Главная > Курс физики. Теплота и молекулярная физика (Яковлев В. Ф.)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 114. О ГРАДИЕНТЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ТРОПОСФЕРЕ ЗЕМЛИ

Удельная обобщенная энергия идеального газа определяется выражением (106.9):

Градиенты величин, входящих в (114.1), порождают как макрофизические, так и микрофизические процессы передачи энергии. Остановимся на микрофизических процессах — теплопроводности и вязкости.

Первое слагаемое в (114.1) является удельной энтальпией, и ее градиент, связанный с градиентом температуры, обусловливает теплопроводность. Плотность потока теплоты по оси х можно записать в виде

где в — коэффициент переноса энтальпии. Введя коэффициент теплопроводности

запишем уравнение теплопроводности в привычной форме:

Два последних слагаемых в (114.1) характеризуют удельную механическую энергию. Перенос механической энергии тепловым движением определяет вязкость системы (§ 41). В газах вязкость имеет диффузионную природу, при этом вместе с переносом кинетической энергии происходит перенос потенциальной энергии частиц. В § 41 была получена формула для плотности потока механической энергии, определяемого "вязкостью (без учета потенциальной энергии):

Подобный перенос в газах в потенциальном поле внешних сил определяется выражением

где компонента скорости направленного перемещения среды по оси плотность переноса механической энергии по оси х. Пусть газ находится в механическом равновесии, тогда

Если, кроме того, газ изолирован от внешних воздействий (кроме воздействия через внешнее неизменное силовое поле), то потоки (114.4) и (114.6) должны быть взаимно уравновешенными:

откуда следует, что

Таким образом, условие стационарности состояния газа во внешнем потенциальном поле (при полной его изоляции во всех других отношениях) требует наличия определенного градиента температуры (114.7).

Как отмечалось в § 80, нижнюю часть атмосферы Земли — тропосферу — в первом приближении можно рассматривать как изолированную систему. Принимая, что

высота над уровнем Земли, из (114.7) и (114.8) для тропосферы Земли (или другой планеты) найдем:

Таким образом, с поднятием в тропосферу ее температура должна понижаться по закону (114.9). При этом согласно изложенному в атмосфере происходит теплопередача в сторону убыли температуры (вверх), уравновешиваемая переносом потенциальной энергии молекул (114.6) в обратном направлении.

Для воздуха атм Считая, что найдем:

Полученное значение градиента температуры в тропосфере Земли несколько больше наблюдаемого среднего значения этой величины что объясняется, в частности, пренебрежением при расчете собственным излучением воздуха, которое создает дополнительную передачу энергии в сторону уменьшения температуры. Именно поэтому реальный средний перепад температуры в атмосфере несколько ниже вычисленного по (114.9).

Используя (114.3), перепишем (114.9) в следующем виде:

Для всех газов перенос энтальпии тепловым движением осуществляется более интенсивно, чем перенос механической энергии. Изоэнтропический (адиабатический) градиент температуры в атмосфере (73.4):

отличен от (114.10) из-за неравенства Тенденция в атмосфере к установлению градиента (114.11) не реализуется из-за разных значений коэффициентов переноса энтальпии и механической энергии.

Как отмечалось в § 2, понятие термодинамического равновесия неприменимо к системам астрономических масштабов. Согласно полученным выше результатам выравнивание температуры, а следовательно, и термодинамическое равновесие возможно в объектах, в которых влиянием действия внешних полей можно пренебречь. Действительно, средний градиент температуры в воздухе, порождаемый полем тяготения, настолько мал К/см), что его нельзя экспериментально обнаружить в системах лабораторных масштабов. Именно поэтому воздух в термостатированных баллонах достаточно точно можно считать находящимся в термодинамическом равновесии. Для атмосферы же Земли понятие термодинамического равновесия неприменимо как в механическом отношении (§ 11), так и в термическом.

1
Оглавление
email@scask.ru