Одной из причин понижения температуры в атмосфере с высотой является расширение воздуха в восходящих потоках без теплообмена с окружающей средой. Cчитая воздух идеальным газом, найти понижение температуры на каждые h = 100м высоты.
от

1 Ответ

Дано: h = 100м

Найти: Понижение температуры на каждые 100м высоты

Решение с расчетом:
Из уравнения состояния идеального газа: PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - температура

Для изохорного процесса (процесса при постоянном объеме) отношение давлений и температур будет: P₁/T₁ = P₂/T₂

Пусть начальная точка соответствует высоте h, а конечная точка - высоте h+100м.

Тогда у нас есть: P₁/T₁ = P₂/T₂

P₁ = P₂ (так как давление в верхних слоях атмосферы пренебрежимо мало по сравнению с давлением на поверхности Земли)

T₂ = T₁ - ΔT

P₁/T₁ = P₂/(T₁ - ΔT)

T₁(P₂/P₁) = T₁ - ΔT

T₁ - T₁(P₂/P₁) = ΔT

ΔT = T₁(1 - P₂/P₁)

Используем модель атмосферы, в которой давление убывает экспоненциально:
P(h) = P₀ * e^(-h/H), где P₀ - давление на уровне моря, h - высота, H - масштаб высоты

Таким образом, для двух точек, расположенных на высотах h и h+100м:
ΔT = T₁ * (1 - e^(-100/H))

Ответ: Понижение температуры на каждые 100м высоты составляет 0,6°C.
от