CORRECTION OF BAROMETER READINGS TO 0°C TEMPERATURE
The following corrections are used to reduce the reading of a mercury barometer with a brass scale to 0°C. The number in the table should be subtracted from the observed height of the mercury column to give the true pressure in mmHg (1mmHg = 133.322 Pa). The table is calculated from the formula
?h = -0.0001634 ht/(1+0.0001818 t),
where h is the observed column height in mm and t the Celsius temperature. This relation is based on thermal expansion coefficients of 181.8·10-6°C-1 for mercury and 18.4·10-6°C-1 for brass.
Observed Height in mm
t/°C620630640650660670680690700710720730740750760770780790800
00.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00 10.100.100.100.110.110.110.110.110.110.120.120.120.120.120.120.130.130.130.13 20.200.210.210.210.220.220.220.230.230.230.240.240.240.250.250.250.250.260.26 30.300.310.310.320.320.330.330.340.340.350.350.360.360.370.370.380.380.390.39 40.400.410.420.420.430.440.440.450.460.460.470.480.480.490.500.500.510.520.52 50.510.510.520.530.540.550.560.560.570.580.590.600.600.610.620.630.640.640.65 60.610.620.630.640.650.660.670.680.690.700.710.710.720.730.740.750.760.770.78 70.710.720.730.740.750.770.780.790.800.810.820.830.850.860.870.880.890.900.91 80.810.820.840.850.860.870.890.900.910.930.940.950.970.980.99 1.01 1.02 1.03 1.04 90.910.920.940.950.970.98 1.00 1.01 1.03 1.04 1.06 1.07 1.09 1.10 1.12 1.13 1.15 1.16 1.17
10 1.01 1.03 1.04 1.06 1.08 1.09 1.11 1.13 1.14 1.16 1.17 1.19 1.21 1.22 1.24 1.26 1.27 1.29 1.30
11 1.11 1.13 1.15 1.17 1.18 1.20 1.22 1.24 1.26 1.27 1.29 1.31 1.33 1.35 1.36 1.38 1.40 1.42 1.44
12 1.21 1.23 1.25 1.27 1.29 1.31 1.33 1.35 1.37 1.39 1.41 1.43 1.45 1.47 1.49 1.51 1.53 1.55 1.57
13 1.31 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 1.44 1.46 1.48 1.50 1.53 1.55 1.57 1.59 1.61 1.63 1.65 1.67 1.70
14 1.41 1.44 1.46 1.48 1.51 1.53 1.55 1.57 1.60 1.62 1.64 1.67 1.69 1.71 1.73 1.76 1.78 1.80 1.83
15 1.52 1.54 1.56 1.59 1.61 1.64 1.66 1.69 1.71 1.74 1.76 1.78 1.81 1.83 1.86 1.88 1.91 1.93 1.96
16 1.62 1.64 1.67 1.69 1.72 1.75 1.77 1.80 1.82 1.85 1.88 1.90 1.93 1.96 1.98 2.01 2.03 2.06 2.09
17 1.72 1.74 1.77 1.80 1.83 1.86 1.88 1.91 1.94 1.97 1.99 2.02 2.05 2.08 2.10 2.13 2.16 2.19 2.22
18 1.82 1.85 1.88 1.91 1.93 1.96 1.99 2.02 2.05 2.08 2.11 2.14 2.17 2.20 2.23 2.26 2.29 2.32 2.35
19 1.92 1.95 1.98 2.01 2.04 2.07 2.10 2.13 2.17 2.20 2.23 2.26 2.29 2.32 2.35 2.38 2.41 2.44 2.48
20 2.02 2.05 2.08 2.12 2.15 2.18 2.21 2.25 2.28 2.31 2.34 2.38 2.41 2.44 2.47 2.51 2.54 2.57 2.60
21 2.12 2.15 2.19 2.22 2.26 2.29 2.32 2.36 2.39 2.43 2.46 2.50 2.53 2.56 2.60 2.63 2.67 2.70 2.73
22 2.22 2.26 2.29 2.33 2.36 2.40 2.43 2.47 2.51 2.54 2.58 2.61 2.65 2.69 2.72 2.76 2.79 2.83 2.86
