大氣物理空氣狀態(tài)方程（課堂PPT）

1、12在氣象學(xué)上，大氣的物理性狀主要以在氣象學(xué)上，大氣的物理性狀主要以和和來表征。來表征。3 氣溫 氣壓 溫度 風(fēng)云能見度降水41.氣溫定義：大氣的冷大氣的冷熱熱程度的物理量程度的物理量。5T6A A絕對溫標(biāo)（T）B B攝氏溫標(biāo)（t）C C華氏溫標(biāo)（F）7我國我國溫度溫度極值極值2 2請?jiān)谶@里輸入您的標(biāo)題氣溫差異為什么氣溫差異為什么這么大這么大8大氣溫度的時(shí)間變化，大氣溫度的時(shí)間變化，包括由地球的自轉(zhuǎn)和公包括由地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)引起的氣溫周期性變轉(zhuǎn)引起的氣溫周期性變化，以及由大氣運(yùn)動(dòng)引化，以及由大氣運(yùn)動(dòng)引起的非周期性變化。起的非周期性變化。9氣溫周期變化日較差隨緯度增高日較差隨緯度增高而減少，隨海

2、拔高而減少，隨海拔高度增加而減少；晴度增加而減少；晴天大陰天?。幌募咎齑箨幪煨?；夏季大冬季?。淮箨懘蟠蠖拘?；大陸大海洋小。海洋小。年較差隨緯度增高而增大，年較差隨緯度增高而增大，隨海拔高度增加而減少；隨海拔高度增加而減少；大陸大海洋?。粌?nèi)陸大沿大陸大海洋?。粌?nèi)陸大沿海小。海小。氣溫的年變化反映了氣候氣溫的年變化反映了氣候上的冷暖，是劃分氣候季上的冷暖，是劃分氣候季節(jié)的重要指標(biāo)。節(jié)的重要指標(biāo)。10是由于大規(guī)模的氣流交替而引起的。是由于大規(guī)模的氣流交替而引起的。氣溫非周期變化氣溫非周期變化11氣壓就是指大氣的壓強(qiáng)，任意高度上的氣壓值氣壓就是指大氣的壓強(qiáng)，任意高度上的氣壓值等于單位面積上所承受的大

3、氣柱的重量。等于單位面積上所承受的大氣柱的重量。一般用一般用p來表示。來表示。12托里拆利實(shí)驗(yàn)托里拆利實(shí)驗(yàn) 大氣壓強(qiáng)的大小大氣壓強(qiáng)的大小 ：由于由于P氣氣=P水水=水水gh水水，而而水太小，需水太小，需h水很大，玻水很大，玻璃管的長度有限，改用增大璃管的長度有限，改用增大液，減小液，減小h液的方法，取液的方法，取液液很大的液體很大的液體水銀來測大水銀來測大氣壓的大小。氣壓的大小。13當(dāng)選定溫度為當(dāng)選定溫度為 0 ，緯度為，緯度為 45的海平面時(shí)，氣的海平面時(shí)，氣壓為壓為 1013.25 hPa，稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。，稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 在氣象和工程中還常用在氣象和工程中還常用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大

4、氣壓（atm）作）作為壓力單位，為壓力單位， 即即 1atm = 1013.25 hPa。14氣壓隨高度的變化P=g dz海拔越高，氣壓越低海拔越高，氣壓越低甲甲1000m3000m乙乙151000hpa( (海平面）海平面） 850hpa(1500m(1500m） 700hpa(3000m） 500hpa(5500m(5500m） 300hpa(9000m(9000m） 16氣壓不僅與高度有關(guān)，而且與空間位置、氣壓不僅與高度有關(guān)，而且與空間位置、時(shí)間也有關(guān)。時(shí)間也有關(guān)。 一般在高緯度氣壓高，而低緯度氣壓低；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

5、有非并且，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。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常現(xiàn)象，如這些非周期變化將產(chǎn)生不同的天氣和氣候異常現(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，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。而后有寒潮的到來。17n日變化日變化n單單峰峰n最大值出現(xiàn)在清晨最大值出現(xiàn)在清晨n最小值出現(xiàn)在午后最小值出現(xiàn)在午后n雙雙峰峰n最大值出現(xiàn)在最大值出現(xiàn)在910點(diǎn)、點(diǎn)、2122點(diǎn)點(diǎn)n最小值出現(xiàn)在最小值出現(xiàn)在34點(diǎn)、點(diǎn)、1516點(diǎn)點(diǎn)n三三峰峰n年變化年變化n大陸上最大值出現(xiàn)在冬季，最小值出現(xiàn)在夏季大陸上最大值出現(xiàn)

6、在冬季，最小值出現(xiàn)在夏季n海洋上最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季海洋上最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季n高山上最大值出現(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181920 飽和空氣：飽和空氣： 在溫度一定情況下，單位體積空氣中的水汽量有在溫度一定情況下，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(shí)的空氣稱飽和空氣。飽和狀態(tài)，這時(shí)的空氣稱飽和空氣。 飽和水汽壓（飽和水汽壓（E E）：）： 飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓（飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓（E），也叫最），也叫最大水氣壓，因?yàn)槌?/p>

