大气物理课题目

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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26.4C，露点为9.3C，求实际水汽压（e）, 饱和水汽压（E）,相对湿度（f）。如果露点不变，空气温度变咼 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T =9.3C代入马格努斯公式，即求得水汽压e7.45x9.3. . r ,e = 6.11x 10 235+9.3 =11.7（百帕）将空气温度代入马格努斯公式，即得饱和水汽压 E7.45x26.4E = 6.11 x 10（百帕）e相对湿度f = E x 100% = 34%如果T不变，空气温度变高了，则饱和水汽压E要变大，相对湿度 f

2、要变小。反之，如果气温不变，露点P变咼了，则与露点相对应 的水汽压就要增高，所以相对湿度 f 要变大。2、在热带沙漠常常温度高达45C或更高，而相对湿度却低达2%, 而在极地，温度降低到零下40C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45C与-40C时的饱和水汽压E与她们的实际水 汽压 e7.45x45E = 6.11x10热八、=96.24（百帕）E = 6.11 x 10-极e = 96.24 x 0.02 = 1.925（百帕）热八、e = 0.18 x 1 = 0.18（百帕）极e1.93a = 217= 217= 1.31（克 / 米 3）热

3、T273 + 45a = 217 e = 2170.18= 0.17（克/米3）极T273 - 40热带沙漠地区约大7.7倍。3、已知气温为23.7C，绝对湿度为14.1克/米3,饱和差。求 e、E、f、t、解：水汽压 eT a （273 + 23.7） x 14.1e 二二2T72TT二 19.3（百帕）7.45x23.7E 二 6.11x 10二 29.3（百帕）e二 x 100% 二 66% E由e值从马格奴斯公式可求得T值.45xte = 6.11 x 10=16.9（C）饱和差二E-e=29.3-19.3=10.0（百帕）4、气温15.0 C,大气压力1015.0百帕，混合比0.01

4、克/克,求（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）7.45x15E = 6.11 x 10=17.04（百帕）因为er = 0.622p - e所以b）e = r p= 0；01x 106220=161（百帕）r + 0.6220.01 + 0.622c）饱和差 d = E - e = 17.04 -16 1 = 0.94（百帕）d）e）f）相对湿度f =%绝对湿度a = 217黑= 12.13（克 /米3）e 16.1比湿 q=0622_=0.622=9.7x 10（克/克）比湿p1015.05、计算垂直密度梯度，在该高度上密度为

5、 1.0 千克/米3，温度为 23.1C,气温直减率为0. 65C/100米。如果空气密度不随高度变 化那么;=?=p解：p RT对 z 取导数dp6（ P）= 1 1 dP _ p dT = 1 _ p g _ p R * dT dZ（RT）- RT 西 _ TT 6Z - R _ 丁 丁 西将已知值代入上式，得S=R 呼畔 * Z=10 _4（千克/ 米3 / 米）根据题意西=0P g + P R dTT 丁 dZdTgdT g 341西=_ r r r=3.41 c/i0o 米6、一容器内装有氧气1 00 克，气压为1 0 个大气压，温度为47 c， 因容器漏气，经过一段时间后，压强降到

6、原来的 5/8，温度降到 27C,问：（1） 容器的体积有多大？ 漏了多少气?解：（1）根据通用的理想气体状态方程MpV 二 _ R*TuMR*Tpu设式中u为氧气的分子量，将已知的物理量数值代入上式得=8.2 x 10 _3（米3）100 X10_3 X 8.31 X103 X （273 + 47）32 x 10 x 1013 x 1022）仍根据通用的理想气体状态方程：MpV =R *TupVuM =此时的压强降到原来的5/8,温度降到27C,容积为8.2“03厘米3, 用这些已知量代入上式得1013 x 102 x 10x 5 x 8.2x 10-3 x 32M =8= 0.06664（

7、千克）=66.64（克）8.31x 103 x （273 + 27）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0.0C，试求在均质大气中 3997 米和 7995 米高度上的气压。解：p = p h p gdz = p -p gh0 0 01.29x9.8x3997p = 1013 = 506.5（百帕）39971021.29 x 9.8 x 7995p = 1013 = 0（百帕）79951028、超音速运输飞机在1000米上空飞行，测得t=15C,p=890百帕, 已知飞机以下气层的气温直减率为6.5C/1000米,求海平面气压。 解

8、：先求出海平面的温度t0t = 15 + （6.5/1000） x 1000 = 21.5（C）1000 米以下气层的平均温度为t = (21.5 +15)十 2 = 18.25 r利用压高公式可求出海平面气压Az = 18400(1 + at )lg 冬P11P1000 = 18400(1 +X18.25)lg p273890lgP0890=1000/18400(1 +18.2573-p0=1000.67(百帕)9、设有甲、乙两气柱，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。设甲=20

9、 C,设5 r根据等温大气的压高公式：_ gzP = P e RdT0式中T = 273 +1。已知T甲 T乙，两气柱高度相等,A_ gz _ gzRTRTd甲j d乙PPA B10、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，10C和955百帕，5C。接着他们估算出山的高度，问 山有多高?解 根据压高公式AZ = Z Z = 18400( 1+at ) lg21p2式中_为PI、P2二层之间的平均温度，其值为_1t = _(10 + 5) = 7.5 C用已知值代入上式得AZ 二 18400( 1+ 1 7.5

10、) lg1000 二 378.05 /273955(木)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=15 C0C，P=1000 百帕，试问：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？Y(注：取m =0.5C/100米，凝结出的水全部下降掉)解：(1)已知t二20C, T . 15 C,可直接代入凝结高度公式：0Z 二 123( )二 123(20 -15)二 615 米c0也可从t-Inp图上直接求(略)。(2)设山顶处的温度为 t ，凝结高度处的温度为 t 。气流在 3000ZC凝

11、结高度以下它是根据干绝热直减率上升的，所以-lx615 = 13.85 C；Z00d0 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t 二 t (3000 - 615)二 2 CZ Z 0 m(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t = t +y x 3000 = 32 C0 Z 0 d2温度为20C，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

12、(1000百帕，20C)点在t-Inp图解上， 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，所对应的温度即为初始露点温度约为14C。现从（1000百帕，20C）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

13、900百帕，此时 微团温度约为19.8 C。3.股气流越山，山前气象站测得气流的P=1000百帕，t=20C,T=15C,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Tt=？，=？ （2）如果1/2液态水降落，那么，山后气象站预报TTt二？，=?（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=20C, t =15C）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

14、热线下降到1000百帕，此时t=35.5C。 从（1000百帕、35.5C）点出发，沿等压线向左移，直到与q = 4克/千克相交处，所对应的温度即为T =1C。（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=29C。从（1000百帕、29C）点出发，沿等压线向左移， 直到与q二7克/千克线相交，所对应的温度即为t =8.5C。（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=20C。从（1000 百帕、20C ）点出发，沿等压线向左移动直到与q = 10克/千克线相 交，所对应的温度即为t =15C。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：S = 0.12 X6 = 6X1