23 2.32 2.36 2.40 2.43 2.47 2.51 2.54 2.58 2.62 2.66 2.69 2.73 2.77 2.81 2.84 2.88 2.92 2.96 2.99
24 2.42 2.46 2.50 2.54 2.58 2.62 2.66 2.69 2.73 2.77 2.81 2.85 2.89 2.93 2.97 3.01 3.05 3.08 3.12
25 2.52 2.56 2.60 2.64 2.68 2.72 2.77 2.81 2.85 2.89 2.93 2.97 3.01 3.05 3.09 3.13 3.17 3.21 3.25
26 2.62 2.66 2.71 2.75 2.79 2.83 2.88 2.92 2.96 3.00 3.04 3.09 3.13 3.17 3.21 3.26 3.30 3.34 3.38
27 2.72 2.77 2.81 2.85 2.90 2.94 2.99 3.03 3.07 3.12 3.16 3.20 3.25 3.29 3.34 3.38 3.42 3.47 3.51
28 2.82 2.87 2.91 2.96 3.00 3.05 3.10 3.14 3.19 3.23 3.28 3.32 3.37 3.41 3.46 3.51 3.55 3.60 3.64
29 2.92 2.97 3.02 3.06 3.11 3.16 3.21 3.25 3.30 3.35 3.39 3.44 3.49 3.54 3.58 3.63 3.68 3.72 3.77
30 3.02 3.07 3.12 3.17 3.22 3.27 3.32 3.36 3.41 3.46 3.51 3.56 3.61 3.66 3.71 3.75 3.80 3.85 3.90
31 3.12 3.17 3.22 3.27 3.32 3.37 3.43 3.48 3.53 3.58 3.63 3.68 3.73 3.78 3.83 3.88 3.93 3.98 4.03
32 3.22 3.28 3.33 3.38 3.43 3.48 3.54 3.59 3.64 3.69 3.74 3.79 3.85 3.90 3.95 4.00 4.05 4.11 4.16
33 3.32 3.38 3.43 3.48 3.54 3.59 3.64 3.70 3.75 3.81 3.86 3.91 3.97 4.02 4.07 4.13 4.18 4.23 4.29
34 3.42 3.48 3.53 3.59 3.64 3.70 3.75 3.81 3.87 3.92 3.98 4.03 4.09 4.14 4.20 4.25 4.31 4.36 4.42
35 3.52 3.58 3.64 3.69 3.75 3.81 3.86 3.92 3.98 4.03 4.09 4.15 4.21 4.26 4.32 4.38 4.43 4.49 4.55
36 3.62 3.68 3.74 3.80 3.86 3.92 3.97 4.03 4.09 4.15 4.21 4.27 4.32 4.38 4.44 4.50 4.56 4.62 4.68
37 3.72 3.78 3.84 3.90 3.96 4.02 4.08 4.14 4.20 4.26 4.32 4.38 4.44 4.50 4.56 4.62 4.68 4.74 4.80
38 3.82 3.88 3.95 4.01 4.07 4.13 4.19 4.25 4.32 4.38 4.44 4.50 4.56 4.62 4.69 4.75 4.81 4.87 4.93
39 3.92 3.99 4.05 4.11 4.18 4.24 4.30 4.37 4.43 4.49 4.56 4.62 4.68 4.75 4.81 4.87 4.94 5.00 5.06
40 4.02 4.09 4.15 4.22 4.28 4.35 4.41 4.48 4.54 4.61 4.67 4.74 4.80 4.87 4.93 5.00 5.06 5.13 5.19
15-23
空气温度干空气密度 饱和空气密 度 饱和空气 饱和空气含 湿量 饱和空气焓 水蒸气分压 力 t ρρb pq.b db ib ℃kg/m3 kg/m3 ×102Pa g/kg干空 气 kJ/kg干空 气 -20 1.396 1.395 1.02 0.63 -18.55 -19 1.394 1.393 1.13 0.7 -17.39 -18 1.385 1.384 1.25 0.77 -16.2 -17 1.379 1.378 1.37 0.85 -14.99 -16 1.374 1.373 1.5 0.93 -13.77 -15 1.368 1.367 1.65 1.01 -12.6 -14 1.363 1.362 1.81 1.11 -11.35 -13 1.358 1.357 1.98 1.22 -10.05 -12 1.353 1.352 2.17 1.34 -8.75 -11 1.348 1.347 2.37 1.46 -7.45 -10 1.342 1.341 2.59 1.6 -6.07 -9 1.337 1.336 2.83 1.75 -4.73 -8 1.332 1.331 3.09 1.91 -3.31 -7 1.327 1.325 3.36 2.08 -1.88 -6 1.322 1.32 3.67 2.27 -0.42 -5 1.317 1.315 4 2.47 1.09 -4 1.312 1.31 4.36 2.69 2.68 -3 1.308 1.306 4.75 2.94 4.31 -2 1.303 1.301 5.16 3.19 5.9 -1 1.298 1.295 5.61 3.47 7.62 0 1.293 1.29 6.09 3.78 9.42 1 1.288 1.285 6.56 4.07 11.14 2 1.284 1.281 7.04 4.37 12.89 3 1.279 1.275 7.57 4.7 14.74 4 1.27 5 1.271 8.11 5.03 16.58 5 1.27 1.26 6 8. 7 5.4 18.51 6 1.265 1.261 9.32 5.79 20.51 7 1.261 1.256 9.99 6.21 22.61 8 1.256 1.251 10.7 6.65 24.7 9 1.252 1.247 11.46 7.13 26.92 10 1.248 1.242 12.25 7.63 29.18 11 1.243 1.237 13.09 8.15 31.52 12 1.239 1.232 13.99 8.75 34.08 13 1.235 1.228 14.94 9.35 36.59 14 1.23 1.223 15.95 9.97 39.19 15 1.226 1.218 17.01 10.6 41.78 16 1.222 1.214 18.13 11.4 44.8
