第四章大气热力学
八年级物理上册-第四章-第一节-从全球变暖谈起((知识点汇总+练习过关))
第四章物质的形态及其变化4.1从全球变暖谈起1、温度和温度计（1）物体的冷热程度叫温度，测量温度的仪器是温度计。
（2）常用温度计是根据液体的热胀冷缩性质制成的，里面的液体有汞（水银）、酒精、煤油等。
2、摄氏温标：（1）摄氏温标：单位是摄氏度，用符号“℃”表示。
把冰水混合物的温度规定为0℃，把一标准大气压下的沸水温度规定为100℃，在0℃和100℃之间分100等分，每一等分为1℃，读作1摄氏度。
3、温度计的使用方法：①使用前要观察量程和分度值；②温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中，不要碰到容器底或容器壁；③温度计玻璃泡浸入被测液体后要待示数稳定后再读数；④读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线要与温度计内液面相平，如图所示中乙正确、甲和丙错误。
注：测量前先估计被测物体温度，再选取量程合适的温度计进行测量。
4、温度计读数：如图所示中甲的示数为18℃；乙的示数为-16℃。
5、体温计：①人体正常体温是36℃～37℃；②体温计的测量范围是35℃～42℃，分度值是0.1℃；③体温计玻璃泡上部有一段细而弯的缩口；④体温计可以离开人体读数；⑤使用前应先用力将水银甩回玻璃泡；⑥如图所示中体温计的示数为36.8℃。
习题演练一、选择题1.估测是中学生必须掌握的一种技能。
下列数据中你认为不合理的是（）A.深圳全年平均气温为23℃B.教室中普通标准日光灯管长度约12dmC.中学生100m短跑的成绩约为9sD.成年人正常行走的速度为5km/h2.以下是小明对常见温度的认识，其中符合实际的是（）A.人的正常体温约为37.5℃B.一个大气压下的冰水混合物为0℃C.人感觉舒适的温度是40℃D.冬天，江阴市最低气温可达-30℃3.关于温度计的使用，阿甘的下列说法中，正确的是（）A.温度计在使用前都必须要将液体甩回玻璃泡B.量液体温度时，读数为求准确，应把温度计从液体中拿出来仔细观察C.体温计在使用后，应该在沸水中高温消毒后才能再次使用D.酒精的凝固点是-117.3℃,所以去南极考察可以用酒精温度计4.温度计是家庭生活中必不可少的物品。
大气热力学总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言大气热力学是研究大气中能量转换、传输和平衡的学科，是大气科学的重要组成部分。
它涉及地球大气层的热力学过程，包括辐射、对流、湍流等能量传输方式，以及大气中的温度、湿度、气压等物理量的变化规律。
本报告将对大气热力学的基本概念、主要理论、研究方法及其在我国的应用进行总结。
二、大气热力学的基本概念1. 热力学第一定律：能量守恒定律，即能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
2. 热力学第二定律：熵增原理，即在一个孤立系统中，熵总是趋向于增加，系统总是向无序方向发展。
3. 热力学第三定律：绝对零度时，系统的熵达到最小值。
4. 状态方程：描述物质状态参量之间关系的方程，如理想气体状态方程、饱和水汽压状态方程等。
5. 能量平衡：描述能量在大气中转换、传输和平衡的方程，如能量平衡方程、辐射平衡方程等。
三、大气热力学的主要理论1. 辐射理论：研究太阳辐射、地面辐射、大气辐射等辐射过程，以及辐射在大气中的传输和吸收。
2. 对流理论：研究大气中热量、水汽和动量的垂直传输过程。
3. 湍流理论：研究大气中湍流运动对能量、水汽和动量传输的影响。
4. 大气稳定性理论：研究大气垂直运动的热力学条件，以及大气稳定性和对流性降水的关系。
5. 大气环流理论：研究大气环流的形成、演变和能量传输过程。
四、大气热力学的研究方法1. 数值模拟：利用计算机模拟大气运动和热力学过程，如数值天气预报、气候模拟等。
