атм / 1kLect06

Адиабатический процесс dQ = 0

Свойство 3. Потенциальная температура – характеристика адиабатического процесса

dQ/T = cP dT/T - RdP/P= 0

cP dT/T- RdP/P= cP(dlnT/T0–R/ cP dlnP/P0) = = cP [dln(T/T0) – dln(P/P0)R/ cP] = cP d ln Θ,

Где Θ = T0(P0/P)k,

при k = R/cP = 0.286, P0 =1000 гПа

(величина Θ называется потенциальной температурой)

Она не меняется при адиабатическом процессе

Запись УПТ через потенциальную температуру Θ:

dS=dQ/T = cPdlnΘ=0

Частное от деления dQ/T есть полный дифференциал dS функции S, называемой энтропией (постулат Клаузиуса)

В метеорологии энтропией очень редко пользуются, заменяя ее

потенциальной температурой.

 S = cP ln Θ= cP(dlnT–k dlnP)

 Размерность энтропии = размерности теплоемкости

 [S] = [cP]=дж/кг/0К =м2/с2/0К

Роль энтропии

вметеорологии

II закон термодинамики: возможны (устойчивы) только такие состояния термодинамического равновесия частиц в атмосфере, при которых энтропия не убывает

dS ≥0 или dlnΘ ≥0 или dΘ ≥0

Отсюда: если возникли условия dΘ < 0, то равновесие нарушается и эти условия ликвидируются (неустойчивость)

Через энтропию можно оценить

КПД систем и, в частности, атмосферы Земли

Солнце нагревает поверхность земли до температуры Т1

Тепловое излучение поверхности передается атмосфере и нагревает ее до температуры Т2, которая формирует излучение в космос

КПД такой тепловой машины не более, чем идеальной машины Карно

АЭРОЛОГИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА – ЭТО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА В МЕТЕОРОЛОГИИ

Вид термодинамической диаграммы для атмосферы отличен от классического

Кривая состояния – показывает как изменяются свойства частицы в каком-либо процессе (например, при подъеме/спуске)

Созданы специальные бланки, удобные для описания вертикальных разрезов атмосферы (Т,Р-диаграммы)

Ось абсцисс – температура

Ось ординат функция давления

Специальные кривые

Сухая адиабата

Влажная адиабата

Кривая стратификации – это ломаная линия, соединяющая точки состояние атмосферы полученные по наблюдениям

На данной диаграмме можно прочитать следующее:

На 16:25 утра 3.06.2008 на уровне земли направление ветра будет составлять 250 градусов с силой 4м/. На высоте 1000 - 260градусов с силой 8м/с, На высоте 2000 - 280 градусов с силой 8м/с.

Температура у земли будет составлять 25градусов, на 1000м - 15градусов, на 2000м - 8 граудуса, 3000м - 0 градусов.

В связи с тем, что линия распределения температур и линия точки росы (красная и зеленая) нигде не пересекаются облачность (кучевые облака) будет отсутствовать.

Термическая активность