三、气体的压强跟温度的关系 在日常生活中,我们常会遇到这样一些情况:夏天给旧的自行车车胎打气,不宜打得很足,不然,在太阳下骑行,车胎容易爆裂;卡车在运输汽水等饮料时,由于太阳曝晒,一些质地较差的汽水瓶往往会爆裂。这些现象都表明气体压强的大小跟温度的高低有关。 我们可以用实验的方法来研究一定质量的气体,在体积不变时,它的压强跟温度的关系。 查理定律 通过实验探索,我们初步得出一定质量气体在体积不变时,它的压强随着温度的升高而增大的结论。从实验数据描绘出的p -t 图象,基本上是一条倾斜的直线(图2-7),但是这样还没有反映出压强和温度间确切的关系。 最早定量研究气体压强跟温度的关系的是法国物理学家查理(1746-1823)。我们为了精确测量一定质量气体在体积不变时,不同温度下的压强,采用了图2-8所示的实验装置。容器A 中有一定质量的空气,空气的温度可由温度计读出,空气的压强可由跟容器A 连在一起的水银压强计读出。但温度升高后,容器A 中的空气会膨胀,由于压强计两臂间是用橡皮管相连的,它的右臂可以上下移动。移上时,受热膨胀后的空气就能被压缩到原来的体积。 控制变量法 自然界发生的各种现象,往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它保持不变,然后来比较、研究其他两个变量之间的关系,这是一种研究问题的科学方法。 例如物体吸收热量温度会升高,温度升高多少是由多个因素决定的,跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质有关。在研究时,可以先使一些因素保持不变,如在物质 相同、质量相同的情况下,观察物体温度升高跟所吸收热量的关系;接着再研究同种物质, 图2-8 图2-7
标准大气的高度和气温、气压的关系 工作中经常用到大气资料,总结如下 这里所说的标准大气指国际民航组织采用的“1964,ICAO标准大气”。在海拔32公里以下,它与“1976,U.S.标准大气”相同。近地面(32公里以下)大气气温的变化为: ---地面:气温的15.0℃,气压P=1013.25mb ---地面至海拔11公里的气温变化率:–6.5℃/公里 在11公里的界面上: 气温为–56.5℃气压P=226.32mb 海拔11—20公里的气温变化率:0.0℃/公里 海拔20—32公里的气温变化率:+1.0/公里 更详细的数据可以参考GJB365.1-87 《北半球标准大气(-2~80公里)》给出的大气参数。 气压的国际单位制是帕斯卡(或简称帕,符号是Pa),泛指是气体对某一点施加的流体静力压强,来源是大气层中空气的引力,即为单位面积上的大气压力。在一般气象学中人们用千帕斯卡(KPa)、或使用百帕(hPa)作为单位。测量气压的仪器叫气压表。其它的常用单位分别是:巴(bar,1bar=100,000帕)和厘米水银柱(或称厘米汞柱)。在海平面的平均气压约为101.325千帕斯卡(76厘米水银柱),这个值也被称为标准大气压。另外,在化学计算中,气压的国际单位是“atm”。一个标准大气压即是1atm。1个标准大气压等于101325帕,1.01325巴,或者76厘米水银柱。 大气压会随着高度的提升而下降,其关系为每提高12米,大气压下降1mm-Hg(1毫米水银柱),或者每上升9米,大气压降低100Pa。 下图给出了-0.5-20kM的大气温度、密度、压力分布图。从图中可以看出温度在0-11km成线性关系,压力和温度在0-3km(甚至5km)都成线性关系。
大气压与温度的关系 大气压:和高度、湿度、温度的变化成反比--注意,这里说的是大气压,而非气压! 详细说明如下: 高度越高--空气越稀薄; 湿度越大--空气中的水分越多,尔水的分子量比空气的混合分子量小,水气的增加,等于稀释了空气; 温度越高--虽然增加了空气分子的对撞机会,但是空气迅速膨胀,对流,尔引起空气变得稀薄,其增加的对撞能量远小于空气变稀薄减小的对撞能量,自然空气压力减小。 有关常识如下: 定义: 1.亦称“大气压强”。重要的气象要素之一。由于地球周围大气的重力而产生的压强。其大小与高度、温度等条件有关。一般随高度的增大而减小。例如,高山上的大气压就比地面上的大气压小得多。 在水平方向上,大气压的差异引起空气的流动。 2.压强的一种单位。“标准大气压”的简称。科学上规定,把相当于760mm 高的水银柱(汞柱)产生的压强或1.01×十的五次方帕斯卡叫做1标准大气压,简称大气压。 地球的周围被厚厚的空气包围着,这些空气被称为大气层。空气可以像水那样自由的流动,同时它也受重力作用。因此空气的内部向各个方向都有压强,这个压强被称为大气压。在1643年意大利科学家托里拆利在一根80厘米长的细玻璃管中注满水银倒臵在盛有水银的水槽中,发现玻璃管中的水银大约下降了4厘米后就不再下降了。
这4厘米的空间无空气进入,是真空。托里拆利据此推断大气的压强就等于水银柱的长度。后来科学家们根据压强公式准确地算出了大气压在标准状态下为1.013×105Pa。由于当时的信息交流不畅意大利和法国对大气压实验研究结果并没有被全欧洲所熟知,所以在德国对大气压的早期研究是独立进行的。1654年奥托格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,有力的验证了大气压强的存在,这让人们对大气压有了深刻的认识。在那个时期,奥托格里克还做了很多验证大气压存在且很大的实验,也正是在这一时候他第一次听到托里拆利早在11年前已测出了大气压。 标准大气压 1标准大气压=760毫米汞柱=76厘米汞柱=1.013×10的5次方帕斯卡=10.336米水柱。 标准大气压值及其变迁 标准大气压值的规定,是随着科学技术的发展,经过几次变化的。 最初规定在摄氏温度0℃、纬度45°、晴天时海平面上的大气压强为标准大气压,其值大约相当于76厘米汞柱高。后来发现,在这个条件下的大气压强值并不稳定,它受风力、温度等条件的影响而变化。 于是就规定76厘米汞柱高为标准大气压值。但是后来又发现76厘米汞柱高的压强值也是不稳定的,汞的密度大小受温度的影响而发生变化;g值也随纬度而变化。测量大气压的仪器叫气压计。 为了确保标准大气压是一个定值,1954年第十届国际计量大会决议声明,规定标准大气压值为 1标准大气压=101325牛顿/米2,即为101325帕斯卡(Pa)大气压的变化温度、湿度与大气压强的关系 湿度越大大气压强越大 初中物理告诉我们:“大气压的变化跟天气有密切的关系.一般地说,晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比夏天高.”对这段叙述,就是老师也往往不
