第四章+大气中的水分.ppt

第四章 大气中的水分 第一节 水分循环和相变 一、水分循环 地球系统水分的无止境的循环称为水分循环 二、水分相变 第四章 大气中的水分 第二节 饱和水汽压 第四章 大气中的水分 第三节 云和降水的分类和生成条件 （二）雨的分类 从云中降落到地面的液态或固态水，称为降水。 雨滴谱：不同半径的云滴的浓度按半径大小的分布 数密度：单位体积云体内含有云滴的浓度 根据降水持续的时间和强度把降水分为三类： 1、毛毛雨：由大量的小雨滴和少量的小雪花组成，雨滴半径在0.05～0.25㎜之间。降水强度不超过0.25毫米/小时。雨滴谱较窄，数密度很大。主要形成于稳定气团的内部，由层云和层积云中降落下来。 第四章第三节 （二）雨的分类 2、连续性降水：多由0.3～2.0毫米中等大小的雨滴或雪花组成。降水强度为4～40㎜/小时，雨量中等。雨滴的滴谱较宽一点，数密度较均匀，有连续的性质。连续性降水经常与暖锋或静止锋相联系，多半由高层云或雨层云中降落下来。 3、阵性降水：特点是强度很大，每小时可达200～300㎜，持续时间短，局地性很强。雨滴半径较大，一般在1.5～3.5㎜，雨滴谱较宽，数密度最小。一般形成于不稳定气团内部和强冷锋云系，从积雨云中降落下来。 200 100～200 50～100 25～50 10～25 0.1～10 0.1 降水量/（㎜·24h－） 特大暴雨 大暴雨 暴雨 大雨 中雨 小雨 微量 等级 第四章第三节 * * 第四章第一节 第四章第一节 水的气态（水汽）、液态（水）和固态（冰），称为水的三相 所谓临界温度，是各种气体都具有的一个温度值，在这个温度之上无论加多大压力进行等温压缩，都不能使气体液化，这个温度称为临界温度。在临界温度时，使气体液化的最小压力称为临界压力。水汽的临界温度为374℃，临界压力为217.5个大气压。 （一）相变 第四章第一节 相态转化以温度和压力为条件，以分子力和热运动的对立为依据，压力和温度是通过改变物质之间的引力位势和斥力位势来实现相态转化的。 当引力位势斥力位势时，气态向固态（液态）转化； 当引力位势斥力位势时，固态（液态）向气态转化。 二、水分相变 第四章第一节 水相变化的物理过程 第四章第一节 水分相变的判据 理论判据： N＞n时，蒸发（未饱和） N＜n时，凝结过程（过饱和） N=n时，动态平衡（饱和） 其中： N为单位时间内跑出水面的水分子数，n为单位时间内落回水面的水分子数。 实际判据：用饱和水汽压与水汽压的关系来判断。 E＞e时，蒸发（未饱和） E＜e时，凝结过程（过饱和） E=e时，动态平衡（饱和） 第四章第一节 1、潜热 在相态变化之中，供给物质的热量并非用于物质的温度变化。外界所给的热量被用于瓦解冰的内部晶体结构，使它融化。在此过程中，由于热能不产生温度变化，所以称它为潜（隐藏的意思）热。 2、蒸发 从液态到气态的转化过程叫蒸发。1㎏水转化为水汽所需要的热量，也就是蒸发潜热 第四章第一节 3、凝结 是指水汽转变成液态水的过程。在此过程中，平均动能大的分子回到液面中，液体平均动能增加，温度升高，向外界释放能量。这部分能量叫凝结潜热，其数值等于同温度下的蒸发潜热。 4、融解和冻结 融解是固态转变为液态的过程，冻结是与融解相反的过程。融解（冻结）潜热为3.34×105J/㎏。 5、升华和凝华 升华是指水由固态直接转化为气态（不通过液态）的过程。凝华用来表示和升华相反的过程，即水汽直接转化为固态的过程。 第四章第一节 第四章第一节 第四章第一节 （二）相态平衡 蒸发线 融解线 升华线 第四章第一节 一、饱和水汽压与蒸发面温度的关系 克拉柏龙—克劳修斯方程 第四章第二节 第四章第二节 实验值与计算值略有不同，为什么？ 随着温度的升高，饱和水汽压按指数规律迅速增大 。 第四章第二节 二、饱和水汽压与蒸发面性质的关系 1、冰面和过冷却水面的饱和水汽压 在温度低于0℃时仍然以液态水的形态存在，不以冰的状态存在的水称为过冷却水。 第四章第二节 冰面的饱和水汽压 马格努斯经验公式 公式中α、β为经验常数，对于冰面来说，这两个值分别为9.5和265.5；对于水面，这两个常数分别为7.63和241.9。 第四章第二节 在相同温度条件下，冰面上的饱和水汽压总是要小于过冷却水面的饱和水汽压。 第四章第二节 二、饱和水汽压与蒸发面性质的关系 2、溶液面的饱和水汽压 3、饱和水汽压和蒸发面形状的关系 和纯水面相比，溶液面的饱和水汽压小于纯水面的饱和水汽压。 第四章第二节 温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，