2. 实验研究：通过地面观测、卫星遥感、气球观测等手段，获取大气热力学数据。
3. 理论分析：利用热力学、动力学等理论，对大气热力学过程进行定量分析和解释。
4. 案例分析：通过具体案例分析，揭示大气热力学过程的特点和规律。
五、大气热力学在我国的应用1. 数值天气预报：利用大气热力学理论，建立数值预报模式，提高天气预报的准确性和时效性。
2. 气候变化研究：研究大气热力学过程对气候变化的影响，为制定应对气候变化的政策提供科学依据。
《热力学》理想气体的热力过程
p2 p1
v1 v2
n
T2 T1
v1 v2
n1
T2 T1
p2 p1
(n1) / n
n lnp2 lnp1 lnv2 ln v1
(2)利用已知或可求的与n有关的能量求解
2020年10月20日
第四章 理想气体的热力过程
28
例4-3（p80） 有一台空气压缩机，压缩前空气的温度为27 ℃、 压力为0.1 MPa，气缸的容积为5 000 cm3；压缩后空气的温度升 高到213 ℃。压缩过程消耗的功为1.166 kJ。试求压缩过程的多变 指数n。
15
（2）图表法 由
ds
cp0
dT T
Rg
dp p
对可逆绝热过程可得
ln
p2 p1
1 Rg
T2
T1
c
p
0
dT T
A:利用热力性质表中的标准状态熵
ln
p2 p1
1 Rg
T1
T0
c
p
0
dT T
c T2
T0
p0
dT T
1 Rg
s0 T2
s0 T1
T2 工质的热力性质表中还提供了u与h的数值。
2020年10月20日
第四章 理想气体的热力过程
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例4-2 (p76) 一台燃气轮机装置，从大气吸入温度为17 ℃、压 力为0.1 MPa的空气，然后在压气机中进行绝热压缩，使空气 的压力提高到0.9MPa。试求压气机消耗的轴功：(1)按定值比 热容计算；(2)按空气热力性质表计算。
思路：
定值比热容
2020年10月20日
第四章 理想气体的热力过程
14
变比热容分析
高一物理章节内容课件 第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律
例五（4313）答案 B对 作业：3.8 3.9 3cle) 1．循环过程：
物质系统经历一系列的变化过程又回到
初始状态，这样的周而复始的变化过程称 为循环过程，或简称为循环。 2．热机(Heat Engine)
4、理想气体最重要的四个等值过程的功 ① 等温 T = 常数
② 绝热
③ 等压 P = 常数 ④ 等容 V = 常数
三、热量
1、特点：过程量 （不同的过程有不同的热 量表达式即有不同的摩尔热容量）
2、正负号规定：系统从外界吸热取正值，否 则取负值。
3、摩尔热容量C：一摩尔物质温度升高一K 时系统从外界吸收的热量。
（1）B点处的压强 （2）在此过程中气体对外作的功
例一（4694）图
例一（4694）解答 （1）等温线 斜率
绝热线
斜率
由题意有
（2）
例二（5078）一个可以自由滑动的绝热活塞 （不漏气）把体积为2V0的绝热容器分成 相等的两部分A、B， A、B中各盛有摩 尔数为的刚性分子理想气体，（分子 的自由度为i）温度均为T0。今用一外力 作用与活塞杆上，缓慢地将A中气体的 体积压缩为原体积的一半。忽略摩擦以
卡诺循环过程： （1）1→2，等温膨胀
吸收：
（2）2→3，工作物质和高温热源分开 是绝热膨胀过程，温度下降，对外做功
（3）3→4，物质和低温热源接触，等温压缩 过程，外界对气体做功，气体向低温热源放 热，其热量为：
（4）4→1，物质和低温热源分开，经一绝热 压缩过程回到原来状态，完成循环过程。
六、热力学第二定律 热力学第二定律：
工程热力学与传热学习题(英文版)：第四章 热力学第二定律
must be obtained or discarded into the river ?