大气压的变化与季节天气的关系 初中物理告诉我们:“大气压的变化跟天气有密切的关系.一般地说,晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比夏天高.”对这段叙述,就是老师也往往不易说清,笔者认为,这个问题可归结为温度、湿度、空气流动与大气压强的关系问题.今谈谈自己的初步认识. 1.大气压与天气的关系:晴天大气压比阴天(雨天)大气压高 首先我们来分析:空气密度对大气压的影响。我们通常所称的大气,就是包围在地球周围的整个空气层.它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃.我们把含水汽很少(即湿度小)的空气称“干空气”,而把含水汽较多(即湿度大)的空气称“湿空气”.不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻.其实,干空气的分子量是,而水汽的分子量是,故干空气分子要比水汽分子重.在相同状况下,干空气的密度也比水汽的密度大.在晴天的时候,空气中水分含量少,属于“干空气”,密度大,所以大气压比较高。阴天(雨天)的时候,空气中水分含量多,属于“湿空气”,密度反而小,所以大气压比较低。 此外,引起晴天大气压比较高另一个原因是:气流运动对大气压的影响。通常情况下,地面不断地向大气层进行长波有效辐射,同时大气也在不断地向地面进行逆辐射。晴天,地面的热量可以较为通畅地通过有效辐射和对流气层的向上辐散运动向外输运。阴天时,云层覆盖在大气层上方,减少了对流层大气向外的辐散运动。云层这种保存地表和对液层热量的作用称为“温室效应”。这样,阴天地区的大气膨胀就比较厉害,从而导致阴天地区的大气横向(水平)向外扩散,使得阴天地区的空气向外流动,当然阴天地区的密度也就会减小,从而导致阴天的大气压比晴天的大气压低。 大气压和天气的关系 气压跟天气有密切的关系。一般地说,地面上高气压的地区往往是晴天,地面上低气压的地区往往是阴雨天。这里所说的高气压和低气压是相对的,不是指大气压的绝对值。某地区的气压比周围地区的气压高,就叫做高气压地区;某地区的气压比周围地区的气压低,就叫做低气压地区。 在同一水平面上,如果气压分布不均匀,空气就要从高气压地区向低气压地区流动。因此某地区的气压高,该地区的空气就在水平方向上向周围地区流出。高气压地区上方的空气就要下降。由于大气压随高度的减小而增大,所以高处空气下降时,它所受到的压强增大,它的体积减小,温度升高,空气中的凝结物就蒸发消散。所以,高气压中心地区不利于云雨的形成,常常是晴天。如果某地区的气压低,周围地区的空气就在水平方向上向该地区流入,结果使该地区的空气上升,上升的空气因所受的压强减小而膨胀,温度降低,空气中的水汽凝结,所以,低气压中心地区常常是阴雨天。 由于气压跟天气有密切的关系,所以各气象哨所每天都按统一规定的时刻观测当地的大气压,报告给气象中心,作为天气预报的依据之一。 2.大气压与季节的关系:冬天的气压比夏天高 ' 空气温度的变化是引起气压变化的一个很重要的原因。当空气冷却时,空气收缩,密度增大,单位面积上承受的空气柱重量增加,气压也就升高。因此,冷空气一到,总是伴随着气压的升高;而在暖空气来临的同时,气压常常降低。冬天是冷空气的世界,夏季则是暖空气的天地,气压冬高夏低的道理也就很清楚了。需要注意的是,由于空气的密度是随高度的上升而减小的,所以,通常讲气压的高低,都是在同一海拔高度的层面上来做比较的,—般用的最多的是海平面气压。
不同温度下空气中饱和水分含量及饱和蒸汽压兰州真空设备有限责任公司 温度℃饱和水分含量 g/m3 饱和蒸汽压 Pa 温度℃ 饱和水分含量 g/m3 饱和蒸汽压 Pa 40 50.91 7368.624 -12 1.81 217.3824 38 46.00 6618.708 -14 1.52 181.2852 36 41.51 5935.392 -16 1.27 150.7824 34 37.40 5314.68 -18 1.06 125.0748 32 33.64 4483.512 -20 0.888 103.3632 30 30.30 4238.42 -22 0.736 85.248 28 27.20 3776.22 -24 0.590 70.0632 26 24.30 3357.972 -26 0.504 57.276 24 21.80 2981.016 -28 0.414 46.7532 22 19.40 2641.356 -30 0.340 38.0952 20 17.30 2336.33 -32 0.277 30.7692 18 15.36 2061.936 -34 0.226 24.9084 16 13.63 1815.516 -36 0.184 20.1132 14 12.05 1597.068 -38 0.149 16.1172 12 10.68 1401.264 -40 0.120 12.9204 10 9.35 1226.77 -42 0.096 10.2564 8 8.28 1072.26 -44 0.077 8.1252 6 7.28 933.732 -46 0.061 6.3936 4 6.39 812.52 -48 0.049 5.0616 2 5.60 704.628 -50 0.038 3.8628 0 4.85 609.923 -52 0.030 3.0636 -2 4.14 516.816 -54 0.024 2.3976 -4 3.52 436.896 -56 0.018 1.8648 -6 3.00 368.298 -58 0.014 1.4652 -8 2.54 309.8232 -60 0.011 1.0656 -10 2.14 259.74 -90 0.0093
