1、辐射(Radiation)
辐射能被体物吸收时发生热的效应,物体吸收的辐射能不同,所产生的温度也不同。因此,辐射是能量转换为热量的重要方式。
2、分子传导(Molecular conduction)
分子在不停地做着布朗运动, 分子有携带着各种物理属性,如热量、水汽、CO2等;当分子不断运动时,由于分子间互相碰撞,同时也进行着属性的交换,完成热量和水分的输送。那么分子运动有多快呢?
空气分子运动速度V=485m/s=1746km/h。
二、热量的传递方式
对流(Convection)-空气垂直运动:
热力对流、强迫对流
湍流(Turbulence)-大团空气向垂直和水平方向作无规律运动。大气湍流就是日常感觉到一阵阵的风,它的风向和风速经常在变化,呈不规则的涡状运动,所以又叫湍涡。它是一大团空气——片流层以外到湍流层就是一大团一大团空气一起运动,使传导属性的能力大大增强,速度大。
平流(Advection)-空气的水平运动(风)
:对流、平流和湍流
4. 潜热交换:水三相变化过程中伴随着潜热交换,且相变潜热随温度而变化。
蒸发潜热与温度关系:L = 2500 - t
式中, L 是蒸发潜热, 单位为J/g 。
当t = 20 ℃时, L ≈ 2500J/g 。
当温度变化不很大时, L 的变化较小, 所以在作物生长季节(15 ~ 25 ℃左右) , 一般取L = 2450J/g 。
三、物体的热特性
1、热容量C ( heat capacity ):表示某物体温度每升高1℃所需要的热量J/℃;
2 、质量热容Cm( mass specific heat ) : 表示单位质量物体,升高一度所需要热量J/kg.℃
3、定容热容CV (volume specific heat ) :表示单位体积物体,每升高一度所需热量J /m3.℃
Cm与CV的关系: CV=
水:CVw=4·18×106 J/m3℃空气:CVa=0·0013×106 J/m3℃
为什么水体增温慢(或水不易热),水比空气热得慢?
4. 导热率λ(thermal Conductivity) J / ℃
表示物体对热量传导快慢的一种能力。
水(指4℃静止的水) λ=.℃,
空气(10℃静止空气) λ=.℃,
。导热率只说明物体传导热量速度快慢。
,可空气的Cv只是水的1/3483,所以,空气比水增温得快得多。
为什么棉衣棉被可保暖?
5. 热扩散系数K (Thermal diffusion coefficient) (m2 / S)
说明物体增温快慢就有热扩散系数K,也称导温率。
K与λ的关系:K= λ/ CV (单位换算)
水:K=0·14×10-6 m2/S
空气:K=×10-6 m2/S (空气大146·4倍),空气升温快。
农田土壤中K大好还是K小好?
农田土壤湿度B=20%左右时,对农作物生长最为有利。
第二节温度
一、大气温度
气温是表示空气冷热程度的物理量, 大气温度状况是支配天气变化的重要因子之一。
气温变化反映空气内能大小的变化, 当空气获得热量时, 内能增加, 温度升高, 当空气失去热量时, 内能减少, 温度降低。
引起空气内能变化的原因可分为两种: 一种是空气与外界没有热量交换, 内能变化是由于外界对空气做功或空气对外做功引起的, 称为绝热变化; 另一种则是空气与外界发生热量交换而引起的内能变化, 称为非绝热变化。
(一)、空气的绝热变化
大气中进行的物理过程,通常伴有不同形式的能量转换。在能量转换过程中,空气的状态要发生改变。在气象学上,任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程,叫做绝热过程。在大气中,作垂直运动的气块,其状态变化通常接近于绝热过程。什么是绝热冷却?什么是绝热增温?
什么是干绝热变化
当升、降气块内部既没有发生水相变化,又没有与外界发生热量交换的过程,称为干绝热过程。
什么是湿绝热变化
绝热过程与泊松(Poisson)方程
要求出在绝热过程中气温的变化,必须应用热力学第一定律。
热力学第一定律(能量守恒):
气块绝热上升单位距离时的温度降低值,称为绝热垂直减温率(绝热直减率或绝热垂直递减率)。
干绝热直减率
对干空气(dry)和未饱和的湿空气而言,称干绝热直减率。
湿绝热直减率
将热力学第一定律应用到饱和湿空气绝热变化过程,则有:
饱和湿(moist)空气绝热上升时,如果只是膨胀降温,湿绝热直减率=1℃/100m,但水汽既已饱和,就要因冷却而
发生凝结,同时释放凝结潜热而加热气块。所以,饱和湿空气绝
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