Основы термодинамики атмосферы
DESCRIPTION
Основы термодинамики атмосферы. Пеле – богиня огня и вулканов, Гавайи. Основные понятия термодинамики. Система Параметры и функции состояния Термодинамическое равновесие Температура Работа, Энергия Тепло, Теплоемкость Термодинамические процессы К.П.Д Энтропия. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/1.jpg)
Основы термодинамики атмосферы
Пеле – богиня огня и вулканов, Гавайи
![Page 2: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/2.jpg)
Основные понятиятермодинамики
Система Параметры и функции состояния Термодинамическое равновесие
Температура Работа, Энергия
Тепло, Теплоемкость Термодинамические процессы
К.П.Д Энтропия
![Page 3: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/3.jpg)
Термодинамическое равновесие
Говоря о равновесии в системах, нужно точно установить о какой конкретной системе идет речь.
Классическая термодинамика изучает три вида систем ═> изолированные, замкнутые и открытые
Для метеорологии важны системы а) газ в оболочке б) газ в оболочке в
поле силы тяжести
![Page 4: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/4.jpg)
Термодинамические диаграммы – средство представления функций состояния через параметры состояния
P, T, V - Параметры состояния
Для идеального газа PV=RT ‑ связь
Поэтому любая пара (T, V), (P, T), (P,V) может полностью описать состояние термодинамической системы
Все термодинамические процессы могут быть изображены на термодинамических диаграммах
![Page 5: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/5.jpg)
Температура – новый параметр состояния У механической системы существуют
внешние параметры. Они описывают положение в пространстве и изменения (механика-координаты, термодинамика –объем, давление)
При термодинамическом равновесии состояние системы определяется этими внешними параметрами и еще одним параметром - температурой Т
Температура во всей термодинамической системе должна быть одинакова
![Page 6: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/6.jpg)
Температура( «0» закон термодинамики)
Отличие температуры, например, от массы. Два тела с одинаковыми массами при сложении дадут тело с удвоенной массой. Но два тела с одинаковыми температурами при сложении образуют тело с той же температурой.
Другая формулировка: если температуры двух тел порознь равны температуре третьего, то эти тела имеют одинаковую температуру.
Это обоснование возможности измерений
![Page 7: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/7.jpg)
Максвелл: температуры - мера внутренней кинетической энергии молекул тела (½ М v2=3/2 kT)
Джеймс Кларк Максвелл
![Page 8: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/8.jpg)
Функциями состояния являются разными энергетическими величинами
Мы изучаем несколько:
потенциальную энергию,
кинетическую энергию
работу, внутреннюю
энергию (тепло)
Все они измеряются В джоулях (1Дж = 1Н·1м)
![Page 9: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/9.jpg)
Потенциальная энергия
Потенциальная энергия элементарной системы (Лазарь Карно)
d Ф = ρ g dz
Это мера способности тела совершить работу под действием силы тяжести.
![Page 10: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/10.jpg)
Кинетическая энергия Кинетическая
энергия (Лагранж) d K = ρ V2/2 dz
Это мера способности тела совершить работу за счет движения
Полная механическая энергия должна сохраняться:
d(K+Ф)=0Жозеф Луи Лагранж
![Page 11: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/11.jpg)
Работа Работа совершаемая элементарной
системой (Ренкин)
dW = p dV (δ W = p dV) Важно: 1) Работа расширения
атмосферы в пустоту равна нулю, так как внешнее тело (космос) не перемещается. 2) Работа совершается а не
существует в теле (Когда человек работает, он тратит энергию пищи, но после обеда нельзя измерить сколько работы я накопил!)
Уильям Джон Ренкин
![Page 12: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/12.jpg)
Тепло Тепло (Бойль, Лавуазье,
Румфорд, Джоуль, Клаузиус)
d E = cv dT Тепло не является
субстанцией, но состоит в движении мельчайших частиц вещества (Клаузиус).
Тепло, как и работа, не может содержатся в теле, оно проявляется только в форме потока от системы к системе (нагревание или охлаждение).
