大气物理课题目.doc

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1、.第一单元(1-4 章) 课堂练习 1(大气学)1、已知空气温度为 26.4，露点为 9.3，求实际水汽压（e） ，饱和水汽压（E） ，相对湿度（f） 。如果露点不变，空气温度变高了，则答案将怎样变化？如果气温不变，露点变高了，则答案又将怎样变化？解：将露点温度 =9.3代入马格努斯公式，即求得水汽压 e7.459.32.6.101.7()e百 帕将空气温度代入马格努斯公式，即得饱和水汽压 E7.4526.43.6.103.E（ 百 帕 ）相对湿度 1%4efE如果 不变，空气温度变高了，则饱和水汽压 E 要变大，相对湿度 f 要变小。反之，如果气温不变，露点 变高了，则与露点相对应的水汽压就

2、要增高，所以相对湿度 f 要变大。2、在热带沙漠常常温度高达 45或更高，而相对湿度却低达2%，而在极地，温度降低到零下 40或更低，相对湿度近100%，试问哪个地区绝对湿度大，大多少倍？解：分别求出温度 45与-40时的饱和水汽压 E 与她们的实际水汽压 e.7.45237.452306.196.24. .1896.9()0.180.18()E热 （ -）极热极 （ 百 帕 ）（ 百 帕 ）e百 帕百 帕则 331.932171.(/)27450.80.7(/)3eaTA热极 克 米克 米热带沙漠地区约大 7.7 倍。3、已知气温为 23.7，绝对湿度为 14.1 ，求3/克 米e、E、f、

3、 、饱和差。解：水汽压 e7.4523.(.)14.9.3()216.09.()1%6TaeEefA 百 帕百 帕由 e 值从马格奴斯公式可求得 值7.45236.10e.（）16.9饱和差=E-e=29.3-19.3=10.0(百帕)4、气温 15.0，大气压力 1015.0 百帕，混合比 0.01 ，求/克 克（a）饱和水汽压， （b）水汽压， （c）饱和差。 （d）相对湿度，（e）绝对湿度， （f）比湿。解：（a）7.451236.107.04()E百 帕因为 0.erp所以 （b）0.15.016.()0.622reA 百 帕（c）饱和差 7.4.94()dEe百 帕（d）相对湿度 1

4、60%05%.f（e）绝对湿度 3.2172.(/)35a克 米（f）比湿 -3e6.1q=0.6.=9.70（ 克 /克 ）p05、计算垂直密度梯度，在该高度上密度为 1.0 千克/米 3，温度为 23.1，气温直减率为 0.65/100 米。如果空气密度不随高度变化，那么 ?Tz解：pRT.对 z 取导数 211()*pPpTgRTzRTzzRTz 将已知值代入上式，得 431*10(/)gTzRTz千 克 米 米根据题意 0z 0gRTTz则 /100 米,3.41TgTzRz6、一容器内装有氧气 100 克，气压为 10 个大气压，温度为 47，因容器漏气，经过一段时间后，压强降到原来

5、的 5/8，温度降到27，问：（1）容器的体积有多大？（2）漏了多少气？解：（1）根据通用的理想气体状态方程： *MpVRTup设式中 为氧气的分子量，将已知的物理量数值代入上式得u33 32108.10(74)8.210()2V 米（2）仍根据通用的理想气体状态方程：.*MpVRTu此时的压强降到原来的 5/8，温度降到 27，容积为 厘米38.2103，用这些已知量代入上式得 2 33510108.2102.064()6.48.(7)M 千 克 （ 克 ）漏掉的气为：100-66.64=33.36（克） 。课堂练习 27、设地面气压为 1013 百帕，温度为 0.0，试求在均质大气中399

6、7 米和 7995 米高度上的气压。解： 0 0hpgdzpgh397 21.9.83973506.()百 帕795 2.10()10p百 帕8、超音速运输飞机在 1000 米上空飞行，测得 t=15,p=890 百帕，已知飞机以下气层的气温直减率为 6.5/1000 米，求海平面气压。解： 先求出海平面的温度 0t.（）015(6./10)021.5t1000 米以下气层的平均温度为。(21.5)218.5t利用压高公式可求出海平面气压011840(1)lgpzat0101840(8.25)lg27389p0 1.25lg10/1840()89 73p(百帕)0.67p9、设有甲、乙两气柱，

