[农学]农业气象学第三章

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1、温度：分子运动平均动能大小的反映。内能：动能和势能。改变内能的物理过程有做功和热传递两种方式。热力学第一定律：能量守恒定律W＋Q＝ΔE热力学第二定律：热量从高温物体传到低温物体，方向是不可逆的。第三章　温　　度第一节　热力学基本知识一、基本概念和定律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(Molecularconduction)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

2、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

3、水平运动（风）3.流体热交换：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＝２５００－２.４t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(heatcapacity）:表示某物体温度每升高1℃所需要的热量J/℃；2、质量热容Cm(massspecificheat):表示单位质量物体，升高一度所需要热量J/kg

4、.℃3、定容热容CV(volumespecificheat):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=ρ.Cm水：CVw=4·18×106J/m3℃空气：CVa=0·0013×106J/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(thermalConductivity)J/m.S℃表示物体对热量传导快慢的一种能力。水（指4℃静止的水）λ=0.57J/m.s.℃，空气（10℃静止空气）λ=0.025J/m.s.℃，水导热比空气快22.8倍。导热率只说明物体传导热量速度快

5、慢。水的λ比空气大22.8倍，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(Thermaldiffusioncoefficient)（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=0·14×10-6m2/S空气：K=20.5×10-6m2/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，

6、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。

7、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

8、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，饱和湿空气绝热上升时，因膨胀而引起的减温率要比小，=0.5℃/100m。（比较r、和？）1.气温的垂直变化为什么γm﹤γd呢？γm、γ