位温和假相当位温关系 假相当位温的物理意义

更新时间: 2024-05-27 10:36:41

  导语:可能很多人都不太了解位温和假相当位温关系,其实位温和假相当位温的概念源于热力学和气象学的交叉领域,而且位温是指将气块在不受外界影响下抬升至某一高度时的温度,而假相当位温则是考虑了水蒸气的饱和蒸发所得到的温度,下面就去看看假相当位温的物理意义吧!

  位温和假相当位温关系

  空气块在干绝热过程中,其温度是变化的,同一气块处于不同的气压(高度)时,其温度值常常是不同的,这就给处在不同高度上的两气块进行热状态的比较带来一定困难。为此,假设把气块都按绝热过程移到同一高度(或等压面上),就可以进行比较了。

  把各层中的气块循着干绝热的程序订正到一个标准高度:1000hPa处,这时所具有的温度称为位温,以θ表示。根据泊松方程,即可得到位温的表达式q = æ è ç ö ø ÷ = æ è ç ö ø ÷ TPTPRCP100010000.286式中,T、P分别为干绝热过程起始时刻的温度和气压。

  从式可以看出,位温θ是温度T和气压P的函数。在气象学中,一般常用的热力图表以温度T为横坐标,以压力对数lnP为纵坐标,称为温度对数压力图解。该图上的干绝热线即为等位温线,是根据式绘制的。当已知空气的温度和压力时,我们可由热力图表直接读出位温θ来。显然,气块在循干绝热升降时,其位温是恒定不变的。这是位温的重要性质。必须指出,位温只是把气块的气压、温度考虑进去的特征量,并且只有在干绝热过程中才具有保守性。在湿绝热过程中,由于有潜热的释放或消耗,位温是变化的。

  为此,又可导引出把潜热影响考虑进去的温湿特征量。大气中的水汽达到凝结时,一般是部分凝结物脱离气块而降落,另一部分随气块而运动。为了理解潜热对气块的作用,可假设一种极端的情况,即水汽一经凝结,其凝结物便脱离原上升的气块而降落,而把潜热留在气块中来加热气团,这种过程称假绝热过程。当气块中含有的水汽全部凝结降落时,所释放的潜热,就使原气块的位温提高到了极值,这个数值称为假相当位温,用θse表示,根据定义q seq LqCp= + 式中,q是气块在1000hPa处,1g湿空气所含水汽量可以看出θse是气压、温度和湿度的函数。设有一气块,其温、压、湿分别为(P、T、q)。

  在绝热图表上温度、压力始于A点,这时气块是未饱和的,令其沿干绝热线上升到达凝结高度B点,这时气块达到饱和;当气块再继续上升时,就不断地有水汽凝结,这时它将沿湿绝热线上升降温。当气块内水汽全部凝结降落后,再令其沿干绝热线下沉到1000hPa,此时气块的温度就是假相当位温θse。它不仅考虑了气压对温度的影响,而且也考虑了水汽对温度的影响,实际上是关于温度、压力、湿度的综合特征量,对于干绝热、假绝热和湿绝热过程都具有保守性。以上讨论了大气中空气块温度的绝热变化和非绝热变化。

  事实上,同一时间对同一团空气而言,温度的变化常常是两种原因共同引起的。何者为主,则要看当时的具体情况。当空气团停留在某地或在地面附近作水平运动时,外界的气压变化很小,但受地面增热和冷却的影响却很大,因而气温的非绝热变化是主要的。空气团作升降运动时,虽然也能和外界交换热量,但因垂直方向上气压的变化很快,空气团因膨胀或压缩引起的温度变化,要比和外界交换热量引起的温度变化大得多,因而气温的绝热变化是主要的。

  假相当位温的物理意义

  假相当位温是一种描述物体的热状态的参数,它表示某一特定温度状态下,一系列热状态间的变化及其影响。假相当位温是一种快速衡量物体温度状态的指标,其数值用统一的单位来衡量,通常用摄氏度。 假相当位温是用来衡量物体热能的描述指标,可以帮助我们比较物体之间的温度差异。假相当位温不仅仅是一种温度的大小,它还表示物体温度状态的变化,表示物体体系的温度差异。

  例如,在一定热量的情况下,将一系列物体的假相当位温从高温到低温排列,就可以清楚地表现出物体的温度变化。从热能学的角度来看,假相当位温可以帮助我们理解物体热能的传递过程。