7、甲气柱的温度比乙气柱高，若地面气压都一样。试问分别在甲、乙两气柱 Z 高度上 A、B 两点，哪一点气压高？为什么？解：甲、乙两气柱可分别看成是两等温气柱。设 ，设 20t甲 5t乙根据等温大气的压高公式： 0dgzRTpe.式中 。已知 ，两气柱高度相等，273TtT乙甲ddgzgzR乙甲ABP10、某日南京信息工程大学大气物理学系学生数人假日去郊区钟山作登山运动，他们登山时测得山脚，山顶的气压和温度分别为1000 百帕，10和 955 百帕，5。接着他们估算出山的高度，问山有多高? 解 根据压高公式 21840Z-12p（ 1+at） lg式中 为 Pl、P2 二层之间的平均温度，其值为t1

8、(05)7.2t用已知值代入上式得（米）1840 378.05Z A110（ +7.5） lg2395第二单元(6 章) 课堂练习 2(热力学)1、若有一未饱和湿空气流经一座高 3000 米的高山，已知， ，P=1000 百帕，试问：02t015.（1） 凝结高度等于多少？（2） 在山顶处的温度等于多少？（3） 在背风山麓处温度等于多少？（注：取 =0.5/100 米，凝结出的水全部下降掉）m解：（1）已知 ， ，可直接代入凝结高度公式：20t015米13()()6cZ也可从 图上直接求（略） 。lnTp（2）设山顶处的温度为 ，凝结高度处的温度为 。气流在30t CZt凝结高度以下它是根据干

9、绝热直减率上升的，所以 ；002165.8Zdt在凝结高度以上气流是根据湿绝热直减率上升，所以山顶处的温度为0(3615)2Zmt（4） 因设凝结出的水全部下降掉，故在背风坡气流是沿干绝热下沉的山脚处的温度为0 32Zdt2.温度为 20，比湿为 10 克/千克的空气，在爬越一座山时，从1000 百帕高度抬升到 700 百帕高度。试问该空气的初始露点为多少？若在上升期间水汽凝结物的 80%通过降水下落，求空气在山的另一侧下沉到 900 百帕处的温度。.解： 先把空气微团的状态（1000 百帕，20）点在 图解上，lnTp然后沿 1000 百帕等压线降温到与 10 克/千克的等饱和比湿线相交，所

10、对应的温度即为初始露点温度约为 14。现从（1000 百帕，20）点出发沿干绝热线上升，直到与 10 克/千克的等饱和比湿线相交，然后再沿通过该交点的湿绝热线上升到 700 百帕，这时的比湿为 6 克/千克，因此凝结出的液态水为10-6=4 克/千克。按题意，降掉 3.2 克/千克，空气微团中尚剩液态水 0.8 克/千克。现在再将空气微团从 700 百帕高度沿湿绝热线下降，直到与 6.8 克/千克的等饱和比湿线相交（此时 0.8 克/千克的液态水已全部蒸发完） ，再沿干绝热线下降至 900 百帕，此时微团温度约为 19.8。3.一股气流越山，山前气象站测得气流的 P=1000 百帕，t=20，

11、=15，这股气流翻越山顶（山顶 P=600 百帕）下降到山后气象站（P=1000 百帕） ，问：（1）如果气流越过山顶前，所凝结的液态水全部脱离气流，那么，山后气象站应预报这股气流来时的t=？， =？（2）如果 1/2 液态水降落，那么，山后气象站预报 t=？， =？（3）如果液态水一直不脱离气流，那么。t，又分别等于多少呢？解：（1）空气先从初态（P=1000 百帕，t=20， =15）出发，沿干绝热线上升到凝结高度，再沿湿绝热线上升到山顶（P=600.百帕处） ，然后又沿干绝热线下降到 1000 百帕，此时 t=35.5。从（1000 百帕、35.5）点出发，沿等压线向左移，直到与克/千克

12、相交处，所对应的温度即为 =1。4q （2 ）空气从初态出发，沿干绝热线上升到凝结高度，再沿湿绝热线上升到山顶，然后又沿干绝热线下降到 1000 百帕，所对应的温度 t=29。从（1000 百帕、29）点出发，沿等压线向左移，直到与 7 克/千克线相交，所对应的温度即为 =8.5。q （3）空气从初态出发，沿干绝热线上升到凝结高度，再沿湿绝热线上升到山顶，然后又沿湿绝热线下降直到液态水全部蒸发完的高度，再沿干绝热线下降到 1000 百帕，求得 t=20。从（1000 百帕、20）点出发，沿等压线向左移动直到与 克/10q千克线相交，所对应的温度即为 =15。第三单元(5 章) 课堂练习(辐射学)1.一立方体的黑体，每边长 10 厘米，如果把它加热到 727 度，求此黑体放射的辐射能有多少瓦？解：立方体的表面积为： (米 2)20.160S每单位表面积放射的辐射为（瓦/米 2）448 45.72375.610bFT黑体放射的总的辐射能为 （瓦）235.610.bFS