3. Heat rejection by a refrigerator
The food compartment of a refrigerator, shown in Fig 4-2, is maintained at 4℃ by removing heat from it at a rate of 360 kJ/min. If the required power input to the refrigerator is 2 kW, determine (a) the coefficient of performance of the refrigerator and (b) the rate of heat rejection to the room that houses the refrigerator.
allowed process.
12. The concept of lost work
If 1000 kJ of energy is transferred from a work reservoir to a heat at 373K, determine (a) the amount of entropy generation and (b) amount of lost work with the environment at 300K.
The
power output of the heat engine is 180 kW. Determine the
reversible power and the irreversibility rate for this process.
大气物理学复习资料
大气物理学复习资料第一部分名词解释第一章大气概述1、干洁大气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干结大气，也称干空气。
2、气溶胶：大气中悬浮着的各种固体和液体粒子。
3、气团：水平方向上物理属性比较均匀的巨大空气块。
4、气团变性：当气团移到新的下垫面时，它的性质会逐渐发生变化，在新的物理过程中获得新的性质。
5、锋：冷暖性质不同的两种气团相对运动时，在其交界面处出现一个气象要素（温度、湿度、风向、风速等）发生剧烈改变的过渡带称为锋。
6、冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。
7、暖锋：锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。
8、准静止锋：冷暖气团势力相当，锋面很少移动，有时冷气团占主导地位，有时暖气团占主导地位，使锋面处于来回摆动状态。
9、锢囚锋：当三种冷暖性质不同的气团（如暖气团、较冷气团、更冷气团）相遇时，可以产生两个锋面，前面是暖锋，后面是冷锋，如果冷锋移动速度快，追上前方的暖锋，或两条冷锋迎面相遇，并逐渐合并起来，使地面完全被冷气团所占据，原来的暖气团被迫抬离地面，锢囚到高空，这种由两条锋相遇合并所形成的锋称为锢囚锋。
10、气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升高而降低为正值。
11、气温T：表示空气冷热程度的物理量。
12、混合比r：一定体积空气中，所含水汽质量和干空气质量之比。
r=m v/m d13、比湿q：一定体积空气中，所含水汽质量与湿空气质量之比。
q=m v/(m v+m d)14、水汽压e：大气中水汽的分压强称为水气压。
15、饱和水汽压e s：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。
16、水汽密度（即绝对湿度）ρv：单位体积湿空气中含有的水汽质量。
17、相对湿度U w：在一定的温度和压强下，水汽和饱和水汽的摩尔分数之比称为水面的相对湿度。
18、露点t d：湿空气中水汽含量和气压不变的条件下，气温降到对水面而言达到饱和时的温度。
热学第二版-秦允豪-第四章答案
第四章热力学第一定律(题号有所不同)5－1.0.020Kg的氦气温度由升为，若在升温过程中：（1）体积保持不变；（2）压强保持不变；（3）不与外界交换热量，试分别求出气体内能的改变，吸收的热量，外界对气体所作的功，设氦气可看作理想气体，且，解：理想气体内能是温度的单值函数，一过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为：热量和功因过程而异，分别求之如下：（1）等容过程：V=常量A＝0由热力学第一定律，（2）等压过程：由热力学第一定律，负号表示气体对外作功，（3）绝热过程Q＝0由热力学第一定律5－2.分别通过下列过程把标准状态下的0.014Kg氮气压缩为原体积的一半；（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）等压过程，试分别求出在这些过程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功，设氮气可看作理想气体，且，解：把上述三过程分别表示在P-V图上，（1）等温过程理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故由热一、负号表示系统向外界放热（2）绝热过程由或得由热力学第一定律另外，也可以由及先求得A（3）等压过程，有或而所以＝＝＝由热力学第一定律，也可以由求之另外，由计算结果可见，等压压缩过程，外界作功，系统放热，内能减少，数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功。
5－3 在标准状态下的0.016Kg的氧气，分别经过下列过程从外界吸收了80cal的热量。
（1）若为等温过程，求终态体积。
（2）若为等容过程，求终态压强。
（3）若为等压过程，求气体内能的变化。
设氧气可看作理想气体，且解：（1）等温过程则故（2）等容过程（3）等压过程5－4 为确定多方过程方程中的指数n，通常取为纵坐标，为横坐标作图。
试讨论在这种图中多方过程曲线的形状，并说明如何确定n。
解：将两边取对数或比较知在本题图中多方过程曲线的形状为一直线，如图所示。
直线的斜率为可由直线的斜率求n。
或即n可由两截距之比求出。
5－5 室温下一定量理想气体氧的体积为，压强为。
热学学 第四章 热力学第一定律.