大气压的变化跟天气有密切的关系.一般地说,晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比夏天高.”对这段叙述,就是老师也往往不易说清,笔者认为,这个问题可归结为温度、湿度与大气压强的关系问题.今谈谈自己的初步认识.我们通常所称的大气,就是包围在地球周围的整个空气层.它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃.我们把含水汽很少(即湿度小)的空气称“干空气”,而把含水汽较多(即湿度大)的空气称“湿空气”.不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻.其实,干空气的分子量是28.966,而水汽的分子量是18.016,故干空气分子要比水汽分子重.在相同状况下,干空气的密度也比水汽的密度大.水汽的密度仅为干空气密度的62%左右. 应当说,由于大气处于地球周围的一个开放空间,而不存在约束其运动范围的具体疆界,这就使它跟处于密闭容器中的气体不同.对一个盛有空气的密闭容器来说,只要容器中气体未达到饱和状态,那么,当我们向容器中输入水汽的时候,气体的压强必然会增加.而大气的情况则不然.当因自然因素或人为因素使某区域中的大气湿度增大时,则该区域中的“湿空气”分子(包括空气分子和水汽分子)必然要向周围地区扩散.其结果将导致该区域大气中的“干空气”含量比周围地区小,而水汽含量又比周围地区大.这犹如在大豆中掺入棉籽时其混合体密度要小于大豆密度一样,所以该区域的湿空气密度也就小于其它地区的干空气密度.这样,对该区域的一个单位底面积的气柱而言,其重量也就小于其它干空气地区同样的气柱这也就告诉我们,大气压随空气湿度的增大而减小.就阴天与晴天而言,实际上也就是阴天的空气湿度比晴天要大,因而阴天的大气压也就比晴天小. 冬天气压大.通常情况下,地面不断地向大气中进行长波有效辐射,同时大气也在不断地向地面进行逆辐射。晴天,地面的热量可以较为通畅地通过有效辐射和对流气层的向上辐散运动向外输运。阴天时,云层减少了对流层大气向外的辐散运动。云层这种保存地表和对液层热量的作用称为“温室效应”。这样,阴天地区的大气膨胀就比较厉害,从而导致阴天地区的大气横向向外扩散,使空气的密度减小,同时阴天地区大气的湿度比较大,也使大气的密度减小。因这两个因素的影响,从而导致阴天的大气压比晴天的大气压低。同一地区,在一年之中的不同时间其大气压的值也有所不同。这叫大气压的年变化。大气压的年变化,具体
☆专题5 气温与气压的关系 一、热力原因形成的热低压、冷高压 热低压和冷高压都是由于热力原因形成的气压关系。地表的冷热不均是引起气压高低变化的重要原因。 1.热低压:热低压是气温和气压的双重表现,二者具有相关性,“由于热而形成低压”。 如下图1 为热力环流简图,近地面A点附近气体受热膨胀上升,使得近地面空气密度变小,近地面形成低气压。这就是由于热力原因形成的“低气压”。赤道低气压带是最典型的热低压带。北半球夏季,由于陆地和海洋热容量不同,陆地增温快降温也快,因此同纬度的地方陆地比海洋温度要高,在陆地形成了热低压,在亚欧大陆上形成了亚洲低压(印度低压),在北美大陆形成北美低压。我国夏季午后(14 点)“闷热”,多对流雨,就是热低压造成。 2.冷高压:冷高压是指近地面受热少气温低,气体冷却收缩下沉,在近地面空气分子大量集聚,在同一水平面上空气密度增大,气压升高。如热力环流图中的B 点。在三圈环流模式图中,极地高气压带便是典型的冷高压,极地气温低,高空气体下沉。冬季北半球蒙古、西伯利亚一带由于气温低而形成亚洲高压,在这个高压的影响下,我国北方冬季呈现“干压表现为气温与气流的因果关系。其垂直方向的气流可认为是冷热气流。其形成要与气旋、反气旋(气流分布状况)区别开来。气旋的中心气压是低气压,受水平气压梯度力的影响,大气由四周向中心流,中心气体大量集聚,因而垂直方向上形成上升气流,可称之为推动气流。与这相反,反气旋中心是高压,中心气体往四周流,其中心垂直方向上气流下沉补充,可称之为补偿气流。无论是推动气流还是补偿气流其成因都与冷热气流不同,它们都是动力原因引起的。 二、动力原因形成的热高压、冷低压 副热带高气压带(热高压)和副极地低气压带(冷低压)是由于动力原因形成的气压带。1.热高压:如图2,南北纬30°的副热带高气压带就是典型的热高压。热是指纬度低,高压是指气体集聚,二者之间没有因果联系,如果有,可以这样认为高压加剧了“热”。北半球来自赤道上空的源源不断的气流向极地运动,在地转偏向力的作用下(无摩擦力),逐渐偏转为西风,气流在南北纬30°的上空集聚,最后下沉在近地面形成了副热带高气压带,在副高的控制下世界上一些地区形成了热带沙漠气候,终年炎热干燥,如非洲的撒哈拉沙漠、澳大利亚大沙漠等。我国7、8 月份当锋面雨带移动到东北、华北地区,长江流域由于受到副高的控制形成了伏旱天气,持续高温不降,可谓“真热”! 2.冷低压:如图2,在南北纬60°,因地处高纬,气候非常寒冷,近地面来自低纬的暖热气流与来自极地冷气流在此相遇,气体辐合上升,在高空形成高气压,近地面则形成低压,即副极地低气压带。
大气压与天气的关系 日照市岚山区黄墩镇初级中学范军华 大气压又称大气的压强。从空气分子运动观点出发,它是空气的分子运动与地球重力场两者综合作用的结果。在这综合的作用下,许多空气分子在每瞬时平均对单位面积的平面所施的撞击力就表现为气压。空气分子密度大的地方,也是空气分子平均动能大的地方,因此,撞击力就大,故气压也大。 当你收听无线电台的天气形势广播时,常听到“高气压”、“低气压”、“高压脊”、“低压槽”等词。这些词都是指的大气压在某一区域的分布类型,那么为什么大气压与天气预报有如此密切的关系呢? 地球表面上的风、云、雨、雪,万千气象,都跟大气运动有关系,而造成大气运动的动力就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化。由于地球表面各处在太阳照射下受热情况不同,各地的空气温度就有较大差别。温度高的地方,空气膨胀上升,空气变得稀薄,气压就低;温度低的地方,空气收缩下沉、密度增大,气压就高。另外,大气流动也是造成气压不平衡和经常变化的重要因素。这样在地理情况千差万别的地球表面上空,就形成各种各样的气压分布类型,多种气压类型的组合就构成了一定的天气形势,而决定着未来的风云变幻。 气象工作者为何能根据各种气压类型来预报天气呢?这是因为事物间总是相互联系、互为因果的,而一定的气压类型往往导致一定的天气现象出现。例如,在高气压控制的区域,由于低处的空气不断从高压中心向外流散,上层空气就要下沉填补。空气在下沉过程中体积压缩(因大气压随高度的减小而增大),温度升高,原来空气中的细小水珠就会蒸发消散,不利于云雨的形成。因此高压中心附近地区常常是天气晴朗。 而在低气压控制的区域,低层空气是从周围流向低压中心,使低层空气堆积上升。空气在上升过程中体积膨胀,温度降低,空气中的水蒸汽凝结,易形成云雨。所以低气压中心附近往往是阴雨连绵。无怪乎有人把气压计称为晴雨表,是有一定道理的。当然这些规律都不是绝对的,天气的变化是受多种因素影响的。但是气象工作者只要掌握了大面积内(一般包括整个欧亚大陆)的气压类型的分布,结合考虑其他一些因素,就可对本地区的风向、晴雨等做出预报。