Бенджамен Томсон, граф Румфорд(американец,
английский шпион, изобрел еще
кофеварку, полевую кухню, паровое
отопление).
![Page 13: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/13.jpg)
Теплоемкость, Q/T
Внутреняя энергия тела (теплота, содержащаяся в нем) выражается через температуру с помощью двух теплоемкостей
cP и cV
cP - cV = R - теорема Майера
dE = cV dT – калорическое
уравнение
![Page 14: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/14.jpg)
У газов различны Cv и Cp
Для воздуха теплоемкость при постоянном объеме
Cv=718 дж/кг/К Теплоемкость при постоянном
давленииCp=Cv+R = 1005 дж/кг/К
(помним, что R=287 дж/кг/К = 287 м2/с2/К)
![Page 15: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/15.jpg)
Основа закона сохранения энергии
Эквивалентность работы и тепла (Джоуль, Майер)
Нагрев 1 кг воды на 10К требует затраты 4,18 дж работы, т.е. эквивалентен такому
количеству энергии. Это – 1 калория
Джеймс Джоуль Роберт Майер
![Page 16: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/16.jpg)
Закон сохранения полной энергии системы (Гельмгольц, Клаузиус)
δδQQ = = dE + dE + δδWWδδQQ = = CCVVdT + PdVdT + PdV
δδQQ = = CCVVdT + (RdT-VdP)dT + (RdT-VdP)
δδQQ = = CCPPdT -VdPdT -VdP
Герман фон Гельмгольц Рудольф Клаузиус
![Page 17: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/17.jpg)
Справка: криволинейный интегралОпределение
Способы вычисления: формула Грина
Независимость от пути интегрирования: подынтегральное выражение – полный дифференциал некоторой функции F
( ) ( )
( ) ( )
l s
B B B
A A A
Q PPdx Qdy dxdy
x y
F FPdx Qdy dx dy dF F B F A
x y
![Page 18: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/18.jpg)
Изложение термодинамики по Клаузиусу см. учебник
Уметь объяснить ход рассуждений Клаузиуса с использованием полных дифференциалов
Понимать основные постулаты Определение теплоемкостей Теорему Майера(Переход к сопутствующему
документу ЛекцТермодин.doc)
![Page 19: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/19.jpg)
Виды термодинамических процессов:
Изобарический δQ = cP dT (dP =0 ) Изостерический δQ = cV dT (dV = 0) Изотермический δQ = PdV (dT = 0) Адиабатический δQ = 0 Политропный δQ = cQ dT (cQ ≠ cP )
δδQQ = = dE + dE + δδWW
δδQQ = = CCVVdT + PdVdT + PdV или или δδQQ = = CCPPdT -VdPdT -VdP
![Page 20: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/20.jpg)
Политропный процесс: тепло из вне пропорционально изменению температуры
в этом случае
или интегрируя получим
уравнение политропы Пуассона ,
где показатель политропы
RTC dT - dP Q, Q C dT
P PRT dT dP
C dT - dP C dT C C RP PP T P
ad lnT ln P
aT P
T P0 0
Ra
C CP
Величина С называется политропической теплоемкостью, но теплоемкостью в термодинамическом смысле не является. Это просто
коэффициент, характеризующий процесс нагрева
![Page 21: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/21.jpg)
Сухая адиабата – это частный случай политропы Пуассона, распространенный в метеорологии
адиабатический процесс
или интегрируя получим
уравнение политропы Пуассона или ,
1005 1 287где = =3,5 или = =0,286
287 1005
RTC dT - dP 0,
P PCRT dT dPPC dT - dP 0
P P R T Pk
d lnT ln P
k 1 / kP T T P
P T T P0 0 0 0
CPkR k
показатель адиабаты
Кривая, описывающая изменение температуры на термодинамической диаграмме при адаибатическом перемещении частицы воздуха часто называется сухой
адиабатой
![Page 22: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/22.jpg)
Сади Карно: самый эффективный процесс выполнения работы за счет тепла, возможный только при обратимом процессе
η - К.П.Д. цикла
η = (Q1-Q2)/Q1
или
η = (T1-T2)/T1
![Page 23: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/23.jpg)
Максимальный КПД атмосферной циркуляции
Средняя температура у Земли 288К
Разность температур экватор-полюс 40К
(Разность температур земля-тропопауза тоже около 40К)
КПД обратимой циркуляции за счет нагрева =40/288=13%
НО и такой КПД оказывается завышен, т.е. атмосферная тепловая машина сильно необратима. Реальный КПД меньше 2%
![Page 24: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/24.jpg)
Пример использования цикла Карно: вывод закона давления насыщения пара Клаузиуса-Клапейрона
См. описание мысленного эксперимента в сопутствующем документе ИзЛекц07.doc
п в п или
пп
1 1dE
R T dEdT A dE dE LdT2T Q L L L E E
R T1
Этот закон является теоретическим обоснованием формулы Магнуса!