植物，通过氧化把化学能转化为热和机械能。
16
亥姆霍兹 德国 物理学家（1821～1894） 《力之守恒》 化学、力学、电磁学、热学
17
• 2 内能
内能：在热学参考系下，所有分子的无规则运动的能量之和。
热学参考系：使系统宏观静止的参考系
用的能量，在过程中保持为常数，因此可以省略。
• 内能具体包含哪些能量---普遍
分子的动能(包括平动、转动、振动)
+分子内部的振动势能
+分子间的势能
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---原子核内的能量，不能被运用，省略。 ---系统整体运动的能量，不是内能，排除。 (系统的整体平动、转动的动能) ---对于理想气体，分子间势能在任何过程中始终保持为常数， 可以省略。 • 例子：单原子分子理想气体的内能。 每个分子的动能之和。---热学坐标系。 • 例子：刚性双(多)原子分子理想气体的内能。 每个分子的平动动能之和，每个分子的转动动能之和。 • 例子：非刚性双(多)原子分子理想气体的内能。 每个分子的平动动能之和，每个分子的转动动能之和。每个分 子的振动动能之和，每个分子的振动势能之和。 • 例子：前面的例子都为非理想气体时。 都要包含分子间的势能之和。
系统和外界在非功过程交换的能量，称为热量
注意：1）热量过程量。
2）系统和外界必须有温度差，才能交换热量。
3）系统和外界交换能量的方式只有两种：功，热量。
§4.3 热力学第一定律
本质：能量转化和守恒定律在热学系统的表现。
1 历史
14
焦耳(1818-1889),英国。 热功当量
w电＝I 2Rt＝JQ w重力＝JQ Q cmT
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dP P
干絕熱過程和位溫 泊松方程
T T0
Rd
P P0
Cp
P P0
0.288
干绝热温度的直减率
1。绝热直减率 气块绝热上升单位距离时温度的降低值。 2。推导：主要假设 A。周围大气满足静力学方程； B。气块在运动中与周围大气保持力学和
热力学平衡状态。
干絕熱過程和位溫
干绝热（上升空块的）温度的直减率
气象预报；污染物运移。
大气层结稳定度
• 大气稳定度是指气块受任意方向扰动后，返回或 远离原平衡位置的趋势和程度。
• 它表示在大气层中的个别空气块是否安于原在的 层次，是否易于发生垂直运动，即是否易于发生 对流。假如有一团空气受到对流冲击力的作用， 产生了向上或向下的运动，那末就可能出现三种 情况：
大气层结稳定度
大气层结稳定度
• 空气在上升过程中的绝热变化是大气中降温 最快的过程；
• 上升过程中的绝热变化会导致水汽的凝结， 这是大气中云、雾、雨、雪形成的最重要的 原因；
• 因此，判断大气中是否会产生云雾，主要就 是看大气中是否会产生上升运动；
• 判断空气是否会产生上升运动，就要看空气 在铅直方向上位置稳定的程度，即大气稳定 度。
假绝热过程和假相当温度
假绝热过程的特点：1。气块不再是 封闭体系；2。有物质质量交换；3。 有能量交换；4。有熵交换；。。。。 5。不再是可逆过程； 但是，这些交换量很小，可不考虑。 可近似地把这气块当作一个封闭体系。
假绝热过程和假相当温度
Z
B A
C D
X
假绝热过程和假相当温度
C D
假绝热过程和假相当位温
干绝热(上升空气块的）温度的直减率
d
dt dz
g Cp
0.98K /100m
大气实际的温度的直减率
T z
dt dz
d
干絕熱過程和位溫
位温θ 1。定义：就是一个给定的干空气块经过绝热
膨胀或压缩过程，当其压力为一个标准大 气压时所对应的温度。
2。
T(1000)0.286
P
干絕熱過程和位溫
湿绝热过程
大气层结稳定度
1、如果空气团受力移动后，逐渐减速，并有 返回原来高度的趋势，这时的气层，对于 该空气团而言是稳定的(stable) ；