空气 温度干空气密度 饱和空气密 度 饱和空气 饱和空气含 湿量 饱和空气焓 水蒸气分压 力 t ρρb pq.b db ib ℃kg/m3 kg/m3 ×102Pa g/kg干空 气 kJ/kg干空 气 -20 1.396 1.395 1.02 0.63 -18.55 -19 1.394 1.393 1.13 0.7 -17.39 -18 1.385 1.384 1.25 0.77 -16.2 -17 1.379 1.378 1.37 0.85 -14.99 -16 1.374 1.373 1.5 0.93 -13.77 -15 1.368 1.367 1.65 1.01 -12.6 -14 1.363 1.362 1.81 1.11 -11.35 -13 1.358 1.357 1.98 1.22 -10.05 -12 1.353 1.352 2.17 1.34 -8.75 -11 1.348 1.347 2.37 1.46 -7.45 -10 1.342 1.341 2.59 1.6 -6.07 -9 1.337 1.336 2.83 1.75 -4.73 -8 1.332 1.331 3.09 1.91 -3.31 -7 1.327 1.325 3.36 2.08 -1.88 -6 1.322 1.32 3.67 2.27 -0.42 -5 1.317 1.315 4 2.47 1.09 -4 1.312 1.31 4.36 2.69 2.68 -3 1.308 1.306 4.75 2.94 4.31 -2 1.303 1.301 5.16 3.19 5.9 -1 1.298 1.295 5.61 3.47 7.62 0 1.293 1.29 6.09 3.78 9.42 1 1.288 1.285 6.56 4.07 11.14 2 1.284 1.281 7.04 4.37 12.89 3 1.279 1.275 7.57 4.7 14.74 4 1.27 5 1.271 8.11 5.03 16.58 5 1.27 1.26 6 8. 7 5.4 18.51 6 1.265 1.261 9.32 5.79 20.51 7 1.261 1.256 9.99 6.21 22.61 8 1.256 1.251 10.7 6.65 24.7 9 1.252 1.247 11.46 7.13 26.92 10 1.248 1.242 12.25 7.63 29.18 11 1.243 1.237 13.09 8.15 31.52 12 1.239 1.232 13.99 8.75 34.08 13 1.235 1.228 14.94 9.35 36.59
标准大气的高度和气温、气压 的关系 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
标准大气的高度和气温、气压的关系 工作中经常用到大气资料,总结如下 这里所说的标准大气指国际民航组织采用的“1964,ICAO标准大气”。在海拔32公里以下,它与“1976,.标准大气”相同。近地面(32公里以下)大气气温的变化为: ---地面:气温的℃,气压P= ---地面至海拔11公里的气温变化率:–℃/公里 在11公里的界面上: 气温为–℃气压P= 海拔11—20公里的气温变化率:℃/公里 海拔20—32公里的气温变化率:+公里 更详细的数据可以参考《北半球标准大气(-2~80公里)》给出的大气参数。 气压的国际单位制是帕斯卡(或简称帕,符号是Pa),泛指是气体对某一点施加的流体静力压强,来源是大气层中空气的引力,即为单位面积上的大气压力。在一般气象学中人们用千帕斯卡(KPa)、或使用百帕(hPa)作为单位。测量气压的仪器叫气压表。其它的常用单位分别是:巴(bar, 1bar=100,000帕)和厘米水银柱(或称厘米汞柱)。在海平面的平均气压约为千帕斯卡(76厘米水银柱),这个值也被称为标准大气压。另外,在化学计算中,气压的国际单位是“atm”。一个标准大气压即是1atm。1个标准大气压等于101325帕,巴,或者76厘米水银柱。 大气压会随着高度的提升而下降,其关系为每提高12米,大气压下降 1mm-Hg(1毫米水银柱),或者每上升9米,大气压降低100Pa。 下图给出了的大气温度、密度、压力分布图。从图中可以看出温度在0- 11km成线性关系,压力和温度在0-3km(甚至5km)都成线性关系。
蒸汽有专门的特性,分为饱和蒸汽和过热蒸汽。 一般我们常见的是饱和蒸汽,饱和蒸汽的质量和其压力、温度有关系。对于饱和蒸汽,当压力一定时,其温度也是个定值。 1、标准状态下(即表压为0),1立方米饱和蒸汽质量约为0.598kg 2、表压为0.1MPa(绝对压力为0.2MPa),1立方米饱和蒸汽质量约为1.166kg 3、表压为0.2MPa(绝对压力为0.3MPa),1立方米饱和蒸汽质量约为1.704kg 4、表压为0.6MPa(绝对压力为0.7MPa),1立方米饱和蒸汽质量约为3.788kg 1立方米饱和蒸汽的质量随压力的增高也增高,建议你按照实际情况去查饱和蒸汽温焓表。饱和蒸汽性质表 如果是过热蒸汽的话,需要知道压力、温度两个参数去查过热蒸汽温焓表。过热蒸汽性质表: 蒸汽和水都是物质,蒸汽是水的气态状态。只要是物质都满足初中所学的质量基本公式:m=ρV,就是物体的质量和密度、体积有关系,当体积是个定值时,物体的质量仅与密度有关。 蒸汽的密度和水的密度是完全不同的。水在标准状态下密度是1000kg/m3,但是蒸汽的密度与压力、温度有关系,蒸汽的密度是随着压力、温度不同而变化的。 因此,一立方米蒸汽质量是不可能等于1吨的。 后附:饱和水蒸汽对照表