![Page 25: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/25.jpg)
Метеорологическое приложение термодинамики
Фотографии Альфреда Вегенера
![Page 26: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/26.jpg)
В метеорологии применяется более сложная неравновесная термодинамика.
То есть предполагается, что все понятия и законы термодинамики применимы к бесконечно малым частицам атмосферного воздуха. Эти частицы считаются равновесными элементарными системами.
Взаимодействие между этими системами осуществляется путем переноса разных характеристик и изучается на базе механики сплошной среды.
В ее основе лежит понятие о
локальном термодинамическом равновесии атмосферы
![Page 27: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/27.jpg)
Каждая частичка воздуха – это равновесная термодинамическая система, вроде котельной, но между соседними нет равновесия
Все термодинамические характеристики атмосферы (например, температура и давление) относятся к точке
![Page 28: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/28.jpg)
Закон сохранения энергии в метеорологии применяется к
частице воздуха
Три эквивалентные формы УПТ
dQ = cV dT + PdV = =cP dT - VdP =
= cV (T/P dP + V/TdV) Наиболее часто используется dQ = cp dT-TdP/P
![Page 29: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/29.jpg)
Уравнение притока тепла служит для вычисления температуры воздуха и является неравновесным соотношением!
cp dT/dt - RT/P dP/dt = dQ/dt dQ/dt – притоки тепла
![Page 30: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/30.jpg)
Эффективность видов нагрева атмосферы
Солнце нагреет воздух Сев.Пол. На 100 за 3 мес
От почвы воздух нагреется на 100 за 6 часов
За счет адиабатического подъема в облаке температура меняется на 100
менее, чем за 10 минут
![Page 31: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/31.jpg)
Адиабатический процесс подъема/спуска:
- самый эффективный регулятор температуры воздуха
Свойство 1dQ= cP dT - dP/ρ= 0
cP dT/dz- 1 /ρ dP/dz= 0 и (- 1 /ρ dP/dz)=g
отсюда cP dT/dz + g =0
и dT/dz =- g/ cP =-0,01 0С/м При адиабатическом процессе подъем частицы
ведет к ее охлаждениюА опускание частицы - к нагреву
Изменение температуры при изменении высоты постоянно и равно 10 С/км
dQ = 0
![Page 32: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/32.jpg)
И наоборот: нагрев (охлаждение) изолированной частицы ведет к появлению в ней силы Архимеда, а значит ускорения
1
1 1
1
1
На частицу действуют:
1) ее вес
2) Сила Архимеда (вес вытесненного
окружающего воздуха)
Тогда ускорение частицы равно:
Поскольку давления равны, то
, а знач
P V g
A V g
V g V gA Pa g
m V
T
T
1ит, T T
a gT
1
0 0
Если на исходном уровне
температуры одинаковы, то
( ) ( )
Тa
a
T Ta g
TT z T z
g
a g zT
![Page 33: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/33.jpg)
В частице и окружающем воздухе температура падает с разной скоростью
Из-за этого частица либо теряет плавучесть, либо приобретает плавучесть
Если , то при 0 (частица всплывает),
а при 0 (частица тонет)
aa
a
a g z aT
a
![Page 34: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/34.jpg)
Если сила Архимеда тормозит частицу, атмосфера называется устойчивой
Если сила Архимеда ускоряет частицу, атмосфера называется неустойчивой
![Page 35: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/35.jpg)
Конвекция – это циркуляция, вызываемая всплытием перегретых частиц воздуха и опусканием переохлажденных
