1、第六章 大氣熱力學 內容 第一節第一節 基本概念和基本定律基本概念和基本定律 第二節第二節 干絕熱過程干絕熱過程 第三節第三節 濕絕熱過程濕絕熱過程 第四節第四節 熱力學圖解熱力學圖解 第五節第五節 絕熱混合過程絕熱混合過程 第六節第六節 等壓冷卻過程等壓冷卻過程 第七節第七節 熱力學過程及其溫濕度參量熱力學過程及其溫濕度參量 一、絕熱等壓混合（水平混合） a) 溫度、濕度不同的空氣塊在同一高度混合，絕 熱，沒有發生凝結，充分混合后狀態變化：具 有相同的溫度、水汽（水汽壓、比濕）、位溫。 、eqTm 11111 、eqTm 22222 、eqTm 這些參量之間的關系？ 21 mmm m qmq

2、m mm qmqm q 2211 21 2211 質量 比濕 ?、eT 利用: 等壓絕熱過程是等焓過程 PVUH dHQ p )( VdPQ VdPPdVdUdH 封閉系經一微過程，封閉系經一微過程， 第六章第一節 單相系 0dH 2211 0dhmdhmdH 兩個氣塊組成的系統，等壓絕熱過程， )( )( 222 111 TTCdh TTCdh P P 0)()( 222111 TTCmTTCm PP 2211 222111 PP PP CmCm TCmTCm T m TmTm T 2211 , , 21PP CC如果忽略水汽的影響 混合后的溫度由初值的質量加權平均得到 dTCdh P dP

3、TdTC dP T TdTCdh PP P P 1 (6.1.31)式 理想氣體理想氣體 m emem e 2211 水汽壓 m mm 2211 位溫 m qmqm q 2211 PPP P e q 21 , PPP P T 21 286. 0 ,) 1000 ( m TmTm T 2211 到初值的質量加權平均得 均可由、混合后eqT m emem e 2211 m TmTm T 2211 m mm 2211 m qmqm q 2211 m mm 2211 m qmqm q 2211 絕熱等壓混合（水平混合） b) 溫度、濕度不同的空氣塊在同一高度混合，絕 熱，充分混合后發生凝結? m em

4、em e 2211 m TmTm T 2211 兩團近于飽和的氣塊混合, 易發生凝結 -40-2002040 T(Celsius) 0 20 40 60 80 e(hPa) -40-30-20-100 T(Celsius) 0 2 4 6 8 e(hPa) es esi es ),( 11 eT ),( 22 eT ),( 33 eT ),( 22 eT ),( 11 eT ),( 33 eT ),( 11 eT )(,( 33 TeT s e T 1 T )( 1 Tes 1 e m emem e 2211 3 m TmTm T 2211 3 氣團1的狀態, 未飽和 氣團2的狀態, 未飽和

5、混合后的狀 態,飽和 二、不同高度空氣的絕熱混合（垂直混合） 湍流過程: 不同高度的氣塊, a)干絕熱運動到同一高度 P, b)發生水平混合, c)兩氣塊再絕熱回到原來的高度. 111111 、eqTPm 222222 、eqTPm 111111 、eqTPm 222222 、eqTPm 、eqTPm 1111 )()(、PeqPT 2222 )()(、PeqPT a)干絕熱運動到同一高度 P 干絕熱運動過程中, 位溫和比濕守恒, 水汽壓和 溫度不守恒, 2 22 1 11 )()( P P ePe P P ePe 286. 0 2 22 286. 0 1 11 )()( P P TPT P

6、P TPT 1111 )()(、PeqPT 2222 )()(、PeqPT P e q 286. 0 ) 1000 ( P T b) 發生水平等壓絕熱混合 m P P em P P em m PemPem e 2 22 1 11 2211 )()( m P P Tm P P Tm m PTmPTm T 286. 0 2 22 286. 0 1 11 2211 )()( m mm 2211 m qmqm q 2211 m emem e 2211 m TmTm T 2211 c)兩氣塊再絕熱回到原來的高度: 位溫守恒,比濕守恒 21 qqq 21 286. 0 ) 1000 ( P T ,) 1000 ( 286. 0 1 1 P T ,) 1000 ( 286. 0 2 2 P T 溫度和水汽壓不守恒, P e Pe 11 P e Pe 22 兩氣塊垂直混合后 再回到原高度, 將有相同的位溫和 比濕 三、湍流混合層 一個與外界絕熱的氣層( ), 氣層內因 湍流發生垂直混合.充分均勻混合后, 21 PP ?、eqT 21 0 00 2 1 2 1 2 1 PP dP g dP g dP dz dz m dm P P P P P P z zm 21 0 2 1 PP qdP m qdm q P P m 位溫垂向均勻 比濕垂向均勻 0 z d z