乾絕熱過程

乾空氣或未飽和濕空氣在上升或下沉過程中的絕熱過程。

基本介紹

• 中文名：乾絕熱過程
• 外文名：dry adiabatic process
• 學科分支：大氣物理學
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描述

在垂直升降運動過程中，氣塊中所含的水汽始終未達到飽和，沒有發生相變的絕熱過程，稱為乾絕熱過程。這裡的“乾”表示未飽和氣塊在絕熱過程中沒有發生水相的變化，並非指不含有水汽。“絕熱”表示系統與外界無熱量交換的過程。因此，“乾絕熱”則指沒有相變發生的絕熱過程。例如，乾空氣塊升降，以及未飽和濕空氣塊的升降過程。

由於滿足垂直運動的三個基本假定，因此它又是可逆過程，常稱為可逆乾絕熱過程。乾絕熱過程中，溫度變化完全取決於氣壓的變化。

乾絕熱方程（泊松方程）

大氣的乾絕熱過程可用下式表示（公式推導可參見“盛裴軒等《大氣物理學》”）：

式中，（P₀，T₀）表示初始狀態氣塊的壓強和溫度；（P，T）表示任意狀態下氣塊的壓強和溫度。該方程即為乾空氣或未飽和濕空氣的絕熱方程，稱為乾絕熱過程（又稱泊松方程）。該方程反映了未飽和濕空氣在乾絕熱過程中溫度和壓強之間的關係，氣塊的溫度僅取決於氣壓。根據乾絕熱方程，已知未飽和濕空氣的任意初始狀態（P₀，T₀），可求得乾絕熱過程中任一狀態相應的（P，T）。

乾絕熱減溫率

乾絕熱過程中氣塊溫度隨高度的變化率叫乾絕熱減溫率，用G_d 表示，公式如下：

氣象工作中常把G_d 看作常數, 即G_d =0.98 ℃/100m。近似有 G_d =1℃/100m，這說明在乾絕熱過程中，氣塊每上升或下降100米，氣溫約下降或升高1 ℃（如圖1所示）。

圖1 乾空氣升降時的絕熱變化示意圖

這裡應該注意的是，乾絕熱減溫率與氣溫直減率的含義是完全不同的。乾絕熱減溫率是乾空氣在絕熱上升過程中氣塊本身的降溫率，它近似於常數；而G 是表示周圍大氣的溫度隨高度的分布情況，大氣中隨地-氣系統之間熱量交換的變化，氣溫直減率可有不同數值。