![Page 36: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/36.jpg)
Примеры адиабатических процессов в атмосфере: Конвекция и Фён
Конвективный подъемИ охлаждение воздуха
Фен: подъем воздуха на горус охлаждением и выпадением осадков,
А затем опускание и нагрев
![Page 37: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/37.jpg)
Вот почему так называютсясостояния частицы:
![Page 38: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/38.jpg)
Адиабатический процесс dQ = 0 Свойство 2
dQ/T = cP dT/T - RdP/P= 0
cP dT/T- RdP/P= cP(dlnT/T0–R/ cP dlnP/P0) =
= cP [dln(T/T0) – dln(P/P0)R/ cP] = 0
Отсюда при адиабатическом процессе(T/T0) = (P/P0)k
k = R/cP=0.286 Это уравнение Пуассона для адиабатыОно связывает изменения T и P.Любое изменение Р мгновенно отражается на Т
Симон Дени Пуассон
![Page 39: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/39.jpg)
Аэрологическая диаграмма – разновидность термодинамических диаграмм, служащих для описания энергетики процессов
Вид термодинамической диаграммы
Основные переменные – Т и Р
Кривая состояния – это для частицы
![Page 40: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/40.jpg)
На АД наносят кривые состояния и кривые стратификации
Ось абсцисс – температура Ось ординат функция
давления Специальные кривые
Сухая адиабата Влажная адиабата
Кривая состояние описывает изменения ТД
характеристик частицы при изменении ее высоты
Кривая стратификации – это график изменений ТД
характеристик атмосферы с высотой
![Page 41: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/41.jpg)
http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html
![Page 42: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/42.jpg)
Адиабатический процесс dQ = 0 Свойство 3 Потенциальная температура
dQ/T = cP dT/T - RdP/P= 0cP dT/T- RdP/P= cP(dlnT/T0–R/ cP dlnP/P0) =
= cP [dln(T/T0) – dln(P/P0)R/ cP] = cP d ln Θ,
Где Θ = T0(P0/P)k,
при k = R/cP = 0.286, P0 =1000 гПа
(величина Θ называется потенциальной температурой)
Она не меняется при адиабатическом процессе и на аэрологической диаграмме изображается прямой (сухой адиабатой)
![Page 43: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/43.jpg)
Запись уравнения притока тепла через потенциальную
температуру Θ: cPdlnΘ = dQ/T
Но частное от деления dQ/T есть полный дифференциал dS
функции S, называемой энтропией (постулат Клаузиуса)
![Page 44: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/44.jpg)
В метеорологии энтропией очень редко пользуются, заменяя через потенциальную температуру, но ее можно всегда вычислить
S = cP ln Θ= cP(dlnT–k dlnP) Размерность энтропии = размерности
теплоемкости [S] = [cP]=дж/кг/0К =м2/с2/0К
Именно энтропия позволяет оценить КПД систем
![Page 45: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/45.jpg)
Роль энтропии в метеорологии
II закон термодинамики: возможны (устойчивы) только такие состояния термодинамического равновесия частиц в атмосфере, при которых энтропия не убывает
dS ≥0 или dlnΘ ≥0 или dΘ ≥0 Отсюда: если возникли условия dΘ < 0, то
равновесие нарушается и эти условия ликвидируются (неустойчивость)
![Page 46: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/46.jpg)
Влажно-адиабатический процесс – модель образования облака
Это адиабатический подъем/спуск влажного насыщенного паром воздуха
По мере изменения давления происходят фазовые переходы (внутренний нагрев/охлаждение)
за счет фазовых переходов (знак минус!)
