè)為0.15。

解：根據(jù)定義，某片區(qū)域所獲得的凈輻射是向下的太陽(yáng)輻射，向上的太陽(yáng)輻射，向下的地面長(zhǎng)波輻射和向上的地面長(zhǎng)波輻射的相互差值，即：

Rn?S??S??L??L?

分別估算輻射的這個(gè)分量，就能求得凈輻射。第一步：求向下的短波（太陽(yáng)）輻射

St?Sb?Sd?Spcos??Sd?Sp0?cos??0.3(1??)Sp0cos?路徑長(zhǎng)度，由下式計(jì)算：

mm

其中，Spo為太陽(yáng)常數(shù)，τ為大氣透明度，設(shè)為0.7，ψ為太陽(yáng)天頂角，根據(jù)題目條件，為75°，m為大氣

?1202301.3?exp()pa8200?3.3m??101.3cos?101.3?cos(75?)則總的向下太陽(yáng)短波輻射為：

St?Sp0?mcos??0.3(1??m)Sp0cos??1360?0.73.3?cos(75?)?0.3?(1?0.73.3)?1360?cos(75?)?182.8(Wm?2)其次步：求向上的太陽(yáng)短波輻射

Sr??sSt?0.15?182.8?27.4(Wm?2)

第三步：求向下的長(zhǎng)波輻射

向下的長(zhǎng)波輻射即為空氣對(duì)地面的輻射通量：

Li??ac?Ta4

其中，空氣發(fā)射率為：

?ac?9.2?10?6Ta2?9.2?10?6(273?18)2?0.779

因此，向下的長(zhǎng)波輻射應(yīng)當(dāng)為：

Li??ac?Ta4?0.779?5.67?10?8?(273?18)4?316.7(Wm?2)

第四步：求向上的長(zhǎng)波輻射

Le??s?Ts4?(1??s)Li?0.98?5.67?10?8?(273?22)4?(1?0.98)?316.7?427.1(Wm?2)第五步：求土壤表面獲得的凈輻射

Rn?St?Sr?Li?Le?182.8?27.4?316.7?427.1?45(Wm?2)

4、假定春小麥開(kāi)花所需要的大于3℃以上積溫為900℃?d。假使春小麥?zhǔn)钦Ｔ诘?19日（日序數(shù)）種植，請(qǐng)根據(jù)下表中的天氣數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)春小麥的開(kāi)花日期。假使種植日期延誤到第150日，判斷開(kāi)花期會(huì)推遲到哪一天？（下表中，Tx指最高溫，Tn指最低溫）解：（計(jì)算過(guò)程略）

正常開(kāi)花期為第201天。推遲播種后，開(kāi)花期為第215天。

作業(yè)二參考答案

1、干濕表測(cè)得的空氣溫度為34℃，濕球溫度為22℃。求空氣的實(shí)際水汽壓、水汽摩爾比、露點(diǎn)溫度、相

對(duì)濕度和飽和差。海拔高度為1200m。解：①求大氣壓

??A???1200?pa?101.3exp???101.3*exp???101.3*0.86?87.12(kPa)?8200??8200?②求溫度為34℃（Ta）時(shí)的飽和水汽壓

?bTa??17.502*34??es(Ta)?aexp??0.611*exp???5.32(kPa)?T?c??34?240.97??a?③求溫度為22℃（Tw）時(shí)的飽和水汽壓

?bTw??17.502*22??es(Tw)?aexp??0.611*exp???2.64(kPa)?T?c?22?240.97???w?④求空氣的實(shí)際水汽壓

ea?es(Tw)??pa(Ta?Tw)?2.64?0.000667*87.12*(34?22)?1.94(kPa)⑤求水汽摩爾比濃度

Cv?nvea1.94???0.022(mol/mol)napa87.12cln(eaa)240.97ln(1.940.611)??16.4（℃）

b?ln(eaa)17.502?ln(1.940.611)⑥求露點(diǎn)溫度

Td?⑦求相對(duì)濕度

hr?ea1.94??0.36es(Ta)5.32⑧求飽和差

D?es(Ta)?ea?5.32?1.94?3.38(kPa)

2、單位換算：將空氣定壓比熱cp（29.3Jmol-1K-1）換算為單位Jkg-1℃-1表示的值，將汽化潛熱λ（44kJmol-1）換算為單位Jkg-1表示的值

解：此題的單位換算，實(shí)際上是將量的單位mol換算為kg來(lái)表示，這類(lèi)換算就是用原單位除以物質(zhì)的分子量（摩爾質(zhì)量）（單位是kg/mol）。

另外，對(duì)于溫度單位K和℃，二者存在一個(gè)273的數(shù)量上的差值，但對(duì)于每1K或每1℃的變化，二者在度量上是一樣的，及1K-1=1℃-1則有：

