1、大气的绝热过程 (1)热力学第一定律 大气中的热力学过程遵循热力学第一定律,即能量守恒定律, 表示加于任一封闭物系(气体)的热量ρ等于该物系内能的变化U 和物系对外所做的功W,即 △O=△U+△W 在无非膨胀功时,其微分表达式为 do=C.dr+Pdv 将状态方程P=R代入上式,并取C-C,=R,则上式写成 dp lo=C. dT-RT P 变形为: rt dP dT=-+ 式中:dQ加入物系的热量;R一气体常数:Cp一恒压比
1、大气的绝热过程 （1）热力学第一定律 大气中的热力学过程遵循热力学第一定律，即能量守恒定律。 表示加于任一封闭物系（气体）的热量Q 等于该物系内能的变化U 和物系对外所做的功W ，即： Q = U + W 在无非膨胀功时，其微分表达式为： dQ = Cv dT + PdV -----------------① 将状态方程P V = RT 代入上式，并取Cp − Cv = R ，则上式写成 P dP dQ = Cp dT − RT -----------------② 变形为： P dP C RT C dQ dT p p = + -----------------③ 式中：dQ—加入物系的热量； R—气体常数； Cp—恒压比
(2)大气绝热过程 实际中大气中的变化是非绝热变化,但计算时我们近似认为 是绝热变化(气块在大气中的运动)。 原因有三:①空气的导热率较小,变化慢;②气块大气中运 动很快;③气压变化很大 大气的绝热方程: dtr dP 绝热:ΔQ=0,③式变为: 两边积分,得 ln ,RP 即有:T2(B)% TP 因Cp-Cv=R又Cp/Cv=K,对于空气K=1.404 于是得大气绝热方程: 0.288 T2 K T( P1
（2）大气绝热过程 实际中大气中的变化是非绝热变化，但计算时我们近似认为 是绝热变化（气块在大气中的运动）。 原因有三：①空气的导热率较小，变化慢；②气块大气中运 动很快；③气压变化很大。 大气的绝热方程： 绝热：Q = 0 ，③式变为： 两边积分，得 即有： 因 CP - CV = R 又 CP/CV = K，对于空气 K=1.404 于是得大气绝热方程： 1 2 1 2 ln ln P P C R T T P = P dP C R T dT P = CP R P P T T = 1 2 1 2 0.288 1 2 1 1 2 1 2 = = − P P P P T T K K
2、干绝热递减率 绝热垂直递减率(绝热直减率):气块在绝热过程中,垂直 方向上每升降单位距离时的温度变化值。(通常取100m) 单位:℃/100m 干绝热垂直递减率γ(干绝热直减率):干气块(包括未饱和 湿空气)在绝热过程中,垂直方向上每升降单位距离的温度变 化值。(通常取100米),根据计算,得到约为0.98℃/100m, 近似1℃/100m (1)准静力条件 绝热过程中气温、气压都是指大气中气块本身的特性,但是 对于气压而言,一般情况P尹P环,若过程进行的十分缓慢,可 使外界气压变化与系统内部气压变化充分平衡,每一瞬间外部 气压与内部气压看成是相等的,即P=P,这个条件称为准静 力条件。讨论的大多数过程我们认为满足准静力条件,即P=P
2、干绝热递减率： 绝热垂直递减率（绝热直减率）：气块在绝热过程中，垂直 方向上每升降单位距离时的温度变化值。（通常取100m）， 单位：℃/100m。 干绝热垂直递减率γd（干绝热直减率）: 干气块（包括未饱和 湿空气）在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离的温度变 化值。（通常取100米），根据计算，得到γd约为0.98℃/100m， 近似1℃/100m。 （1）准静力条件 绝热过程中气温、气压都是指大气中气块本身的特性，但是 对于气压而言，一般情况P≠P环，若过程进行的十分缓慢，可 使外界气压变化与系统内部气压变化充分平衡，每一瞬间外部 气压与内部气压看成是相等的，即P=P环，这个条件称为准静 力条件。讨论的大多数过程我们认为满足准静力条件，即P=P′
(2)干绝热直减率a dT dT 定义:y4 g P T′一气块温度;T一环境温度。实际中,T′与T之差不超过10℃, T′/T≈1。实际中T′与T之差不超过10℃,T′/≈1 推导过程如下 根据热力第一定律,导出绝热过程方程式为: dtr dp 又气压随高度变化规律:dP P g→dP 8 又理想气体状态方程:P=R7→P=pR7 将②③代入①,则得:d8 dz dT r d g dz
（2）干绝热直减率 γd 定义： P d C g dZ dT dZ dT = − − ' T′—气块温度； T —环境温度。实际中，T′与T之差不超过10℃， T′/T≈1。实际中 T′与 T 之差不超过 10℃，T′/T≈1。 推导过程如下： 根据热力第一定律，导出绝热过程方程式为： ……① 又气压随高度变化规律： ……② 又理想气体状态方程： ……③ 将②③代入①，则得： P dP C R T dT P = g dP gdZ dZ dP = − = − PV = RT P = RT C p g dZ dT = − P d C g d Z d T = −
秦干绝热:气团是未饱和状态,不会有状态的变化,负号 “—”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度的升高而降低, 若不计高度、纬度影响,取g-9.18m/s?,Cp=10048J/(KgK)则 Y=0.98K/100m≈1K/100m。表示干空气在作干绝热上升(或下 降)运动时,每升高(或下降)100m,温度降低(或升高) 1℃C。 (3)湿空气的绝热变化 湿空气团作绝热升降时情况较复杂,在升降过程中若无相变 化,其温度直减率和干绝热直减率一样,每升降100m,温度变 化1℃;若有相变化,每升高100m,温度变化小于1℃。湿空气 上升达到饱和状态并开始凝结的高度称为凝结高度,在凝结高 度以下,其温度变化同干空气一样;在凝结高度以上,温度变 化小于干空气的变化值,饱和空气每上升(或下降)单位距离 空气的温度变化,称为湿绝热递减率Yn,约为0.5℃/100m
干绝热：气团是未饱和状态，不会有状态的变化，负号 “—”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度的升高而降低， 若不计高度、纬度影响，取g=9.18m/s2 ，CP =1004.8J/(Kg·K)则 γd =0.98K/100m ≈1K/100m。表示干空气在作干绝热上升（或下 降）运动时，每升高（或下降）100m，温度降低（或升高） 1℃。 （3）湿空气的绝热变化 湿空气团作绝热升降时情况较复杂，在升降过程中若无相变 化，其温度直减率和干绝热直减率一样，每升降100m，温度变 化1℃ ；若有相变化，每升高100m，温度变化小于1℃。湿空气 上升达到饱和状态并开始凝结的高度称为凝结高度，在凝结高 度以下，其温度变化同干空气一样；在凝结高度以上，温度变 化小于干空气的变化值，饱和空气每上升（或下降）单位距离 空气的温度变化，称为湿绝热递减率γm，约为0.5℃/100m