2、如空气团一离开原位就逐渐加速运动，并 有远离起始高度的趋势，这时的气层，对 于该空气团而言是不稳定的(unstable) ；
3、如空气团被推到某一高度后，既不加速也 不减速，这时的气层，对于该空气团而言 是中性气层(neutral) 。
是指相对于小尺度扰动的稳定度 4。扰动：动力的扰动因子；热力的扰动因子
举例说明
大气层结稳定度
5。局部气块垂直运动，或成层垂直运动。但不 是大尺度的运动，如大气环流的稳定性分析。
6。复杂系统的稳定性分析是数学的一个分支。 7。大气层结稳定性分析的判据：
温度，位温，不稳定能量等 8。大气层结稳定性分析的意义：
dQ == mCvdT + PdV
热力学第一定律在大气中的应用
(二）干空气的热力学第一定律
干空气的状态方程
PV = mRT
Thus, d（PV）= VdP + PdV = mRdT
PdV = mRdT -- VdP = mRdT -- （mRT/P)dP
and Cv + R = Cp , So, we have: dQ = mCpdT -- (mRT/P)dP dq == CpdT -- (RT/P)dP
假相当位温
se
A
EXP
(
Lq A CPTB
)
se
d
EXP
(
sLv CpdT
)
假绝热过程和假相当温度
焚风
大气层结稳定度
1。大气层结 Atmosphere Layer Structure Atmospheric Stratification 温度层结，湿度层结
2。大气层结由什么因素决定的 ？（对流层 ） 3。大气静力稳定度 == 大气层结温定度（Stability）
空气块
周围大气
干絕熱過程和位溫
干绝热（上升空气块的）温度的直减率 力学平衡 P=p；dP=dp；
dP g, dP gdZ dp dZ
绝热
dt Rt dp Rt gdZ
Cpp
Cpp
P RT
dt Rt P gdZ g t P dZ g dz
Cpp RT
Cp T p
Cp
干絕熱過程和位溫
气象学与气候学 Meteorology and Climatology
第四章 大气热力学
主讲：蔡绪贻
中国地质大学（北京）
热力学第一定律在大气中的应用
(一) 什么热力学第一定律 ? 热力学第一定律就是能量守恒定律在理想气
体中的应用。对某质量为m的大气块，其内 能的变化是由于它吸收外界的热量和反抗 外力所做的功所引起的。
• 凝结高度 • 湿绝热（上升或下降）过程 • 湿绝热（上升空气快）温度直减率
s
dT dz
d
L Cp
dqs dz
dqs d (0.622 es ) F(T, P)d来自 dzP湿绝热过程
作业：请推导出湿绝热过程露点温度直减率。
假绝热过程和假相当温度
假（拟）绝热过程（Pseudo adiabatic process ）： Saturation adiabatic process in which the condensed water particles are removed from the system. Such a process is represented in meteorology by the removal of precipitation from rising air.
热力学第一定律在大气中的应用
(三）飽和濕氣的熱力學第一定律 dQ—LdC == CpdT—(RT/P)dP
（四）非饱和湿气的热力学第一定律 作业：请推导出非饱和湿气的热力学
第一定律。
干絕熱過程和位溫
（一）概念 封闭体系与开放体系 环境和绝热过程
（二）干絕熱方程
CpdT
RT P
dP
dQ
0
dT T
R Cp
大气层结稳定度
大气层结稳定度
大气层结稳定度
大气层结稳定度
气块在受到扰动后上升z高度后自身产生的加速度取 决于气块受到的合力。
1 p g d
z
dt
p p,, p p, ,g z z
d 1 (,g) g g (, )
dt
,
p, RT ,
d dt
g
T
T, T,
T, T0 dz T T0 ddz