Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“(todėl išauga dujų tūris dA = pdV), atlikti. Kadangi šilumos prietaka adiabatinio proceso metuneegzistuoja (dQ = 0), tai vidinės energijos pokyčiai yra proporcingi atliktam mechaniniam darbui:-dU = dA. (4.2)Iš to išplaukia, kad oro temperatūros pokyčiai yra proporcingi oro tūrio pasikeitimui:-cvdT = pdv, (4.3)kur dT – oro temperatūros pokytis; c v – specifinė oro šilumos talpa, kai tūris pastovus (J/(kg×K)); dv– specifinio dujų tūrio pokytis; p – atmosferos slėgis.Specifinė šilumos talpa – tai šilumos kiekis, reikalingas vieno medžiagos kilogramotemperatūrą pakelti vienu laipsniu (Celsijaus arba Kelvino skalėje). Specifinė sauso oro šilumostalpa standartinėmis sąlygomis (p = 1000 hPa, t = 0 °C) yra lygi 1,005 kJ/(kg×K).Išeina, kad jei oras adiabatiškai plečiasi, tai jis atlieka darbą nukreiptą prieš išorinį slėgį irtodėl jo vidinė energija (t. y. molekulių kinetinė energija) ir oro temperatūra mažėja. Adiabatiškasoro tūrio suspaudimas vyksta dėl išorinių jėgų (atmosferos slėgio) poveikio, kuris didina vidinęenergiją ir kartu įšildo orą. Taigi:1. Oro tūriui adiabatiškai kylant į viršų jis patenka į mažesnio išorinio slėgio sluoksnius irplečiasi, naudodamas vidinę energiją. Oro tūrio temperatūra mažėja.2. Oro tūriui adiabatiškai leidžiantis, jis patenka į didesnio išorinio slėgio sluoksnius ir yrasuspaudžiamas, o išorinių jėgų atliekamas darbas pereina į vidinę energiją. Oro tūrio temperatūraauga.Sausaadiabatiniai temperatūros pokyčiaiOro būvio pokyčiai sausame ar neprisotintame ore apibrėžiami sausaadiabatinio proceso,arba Puasono, lygtimi (žr. priedą “Puasono lygties išvedimas bei sausaadiabatinio gradiento dydžionustatymas“):( ) , (4.4)kur T 0 ir T – oro temperatūra proceso pradžioje ir pabaigoje (K), p 0 ir p – atmosferos slėgis procesopradžioje ir pabaigoje (hPa), R – specifinė dujų konstanta (kJ/(kmol×K)), c p – specifinė oro šilumostalpa, kai slėgis pastovus (kJ/(kg×K)). Pastaroji lygtis vadinama Puasono lygtimi. Santykis R/c p yrapastovus dydis ir lygus 0,286.Remdamiesi šia lygtimi galime teigti: jei procesas yra adiabatinis ir slėgis kinta nuo p 0 iki p,tai žinant pradinę oro temperatūrą T 0 galima apskaičiuoti temperatūrą T proceso gale.Atmosferoje oro plėtimasis ir dėl to vykstantis temperatūros bei slėgio kritimas dažniausiaiyra susijęs su aukštyneigiu oro judėjimu (4.1 pav.). Aukštyneigis judėjimas dažniausiai vyksta:1) šiltam orui kylant į viršų dieninės konvekcijosmetu ar dėl oro turbulencijos;2) lengvesniam šiltam orui kylant virš šalto;3) orui kylant kalnų šlaitais;4) orui konverguojant prie žemės paviršiaus;5) banginių procesų atmosferoje metu.Orui judant žemyn, jis suspaudžiamas, todėl didėja slėgisir temperatūra. Žemyneigiai oro judesiai daugiausia siejamisu:1) vėsesnio oro leidimusi dieninės konvekcijos metuar dėl oro turbulencijos;2) oro leidimusi šaltos oro masės priekinėje dalyje;3) oro leidimusi kalnų šlaitais;4) oro konvergencija viršutinėje troposferoje;5) banginiais procesais atmosferoje. 4.1 pav. Oro tūrio plėtimasisbei temperatūros mažėjimassausaadiabatinio oro kilimo metu.43