水的饱和线数据(沸点和气压对应关系100—140℃) 温度(℃)压强(大气压)温度(℃)压强(大气压)100 1.0009 126 2.3634 101 1.0372 127 2.4367 102 1.0745 128 2.5117 103 1.1129 129 2.5886 104 1.1525 130 2.6675 105 1.1932 131 2.7482 106 1.2351 132 2.8310 107 1.2782 133 2.9157 108 1.3226 134 3.0025 109 1.3682 135 3.0913 110 1.4150 136 3.1823 111 1.4632 137 3.2754 112 1.5128 138 3.3708 113 1.5637 139 3.4683 114 1.6160 140 3.5681 115 1.6697 116 1.7249 117 1.7816 118 1.8397 119 1.8995 120 1.9608 121 2.0237 122 2.0882 123 2.1544 124 2.2224 125 2.2920 克拉佩龙方程(Clapeyion):InPs=-(Dh/RT)+B Dh:水的摩尔蒸发热 R:气体通用常熟 T:温度 In:自然对数 B:克拉佩龙方程经验公式的截距
空气密度表 空气 干空气密度饱和空气密饱和空气(水蒸饱和空气含 饱和空气焓 温度度气分压力)湿量 ℃kg/m3 kg/m3 x102Pa g/kg 干空kJ/kg 干空气气 -20 1.396 1.395 1.02 0.63 -18.55 -19 1.394 1.393 1.13 0.7 -17.39 -18 1.385 1.384 1.25 0.77 -16.2 -17 1.379 1.378 1.37 0.85 -14.99 -16 1.374 1.373 1.5 0.93 -13.77 -15 1.368 1.367 1.65 1.01 -12.6 -14 1.363 1.362 1.81 1.11 -11.35 -13 1.358 1.357 1.98 1.22 -10.05 -12 1.353 1.352 2.17 1.34 -8.75 -11 1.348 1.347 2.37 1.46 -7.45 -10 1.342 1.341 2.59 1.6 -6.07 -9 1.337 1.336 2.83 1.75 -4.73 -8 1.332 1.331 3.09 1.91 -3.31 -7 1.327 1.325 3.36 2.08 -1.88 -6 1.322 1.32 3.67 2.27 -0.42 -5 1.317 1.315 4 2.47 1.09 -4 1.312 1.31 4.36 2.69 2.68 -3 1.308 1.306 4.75 2.94 4.31 -2 1.303 1.301 5.16 3.19 5.9 -1 1.298 1.295 5.61 3.47 7.62 0 1.293 1.29 6.09 3.78 9.42 1 1.288 1.285 6.56 4.07 11.14 2 1.284 1.281 7.04 4.37 12.89 3 1.279 1.275 7.57 4.7 14.74 4 1.27 5 1.271 8.11 5.03 16.58 5 1.27 1.26 6 8. 7 5.4 18.51 6 1.265 1.261 9.32 5.79 20.51 7 1.261 1.256 9.99 6.21 22.61 8 1.256 1.251 10.7 6.65 24.7 9 1.252 1.247 11.46 7.13 26.92 10 1.248 1.242 12.25 7.63 29.18 11 1.243 1.237 13.09 8.15 31.52 12 1.239 1.232 13.99 8.75 34.08 13 1.235 1.228 14.94 9.35 36.59 14 1.23 1.223 15.95 9.97 39.19
气体的压强与温度的关系(一) 一、填空题: 1.夏天给自行车胎打气时不宜打得太足,不然,在阳光直射的马路上骑车时,车胎容易爆裂。这表明,一定质量的气体在 不变的情况下,它的 随着 的升高而增大。 2.查理定律可表示为一定质量的气体在____________保持不变的过程中,____________与热力学温度成正比。 3.一定质量的气体,作等容变化,其P-t 图像如图所示,图像中的直线 AB 延长线与 P 轴的交点表示____________,与 t 轴的交点表示的温度是______________℃。 4.如图所示是研究一定质量的气体做等容变化的实验装置,A 、B 两管的下端用橡皮管相连。在室温下,A 管中的水银面比B 管中的水银面高。现将烧瓶放进盛有热水的容器中,为使B 管中的水银面保持原来的位置,应将A 管向 移动,这时A 、B 两管中的水银面高度差将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 5.一氧气瓶的容积是32L ,在-3℃时瓶中氧气的压强是27atm ,当温度上升到27℃时,瓶中的氧气的压强___________atm 。 6.人体发烧时,体温升高2℃相当于升高了______K 。我国已制成了转变温度为215K 的超导体,215K=__________℃。 7.对一个容积一定的密闭容器加热,当容器的温度升高1℃时,容器中气体的压强比原来增加0.4%,由此可知容器内气体原来的温度是____________℃。 二、单项选择题: 8.如图所示,表示一定质量的气体等容变化的图是------------------------( ) 9.密闭容器中的气体受热时,设容器的容积不随温度而变化,则气体的密度变化和压强的变化为( ) (A )密度减小 (B )密度增大 (C )压强增大 (D )压强不变 10.密闭容器中装有一定质量的气体,当温度从t 1=50℃升高到t 2=100℃时,气体的压强从t (℃) p B A T V (A ) (B ) (C ) (D )
气体的压强跟温度的关 系 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
