Khí tượng đại cương Chương - Nhiệt động lực học khí (phần 4) Bùi Hồng Hải ĐH Khoa Học Tự Nhiên

Khí tượng đại cương Chương - Nhiệt động lực học khí (phần 4) Bùi Hồng Hải ĐH Khoa Học Tự Nhiên Email: haibh@vnu.vn Nội dung    Hơi nước khơng khí Q trình đoạn nhiệt ẩm Những điều kiện bất ổn định khí (Nhắc lại) số tham số ẩm Tỉ lệ pha trộn   Đơn vị (kg/kg) g/kg Tỷ lệ pha trộn có giá trị từ vài g/kg đến cỡ 20g/kg Nếu khơng có bốc hơi/ngưng kết, tỷ số xáo trộn phần tử khí bảo tồn Độ ẩm riêng  mv r= md mv r q= = md + mv + r Do r nhỏ, nên q r có giá trị gần tương đương Bài tập   Bài tập1: Một phần tử khí có tỉ lệ pha trộn ẩm 5.5g/kg áp suất 1026.8 hPa Tính sức trương nước e Giải: Sức trương nước/áp suất riêng phần tỉ lệ với số mol nước hợp phần khơng khí nv 1 e= p= p= p= p nd md M w ε nd + nv +1 +1 +1 r nv mv M d r e= p r +ε Trong ε= M w 18.02 ≈ ≈ 0.622 Md 28.96 5.5 ×10 −3 e= ×1026.8 = hPa −3 5.5 ×10 + 0.622 r e= p r +ε er + eε = rp e e r =ε »ε p- e p Áp suất nước bão hịa  Các phát biểu thơng thường:     “Khơng khí bão hịa nước” “Khơng khí khơng thể chứa thêm nước” “Khơng khí nóng chứa nhiều nước khơng khí lạnh” Bản chất bão hịa nước gì? Bản chất bão hịa     Nước bốc vào khơng khí  làm tăng sức trương nước e Sức trương nước lớn  tăng tốc độ ngưng tụ từ khơng khí vào nước Q trình bão hịa xảy tốc độ ngưng tụ=tốc độ bốc hơi, e=es Tốc độ bốc tăng theo nhiệt độ T  es tăng theo T! Phụ thuộc áp suất nước bão hịa vào nhiệt độ Cơng thức Bolton (1980) 17.67 67TTc 17 c 243.5.5 TTc c++243 112ee eess((TTcc)) ==66 112 Chúý, ý,TTctính tínhbằng bằngooCC Chú c Bảng tra cứu áp suất bão hịa (đã làm trịn) Điểm sơi  Điểm sôi chất lỏng nhiệt độ áp suất bão hịa với áp suất mơi trường Các bọt khí hình thành áp suất bão hịa vượt q áp suất mơi trường Quá trình đoạn nhiệt ẩm  Khi phần tử khí chưa bão hịa nâng lên  q trình đoạn nhiệt khơ    Nhiệt độ khối khí giảm (~1K/100m) Tỉ ẩm r không đổi, rs giảm (theo nhiệt độ) Khi r=rs, ngưng kết xảy  giải phóng ẩn nhiệt  Làm giảm tốc độ giảm nhiệt độ phần tử khí Nhiệt tỏa trình ngưng kết  Γs < Γd LCL Γ d ~ 1K/100m Quá trình đoạn nhiệt ẩm  Γs gọi gradient đoạn nhiệt ẩm, có giá trị ~4K/1Km gần mặt đất 6-7K/1Km khoảng khí Nhiệt tỏa trình ngưng kết  Γs < Γd LCL Γ d ~ 1K/100m Quá trình đoạn nhiệt giả RH=100% RH=100% (thuận nghịch) (không thuận nghịch) RH=100% RH=100% Quá trình đoạn nhiệt ẩm Quá trình đoạn nhiệt giả Hiệu ứng Phơn  Hiệu ứng Phơn (foehn/föhn wind ) việc gió sau vượt qua núi trở nên khơ nóng Ở Việt Nam, tượng foehn thường dân gian gọi gió Lào gió phơn Tây Nam khơ nóng  Bản chất: q trình đoạn nhiệt giả Giản đồ thiên khí (Skew-T Log-p)   Trạng thái phần tử khí biểu diễn giản đồ p-α, nhiên thám sát thường quan trắc giá trị p-T Giản đồ thiên khí (aerological diagram/skew-T log-P)     Trục tung vẽ theo lnP (gần tuyến tính so với độ cao) Các đường đẳng T lệch góc 45o Một phần tử khí khơ biểu thị điểm (p,T) Một phần tử khí ẩm biểu thị điểm (p,T) (p,Td) Bất ổn định khí có điều kiện Các đường thể giản đồ thiên khí Tỉ số xáo trộn ẩm bão hoà Đẳng áp Đoạn nhiệt ẩm Đoạn nhiệt khô Đoạn nhiệt Một số ứng dụng giản đồ thiên khí  Mực ngưng kết nâng (LCL)   Khi phần tử khí chưa bão hịa nâng lên, r bảo tồn r* giảm e*(T) giảm nhanh p Bão hịa xảy LCL T = TLCL r = r*(TLCL, p) Đẳng nhiệt LCL r, θ const Tỉ số xáo trộn bão hịa Đoạn nhiệt khơ Bất ổn định loại (bất ổn định có điều kiện)   Bất ổn định loại thường không gặp thực tế Trong trường hợp Γs< ΓTa  Bất ổn định đối lưu B T giảm chậm MT T