29.3Jmol?1K?1cp?29.3JmolK??1011.4Jkg?1K?1?1011.4Jkg?1?C?1?3?128.97?10kgmol?1?1其中28.97×10-3為空氣的摩爾質(zhì)量。

44000Jmol?1?16?1??44kJmol??2441731Jkg?2.44?10Jkg?3?118.02?10kgmol?1其中18.02×10-3為水的摩爾質(zhì)量

3、你決定在一個(gè)0.1m3的容器內(nèi)標(biāo)定一個(gè)相對(duì)濕度傳感器(相對(duì)濕度0.5)，假定沒(méi)有水汽被容器壁吸收，在容器內(nèi)空氣溫度分別為10℃和40℃狀況下，你需要向容器中注入多少的水汽才能滿(mǎn)足標(biāo)定的要求解：①當(dāng)容器內(nèi)空氣溫度為10℃時(shí)，為標(biāo)定傳感器，容器內(nèi)的實(shí)際水汽壓必需是：

ea?hr?es(10)

可以計(jì)算10℃時(shí)的空氣飽和水汽壓約為1.23kPa（此處省略計(jì)算過(guò)程）。則實(shí)際水汽壓應(yīng)當(dāng)為：

ea=0.5×1.23=0.62(kPa)＝620(Pa)根據(jù)普適氣體狀態(tài)方程，有：

eaV?nvRT?nv?eaV620*0.1??0.026(mol)RT8.31*(273?10)nv為容器中應(yīng)當(dāng)有的水汽摩爾數(shù)量，換算為質(zhì)量單位，則為mv=nv×M=0.026×18.02=0.47(g)

即，當(dāng)容器內(nèi)溫度為10℃，應(yīng)注入0.47g的水才能滿(mǎn)足儀器標(biāo)定的要求②當(dāng)容器內(nèi)空氣溫度為40℃時(shí)，為標(biāo)定傳感器，容器內(nèi)的實(shí)際水汽壓必需是：

ea?hr?es(40)

可以計(jì)算40℃時(shí)的空氣飽和水汽壓約為7.38kPa（此處省略計(jì)算過(guò)程）。則容器內(nèi)的實(shí)際水汽壓應(yīng)當(dāng)為

ea=0.5×7.38=3.69(kPa)＝3690(Pa)根據(jù)普適氣體狀態(tài)方程，有：

eaV?nvRT?nv?eaV3690*0.1??0.142(mol)RT8.31*(273?40)nv為容器中應(yīng)當(dāng)有的水汽摩爾數(shù)量，換算為質(zhì)量單位，則為mv=nv×M=0.142×18.02=2.56(g)

即，當(dāng)容器內(nèi)溫度為40℃，應(yīng)注入2.56g的水才能滿(mǎn)足儀器標(biāo)定的要求

4、你呼出的空氣在體溫37℃下為飽和空氣，假使你吸入的空氣溫度為20℃，相對(duì)濕度為0.2，你每分鐘呼吸15次，每次吸入空氣體積1升。假定你沒(méi)有其他的水分損失，計(jì)算每天你需要喝多少杯水(每杯250ml)來(lái)補(bǔ)充人體的損失。解：①求每次呼出的水汽量

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有：

es(37)V?n1RT1

其中es(37)為37℃下飽和水汽壓，V為呼出空氣體積（1升，即10-3m3），n1為呼出的水汽摩爾數(shù)，T1為水汽溫度。

則每次呼出的水汽摩爾數(shù)為：

es(37)V6280?10?3n1???2.438?10?3(mol)

RT18.31?(273?37)②求每次吸入的水汽量

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有：

eaV?n2RT2

其中ea為空氣實(shí)際水汽壓，V為吸入空氣體積（1升，即10-3m3），n2為吸入的水汽摩爾數(shù)，T2為空氣溫度。其中：

ea?hr?es(20)?0.2?2.34?0.468(kPa)

則每次吸入的水汽摩爾數(shù)為：

eaV468?10?3n2???0.192?10?3(mol)

RT28.31?(273?20)③求每次損失的水汽量

設(shè)每次呼吸損失的水汽摩爾數(shù)為n，則：

n?n1?n2?(2.438?0.192)?10?3?2.246?10?3(mol)

④求一天損失的總水量

設(shè)一天總的水分損失摩爾數(shù)為n總

n總?24?60?15?2.246?10?3?48.514(mol)

⑤求需要補(bǔ)充的杯數(shù)將水量換算為質(zhì)量來(lái)表達(dá)，則總損失水量為：

m總?n總?Mv?48.514?18.02?874.22(g)

已知水的密度為1g/mL

則損失的水的總體積為：V＝874.22/1=874.22(mL)所需要補(bǔ)充總的杯數(shù)為：

n杯?874.22?3.49(杯)

2505、假使葉片的總水勢(shì)為－700Jkg-1,溶質(zhì)勢(shì)為-1200Jkg-1,求葉肉細(xì)胞的膨壓。

解：