т.к. при конденсации пара становится меньше, но воздух получает тепло
уравнение влажноадиабатического процесса
RTC dT dP Q
P PQ Ldq (T )
w
RTC dT dP Ldq (T ) 0
P wP
![Page 47: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/47.jpg)
Влияние влажности воздуха на адиабатический процесс Сколько может сконденсироваться влаги в
насыщенном воздухе при изменении давления в частице (подъеме или опускании)?
п пп
dqR E dE dP L 1 R E(T )wq dq dT dP
2w wR P q E P P R PR Tw
![Page 48: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/48.jpg)
Влияние влажности воздуха на адиабатический процесс Как должна изменяться точка росы ненасыщенном
воздухе, чтобы при подъеме/опускании массовая доля пара не менялась?
п п п
2 2R T R T g R TdT 1 dT dT
dP L P g dz L P dz L R
Для температур от 273К до 300К только убывание температуры насыщенного водяного пара более, чем на 0,2К/100м гарантирует
возможность конденсации.
![Page 49: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/49.jpg)
Влияние влажности воздуха на адиабатический процессЕсли массовая доля водяного пара в воздушной частице
постоянна (тогда вертикальный градиент точки росы определяется формулой, выведенной выше), а сама
частица поднимается адиабатически (тогда температура частицы падает с градиентом, равным
сухоадиабатическому), то водяной пар в частице достигает состояния насыщения на высоте Hc,
называемой уровнем конденсации
00 0
п
0
( ) ,
,и ( ) ( )
( ) ,
a adP
c d c ca d
d d d d
gt z t z
t tCt H t H H
g R Tt z t z
L R
![Page 50: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/50.jpg)
Тем-ра смоч.термометра и психрометрическое ур-е На смоченном термометре выполняется равенство
теплосодержания реального воздуха и насыщенного воздуха при температуре смоченного термометра:
срT+Lq(Тd)=срTсм+Lq(Тсм) С учетом формул для насыщенного пара получается
нелинейное уравнение
tсм+A*E(tсм)=t+A*E(td)
A=(LR/cpP), E(t)=6,11*10^[at/(b+t)]
Это уравнение служит для расчета психрометрических таблиц и называется психрометрическим
![Page 51: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/51.jpg)
Влажноадиабатический процесс – подъем воздуха насыщенного паром с конденсацией, вызывающей нагрев
LdqdT dP Rw- ,T P C T C
P P
п
2 2
п
LqdT R dP L dT dP w-T C P R T T P C T
p p
R Lq TdT T wdP P
C L q R Tp w
1
2 21
п
Lq RTdT w
a wdzL q C R T
w p
пп
L 1 R E(T )dq dT dP
2w P R PR T
Уравнение притока тепла за счет конденсации при понижении давления
Количество тепла, выделяющегося в насыщенном воздухе при конденсации
Изменение температуры в частице насыщенной паром при понижении давления
с конденсацией
Влажноадибатический градиент температуры – показатель ее падения с
высотой в насыщенной частице
![Page 52: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/52.jpg)
Свойства влажноадиабатического градиента
1
2 21
п
Lq RTdT w
a wdzL q C R T
w p
Сильно зависит от температуры частицы и давления на высоте ее нахождения
В нижней тропосфере он существенно меньше сухоадиабатического
С высотой он растет и в верхней тропосфере сравнивается с сухоадиабатическим
Именно эти свойства определяют положение облака !
![Page 53: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/53.jpg)
Схема образования кучевых облаков
![Page 54: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/54.jpg)
Анализ образования облака по АД
![Page 55: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/55.jpg)
Самостоятельное задание: Указать на АД, где уровень конденсации Подниматься по ВлАдиабате до уровня ее
пересечения с кривой стратификации – это верхняя граница облаков
Указать уровень неустойчивости нисходящих токов, откуда могут выпадать осадки
Определить возможную температуру осадков на земле
Не понял? Задавай вопрос до того, как начну справшивать я!
![Page 56: Основы термодинамики атмосферы](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a07550346895da1d42a/html5/thumbnails/56.jpg)
По этому Адресу
находятсяДанные
Радиозондов(Вайоминг,
США)
http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html