气象学与气候学—3 大气热力学.pdf

第3章大气热力学 3.1 热力学第一定律 3.2 干绝热过程和位温 3.3 湿绝热过程 3.4 假绝热和假相当位温 3.5 热力图简介和应用 3.6 大气层结稳定度 3.7 局地温度变化的影响因素分析与判断 3.8 大气中的逆温 空气的温度变化，即内能变化，既可由空气与外界有热量 交换而引起；也可由外界压力的变化对空气作功，使空气膨胀 或压缩而引起。 空气与外界有热量交换，称为非绝热变化； 空气与外界没有热量交换，称为绝热变化。 第3章大气热力学 3.1 热力学第一定律 3.2 干绝热过程和位温 3.3 湿绝热过程 3.4 假绝热和假相当位温 3.5 热力图简介和应用 3.6 大气层结稳定度 3.7 局地温度变化的影响因素分析与判断 3.8 大气中的逆温 3.1 热力学第一定律在大气中的应用 3.1.1 热力学第一定律 热力学第一定律是能量守衡定律在理想气体中的应用。对于质 量为m 的理想气体（气块系统），外界传递给系统热量dQ ，一部分 使得系统内能增加mC dT ，一部分用于系统对外界作功pdV ，即 v dQ = mC dT + pdV v 其中，C =0.716 J/(g·K) ，为空气定容比热，即当空气块的容积 v 不变时，1g空气温度升高1 ℃所需能量的焦耳数；T ，p和V分别为 气体的热力学温度、气压和体积 。 干空气和水汽可近似看为理想气体。 3.1.2 干空气的热力学第一定律 对于单位质量的干空气，热力学第一定律为 dQ = C dT + pdα v 3 其中，α为干空气比容（m /kg ），即1g空气所占的体积。 利用干空气状态方程pα=RT ，并考虑到C dU=C dT v V + R=C ，则得到常用的干空气热力学第一定 dW=pdα p T P 律形式： RT 热量 α dQ C dT  dp dQ p p 其中 R=0.287 J/(g·K) ，干空气比气体常数； T P C =0.716 J/(g·K) ，干空气定容比热； 0 0 v α 0 C =1.005 J/(g·K) ，干空气定压比热。 p 3.1.3 饱和湿空气的热力学第一定律 当湿空气达到饱和时，将发生部分水汽凝结，水汽凝结量为- dq 克，释放潜热： s