1第三章大气中的水分详解.pptVIP

暖水面蒸发 通常情况下，水面蒸发作用增大空气湿度，但并不能使空气中的水汽产生凝结。因为靠近水面的空气接近饱和时，蒸发即基本停止。 当冷空气流经暖水面时，由于水面温度比气温高，暖水面上的饱和水汽压比空气的饱和水汽压大得多(t水面＞t气温，E暖水面＞E空气)，通过蒸发可使空气达到过饱和，并产生凝结。 秋冬的早晨，水面上腾起的蒸发雾就是这样形成的。 绝热冷却---云形成 指空气在上升过程中，因体积膨胀对外做功而导致空气本身的冷却（γd）。 随着高度升高，温度降低，饱和水汽压减小，空气至一定高度就会出现过饱和状态。 这一方式对于云的形成具有重要作用。 辐射冷却—雾形成 在晴朗无风的夜间，由于地面的辐射冷却，导致近地面层空气的降温。 当空气中的温度降低到露点温度以下时，水汽压就会超过饱和水汽压产生凝结。 ---?辐射雾。 平流冷却 暖湿空气流经冷的下垫面时，将热量传递给冷的地表，造成空气本身温度降低。 如果暖空气与冷地面温度相差较大，暖空气降温较多，也可能产生凝结。 （4）混合冷却 当温差较大，接近饱和的两团空气 水平混合后也可能产生凝结。 饱和水汽压随温度的改变呈指数曲线形式（曲线），而实际水汽压按直线平均。 图中A(t1，e1，E1)和B (t2，e2，E2) 分别代表两个未饱和气团。 混合后空气的温度为A、B的平均温度（横坐标上t1与t2 之中点），对应的饱和水汽压为曲线上的E。 混合后的水汽压e为e1 与e2 的平均值（即纵坐标上e1 与e2 之中点）。 若水汽压大于饱和水汽压，即e＞E，可以产生凝结。 若两气团原来的湿度比较小，则混合后也难以发生凝结。 不同情境下的凝结诱因： 在空气饱和过饱和过程中，冷却通常是主要的。 对形成雾来说，由于凝结出现在贴近地面的气层中，因此辐射冷却、平流冷却是主要的； 对形成云来说，由于凝结是在一定高度上，因而绝热冷却就成为主要的了。 第三章 大气中的水分 王锡平 河北师范大学 第一节??????????? 蒸发和凝结 一、???? 水相变化 水汽是大气中唯一能由一种相转变为另一种相的成分。 水的三相：气态（水汽）、液态（水）、固态（冰） 沸点100°C，冰点0°C。 水的临界温度为374°C 在海平面的正常条件下，水的沸点是100℃。 如果想不让水在100℃沸腾的话，必须对它加压，目的是压住水分子-----当温度继续上升时，为了使水不沸腾，你必须施加越来越大的压力。最后，当温度足够高时，再高的压力也不能阻止它沸腾了。 无论压力多大，只要达到某个温度以上，液体就会沸腾，这个温度被称作“临界温度”。水的临界温度是374.2℃。当在临界温度时，恰好还能使水保持液态的那个压力，被称作水的“临界压力”。它大 约是标准大气压的218.3倍。 当温度与压力高于上述数值时，就能得到“超临界水”。与水蒸气相似，它没有固定体积并能充满任何容器。然而，它的密度远比水蒸气高，事实上是液态水密度的三分之一。而它最令人惊奇的性质是，它能像液态水一样溶解物质。 CO2的临界温度是31℃，临界压力是72.85标准大气压。H2临界压力为-204℃，临界压力是12.8标准大气压。 1．? 水相变化 水相变化的物理过程 相态转化以温度和压力为条件，以分子力和热运动的对立为依据。 当引力位势斥力位势时，气态向固态（液态）转化； 当引力位势斥力位势时，固态（液态）向气态转化。 从分子运动论来看，水相变化是水的各相之间分子交换的过程。 在水和水汽两相共存的系统中，温度越高，单位时间内跑出水面的水分子越多；水汽浓度越大，单位时间内落回水中的水汽分子越多。 2. 水分相变的判据 N＞n时，蒸发（未饱和） N＜n时，凝结过程（过饱和） N=n时，动态平衡（饱和） N 为单位时间内跑出水面的水分子数，n 为单位时间内落回水面的水分子数。 实际判据：用饱和水汽压与水汽压的关系来判断。 状态方程 可知，在温度一定时，水汽e 与水汽密度ρw 成正比，而ρw 与n 成正比，所以e 和n 之间也成正比。 =?当水汽压e 为某一定值时，则有一个对应的n 值。当在某一温度下，水和水汽达到动态平衡时，水汽压E 即为饱和水汽压，对应的落回水面的水汽分子数为ns，ns 又等于该温度下跑出水面的水分子数N。所以E 正比于N，可得两相变化和平衡的饱和水汽压判据： E＞e 蒸发（未饱和） E=e 动态平衡（饱和） E＜e 凝结（过饱和） 若Es 为某一温度下对应的冰面上的饱和水汽压，冰和水汽两相变化和平衡的判据 Es＞e 升华 Es=e 动态平衡 Es＜e 凝华 三