7、過這個(gè)限度，水氣就要凝結(jié)。大水氣壓，因?yàn)槌^這個(gè)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水汽含量沒有達(dá)到極限的空氣稱為未飽和濕空氣，其濕空氣，其 實(shí)際水汽壓為實(shí)際水汽壓為e2122絕對濕度參量1絕對濕度絕對濕度 單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量 單位：單位：kg/m32.23dwwmmmqT Td d24相對濕度參量%100Eef25TdTdTdTdTd26從物理學(xué)的角度，通常用質(zhì)量、體積、溫度和壓強(qiáng)來表征大氣的物理狀態(tài)，這四個(gè)從物理學(xué)的角度，通常用質(zhì)量、體積、溫度和壓強(qiáng)來表征大氣的物理狀態(tài)，這四個(gè)參量之間是相互聯(lián)系，相互影響、相互制約的。參量之間

8、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(qiáng)之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，對于一定質(zhì)量的空氣，其體積、溫度和壓強(qiáng)之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，例如，一個(gè)小空氣塊做上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨著高度的增大，其所受到的環(huán)境大氣的壓力例如，一個(gè)小空氣塊做上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(qiáng)減小，同時(shí)由于體積膨脹做功，消耗內(nèi)能，氣塊減小，氣塊的體積發(fā)生膨脹，壓強(qiáng)減小，同時(shí)由于體積膨脹做功，消耗內(nèi)能，氣塊的溫度降低。的溫度降低。1.41.4空氣的狀態(tài)方程空氣的狀態(tài)方程27兩個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)兩個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)-兩個(gè)基本的定律：兩個(gè)基本的定律： 波意耳實(shí)驗(yàn)：波意耳實(shí)

9、驗(yàn)： 在溫度一定下：在溫度一定下： V與與P成反比成反比 P=K1/V K1為常數(shù)為常數(shù)28 查理氏實(shí)驗(yàn)查理氏實(shí)驗(yàn) 在氣壓一定時(shí)，體積在氣壓一定時(shí)，體積 的變化決定于溫度：的變化決定于溫度： V=K2T291.理想空氣狀態(tài)方程大量實(shí)驗(yàn)證明，常溫常壓下，一定質(zhì)量氣體的大量實(shí)驗(yàn)證明，常溫常壓下，一定質(zhì)量氣體的P乘以乘以V，再除以，再除以T，其商不變：，其商不變：P1V1/T1=P2V2/T2=PnVn/Tn，即即PV/T=常量常量可見：可見：T一定時(shí)，一定時(shí)，P與與成正比；成正比； 一定時(shí)，一定時(shí)，P與與T成正比。成正比。分子運(yùn)動(dòng)論分子運(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：氣壓大小決

10、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。的碰撞次數(shù)及每次碰撞的平均動(dòng)能大小。 大，分子數(shù)量多，碰撞次數(shù)多，大，分子數(shù)量多，碰撞次數(shù)多，P大；大； T高，分子平均動(dòng)能大，高，分子平均動(dòng)能大，P大。大。PV=mMR*TR=R*M=MVP= RT30 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(qiáng)等于個(gè)種成分氣體的分壓強(qiáng)之和。312.干空氣狀態(tài)方程干空氣狀態(tài)方程 P= dRdT Md=28.964g/mol Rd=R*/Md=8.31/28.97 =287 J/KgK3

11、2三、虛溫與濕空氣的狀態(tài)方程 q為比濕為比濕 令令 Tv = (1+0.608q)T 稱為虛溫。稱為虛溫。 濕空氣的狀態(tài)方程為：濕空氣的狀態(tài)方程為：TqRpd)608.01 ( vdTRp33三、虛溫與濕空氣的狀態(tài)方程 Tv = (1+0.608q)T 所謂虛溫（所謂虛溫（virtual temperature），它是指混合比），它是指混合比濕為濕為q的濕空氣變成同樣壓強(qiáng)和同樣比容的干空氣的濕空氣變成同樣壓強(qiáng)和同樣比容的干空氣時(shí)的假想溫度。時(shí)的假想溫度。 Tv T Tv/T134重難點(diǎn)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(yùn)用35n氣壓的定義、單位？標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？壓高公式？氣壓的定義、單位？標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？壓高公式？n溫度的定義、單位及轉(zhuǎn)換？溫度的定義、單位及轉(zhuǎn)換？n濕度的幾種定義、單位？濕度的幾種定義、單位？n大氣緯向平均溫度隨緯度、高度分布的特征？大氣緯向平均溫度隨緯度、高度分布的特征？n理想氣體、干空氣、濕空氣的狀態(tài)方程？理想氣體、干空氣、濕空氣的狀態(tài)方程？36知識圖解溫標(biāo)絕對溫標(biāo)攝氏溫