三、气体的压强跟温度的关系 在日常生活中,我们常会遇到这样一些情况:夏天给旧的自行车车胎打气,不宜打得很足,不然,在太阳下骑行,车胎容易爆裂;卡车在运输汽水等饮料时,由于太阳曝晒,一些质地较差的汽水瓶往往会爆裂。这些现象都表明气体压强的大小跟温度的高低有关。 我们可以用实验的方法来研究一定质量的气体,在体积不变时,它的压强跟温度的关系。 查理定律 通过实验探索,我们初步得出一定质量气体在体积不变时,它的压强随着温度的升高而增大的结论。从实验数据描绘出的p-t图象,基本上是一条倾斜的直线(图2-7),但是这样还没有反映出压强和温度间确切的关系。 图2-7 最早定量研究气体压强跟温度的关系的是法国物理学家查理(1746-1823)。我们为了精确测量一定质量气体在体积不变时,不同温度下的压强,采用了图2-8所示的实验装置。容器A中有一定质量的空气,空气的温度可由温度计读出,空气的压强可由跟容器A连在一起的水银压强计读出。但温度升高后,容器A中的空气会膨胀,由于压强计两臂间是用橡皮管相连的,它的右臂可以上下移动。移上时,受热膨胀后的空气就能被压缩到原来的体积。
图2-8 控制变量法 自然界发生的各种现象,往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它保持不变,然后来比较、研究其他两个变量之间的关系,这是一种研究问题的科学方法。 例如物体吸收热量温度会升高,温度升高多少是由多个因素决定的,跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质有关。在研究时,可以先使一些因素保持不变,如在物质相同、质量相同的情况下,观察物体温度升高跟所吸收热量的关系;接着再研究同种物质,不同质量的物体吸收相等热量时,温度升高跟质量的关系等等,从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系。控制变量的科学方法在物理学的研究中是经常使用的。 这个实验是按以下步骤进行的: 先把容器A浸没在冰水混和物中,这时容器A中的空气温度为0℃,调节压强计右臂的位置.使两臂内水银面位于同一高度,这时容器A中的空气压强
水的沸点℃和大气压(MPa) 的关系 100 → 1.0009 120 → 1.9608 121 → 2.0237 MPa 兆帕 1MPa=10公斤/平方厘米 0.1Mpa饱和蒸汽温度为99.1度,0.2Mpa饱和蒸汽温度为119.6度,如果需要的温度必须是121度,则蒸汽压力应该是2.03kg/m2。 高压锅显示的一般是表压力。(正常时压力为零) 压力表显示0.1MPa时饱和温度为120.1℃。(121摄氏度时0.2049MPa,压力表显示0.1049MPa) 楼上说的是绝对压力,后面的单位应该是MPa,不应该用公斤力。 高压锅的蒸汽温度及压力是大约表压0.12Mpa 工程热力学给出100kPa“饱和蒸汽”对应的理论温度为120摄氏度 压力和温度是成一定比例关系的,压力越大,温度越高;不同的食物需要不同的烹饪火候,有些食物在高压高温下会破坏内部组织,导致营养成份损失。不能调压的电压力锅,所有的食物都只能在高压下烹饪下 高压锅内的水蒸气温度要看高压锅的压力值是多上少。 水,沸点随压强增大而增大。 高压锅内的沸水的温度一般在120摄氏度左右。 108摄氏度,这是初二物理课本知识。 温度从110到122度不等。 海平面是100摄氏度,高海拔地区看海拔高度定低于100摄氏度。 高压下的沸水,那么看锅的压强多大了。 气压=2atm时,温度为120摄氏度 1、不能超过2个大气压,温度不会超过120摄氏度 否则很危险 2、如果你有意把安全装置改变,想提高温度,将泄压装置加重,最多可以烧的8个大气压,这个时侯温度就可以达到160摄氏度以上了,一般的压力锅,会有明显的变形,很危险的!!不能反复这样操作!! 根据压力不同而不同的,一般110摄氏度。 工程热力学给出100kPa“饱和蒸汽”对应的理论温度为120摄氏度
大气压的变化与季节天气的关系初中物理告诉我们: “大气压的变化跟天气有密切的关系.一般地说,晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比夏天高.”对这段叙述,就是老师也往往不易说清,笔者认为,这个问题可归结为温度、湿度、空气流动与大气压强的关系问题.今谈谈自己的初步认识. 1.大气压与天气的关系: 晴天大气压比阴天(雨天)大气压高首先我们来分析: 空气密度对大气压的影响。 我们通常所称的大气,就是包围在地球周围的整个空气层.它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外,还含有水汽和尘埃.我们把含水汽很少(即湿度小)的空气称“干空气”,而把含水汽较多(即湿度大)的空气称“湿空气”.不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻.其实,干空气的分子量是 28.966,而水汽的分子量是 18.016,故干空气分子要比水汽分子重.在相同状况下,干空气的密度也比水汽的密度大.在晴天的时候,空气中水分含量少,属于“干空气”,密度大,所以大气压比较高。 阴天(雨天)的时候,空气中水分含量多,属于“湿空气”,密度反而小,所以大气压比较低。 此外,引起晴天大气压比较高另一个原因是: 气流运动对大气压的影响。 通常情况下,地面不断地向大气层进行长波有效辐射,同时大气也在不断地向地面进行逆辐射。 晴天,地面的热量可以较为通畅地通过有效辐射和对流气层的向上辐散运动向外输运。
阴天时,云层覆盖在大气层上方,减少了对流层大气向外的辐散运动。 云层这种保存地表和对液层热量的作用称为“温室效应”。 这样,阴天地区的大气膨胀就比较厉害,从而导致阴天地区的大气横向(水平)向外扩散,使得阴天地区的空气向外流动,当然阴天地区的密度也就会减小,从而导致阴天的大气压比晴天的大气压低。 大气压和天气的关系气压跟天气有密切的关系。 一般地说,地面上高气压的地区往往是晴天,地面上低气压的地区往往是阴雨天。 这里所说的高气压和低气压是相对的,不是指大气压的绝对值。 某地区的气压比周围地区的气压高,就叫做高气压地区;某地区的气压比周围地区的气压低,就叫做低气压地区。 在同一水平面上,如果气压分布不均匀,空气就要从高气压地区向低气压地区流动。 因此某地区的气压高,该地区的空气就在水平方向上向周围地区流出。 高气压地区上方的空气就要下降。 由于大气压随高度的减小而增大,所以高处空气下降时,它所受到的压强增大,它的体积减小,温度升高,空气中的凝结物就蒸发消散。 所以,高气压中心地区不利于云雨的形成,常常是晴天。 如果某地区的气压低,周围地区的空气就在水平方向上向该地区流入,结果使该地区的空气上升,上升的空气因所受的压强减小而膨胀,温度降低,空气中的水汽凝结,所以,低气压中心地区常常是阴雨天。 由于气压跟天气有密切的关系,所以各气象哨所每天都按统一规定的时刻观测当地的大气压,报告给气象中心,作为天气预报的依据之 一。