- •Контрольная работа № 1 Задание 1
- •Задание 2
- •Задание 3
- •Задание 4
- •Задание 5
- •Задание 6
- •1. Каково агрегатное состояние облаков, дающих ливневые осадки в умеренных и тропических широтах?
- •Задание 7
- •1. Каковы условия, необходимые для образования и роста зародышевых капель?
- •Контрольная работа № 2 Задание 1
- •1. Какие оптические явления связаны с дифракцией света на каплях тумана?
- •Задание 2
- •Задание 3
- •1. Какие факторы влияют на проводимость атмосферы?
- •Задание 4
- •Задание 5
- •1. Каково соотношение между скоростью геострофического ветра Vg и скоростью градиентного ветра в циклоне vh и антициклоне? Доказать.
- •Задание 6
- •Задание 7
- •1. Найти максимальную скорость ветра в антициклоне на широте 600, если радиус кривизны изобары составляет 100 км.
- •Список литературы
Задание 3
Какие факторы влияют на испарение в естественных условиях?
Ответ
Испарение, то есть фазовый переход вещества из конденсированного (твердого или жидкого) состояния в газообразное на границе раздела фаз, в естественных условиях зависит от множества факторов, основные из которых:
метеорологические условия:
скорость ветра,
температура испаряющей поверхности,
температура воздуха,
влажность воздуха,
солнечная радиация,
увлажненность испаряющей поверхности,
добавочные факторы:
альбедо,
шероховатость испаряющей поверхности.
Скорость ветра определяет интенсивность турбулентного перемешивания. Чем больше скорость ветра, тем быстрее происходит развеивание водяного пара над испаряющей поверхностью, что ускоряет испарение. Влажность воздуха в зависимости от температуры воздуха и поверхности, а также от увлажненности этой поверхности, определяет вертикальный градиент влажности и, как следствие, количество влаги, которое может испариться. Излучение Солнца является первопричиной испарения. Во-первых, поглощение солнечного излучения поверхностью непосредственно приводит к ее нагреву за счет возбуждения колебательных уровней и, как следствие, испарению с этой поверхности. Также, посредством нагревания поверхности, излучение влияет и на интенсивность турбулентного перемешивания, следовательно, и на испарение. Альбедо (отражающая способность) испаряющей поверхности влияет на количество поглощенной солнечной энергии, а ее шероховатость – на интенсивность турбулентного обмена [1, 6, 7].
Задание 4
Какое изобарическое охлаждение воздуха необходимо для образования тумана водностью 1,00 г/м3, если температура воздуха 10,00С и относительная влажность 80% ?
Решение
Понижение температуры воздуха при постоянном давлении ΔT, необходимое для формирования тумана, имеющего водность δ, при температуре T и относительной влажности f, определяется по формуле [1, 3, 4]:
где e – парциальное давление паров воды в воздухе.
Давление насыщенного пара воды при температуре 10,0 °C составляет 12,31 гПа [5], откуда находим:
Ответ: необходимо охлаждение воздуха на 5,1 °C.
Задание 5
На кристалле поваренной соли образовалась капля насыщенного раствора радиусом r0. Вычислить: 1) равновесную относительную влажность над этой каплей; 2) равновесную относительную влажность над поверхностью капли насыщенного раствора, когда ее радиус увеличивается до размера r; 3) размер капли, при котором относительная влажность над ее поверхностью возрастает до 100%; 4) радиус капли, при котором относительная влажность над ее поверхностью станет большей; 5) необходимое пересыщение в атмосфере для роста зародышевой капли до размеров облачной. Как меняется равновесная относительная влажность при дальнейшем росте капли?
Результаты расчета объяснить и представить графически (по оси ординат относительную влажность).
Таблица 2
Варианты исходных данных
№ варианта |
r0 10-7 см |
r 10-6 см |
1 |
4.2 |
0,871 |
Решение
Давление насыщенного пара Er над каплей, имеющей радиус r, выросшей из капли насыщенного раствора, имеющей радиус r0, определяется по формуле:
где E – давление насыщенного пара воды над плоской поверхностью воды без примесей, cr = 1,2∙10‑7 см, для хлорида натрия cP = 0,22 [1, 3, 4]. Тогда выражение для относительной влажности будет выглядеть следующим образом:
1) Равновесная относительная влажность над каплей насыщенного раствора, имеющей радиус r0:
2) Равновесная относительная влажность над каплей, имеющей радиус r:
3) Размер капли, соответствующий относительной влажности над ее поверхностью, равной 100%, соответствует условию:
или
откуда находим
4) Для установления диапазона размеров капли, соответствующемго относительной влажности, превышающей 100 %, в уравнении выше знак равенства меняется на знак неравенства, из чего получаем r > 3,69∙10‑7 см.
5) Для расчета пересыщения, необходимо найти наибольшую равновесную относительную влажность воздуха. Она находится из условия:
или
откуда находим:
То есть пересыщение составляет 13 %.
Зависимость относительной влажности от размера капли представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Зависимость равновесной относительной влажности над поверхностью капли насыщенного раствора хлорида натрия от радиуса этой капли.
Ответ:
1) f = 107 %; 2) f = 111 %; 3) r = 3,69∙10‑7 см; 4) r > 3,69∙10‑7 см; 5) 13 %.