第6章大气热力学.pdf

第六章 大气热力学基础 第六章 大气热力学基础 1 第一节 热力学基本方程 第一节 热力学基本方程 一、预备知识 一、预备知识 二、热力学第一定律 二、热力学第一定律 三、热流量方程 三、热流量方程 2 一、预备知识 1、开放系和封闭系 系统与外界间互相影响方式：作功、热传递、交 换质量三种方式。 1 ）系统与外界：‘系统’即指所研究的给定质量 和成分的任何物质，而其余与这个系统可能发生 相互作用的物质环境称之为‘外界’或‘环境’。 3 2 ）大气热力学中所讨论的系统主要有两类： a) 未饱和湿空气系统。可当作由干空气和水汽 组成的二元单相系。 b) 含液态水（或固态水）的饱和湿空气系统。 是指由水滴或（和）固态水质粒组成的云雾 系统，是含有干空气和水物质的二元多相系。 3 ）开放系与封闭系 依据系统与外界是否交换物质分为开放系和封 闭系 4 2 、准静态过程和准静力条件 1 ）准静态过程 一个封闭系统若其经历的某过程进行得无限缓慢，以 至于系统在此过程中的每一步都处于平衡态，则称此 过程为准静态过程。 2 ）准静力条件： p p e p 代表系统内部压强，p e 代表外界压强。 5 ３、气块（微团）模型 １）定义：是指宏观上足够小而微观上又大到含 有大量分子的封闭空气团，其内部可包含水汽、 液态水或固态水。 ２）规定（使用气模型时的约定） a) 此气块内 Ｔ、Ｐ、湿度等都呈均匀分布，各物理量 服从热力学定律和状态方程。 b)　气块运动时是绝热的，遵从准静力条件，环境大 气处于静力平衡状态。 dpe p p e  g dz e 6 ３）缺陷 a) 气块是封闭系统的假定不合实际情况。 b) 环境大气静力平衡的假定实际上未考虑气 块移动造成的环境大气的运动，与实际不符。 7 二、热力学第一定律 １、无限小过程中热力学第一定律的表达式 设某系统（质量为１）经历一个无限小过程， 内能改变量 +dU ：正号表示系统内能增加； 从外界吸热 + δQ : 正号表示系统从外界吸热; 外界作功 + δA : 正号表示外界对系统作功。 8 假设仅考虑体胀功， A pdV 又气块满足准静力条件，即 p p e 负号表示 δV 与 δA符号相反，系统膨胀时，dV 0，外界作负功。 热力学第一定律的表示式: dU Q pdV 6.1.2 常温常压下的大气可以看成是理想气体, 内能仅是温度T的函数。 对于单位质量的湿空气系统，第一定律就成为 dQ c dT pd