最新大气探测学8PPT课件.ppt
《最新大气探测学8PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新大气探测学8PPT课件.ppt(50页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、大气探测学大气探测学8 87.1 7.1 概述概述大气压力单位:大气压力单位:1Pa=1N/m2;1hpa=100Pa;1hpa=1mb1hpa=0.750069mmHg=3/4mmHg1mmHg=1.333238hPa=4/3hPa 气压是大气压力的简称。其数值上等于单位面积上从所在气压是大气压力的简称。其数值上等于单位面积上从所在地点向上直至大气层上界的整个空气柱的重量。即:地点向上直至大气层上界的整个空气柱的重量。即:(kg.m/s2)(7.1)其中其中h为测站的海拔高度;为测站的海拔高度;Ph为海拔高度为为海拔高度为h的测站所受的大的测站所受的大气压力,它与空气密度气压力,它与空气密度
2、 a、重力加速度、重力加速度g及空气柱的厚度有关。及空气柱的厚度有关。由由(7.2)(7.2)式可见式可见,大气压力与水银气压表所大气压力与水银气压表所处环境的温度、重力加速度及纬度有关,为了处环境的温度、重力加速度及纬度有关,为了便于比较便于比较,国际上统一规定国际上统一规定,以温度以温度0 0 C C为标准为标准,g g以纬度为以纬度为4545 的海平面为标准。如果不在标的海平面为标准。如果不在标准条件下准条件下,则读得的水银柱高度必须订整到标则读得的水银柱高度必须订整到标准条件下。准条件下。(7.2)(7.2)式可表示为:式可表示为:(7.3)(7.4)从理论上说,任意一种液体都可以用来
3、制造气压从理论上说,任意一种液体都可以用来制造气压表,但是水银有其独特的优点:表,但是水银有其独特的优点:(1 1)水银密度大。在标准条件下,)水银密度大。在标准条件下,在通常大气压力下,它的液柱高度适合人在自然状态下的观测。在通常大气压力下,它的液柱高度适合人在自然状态下的观测。(2 2)水银的蒸汽压小。在温度)水银的蒸汽压小。在温度6060以下,在管顶内的水银蒸汽以下,在管顶内的水银蒸汽附加压力对读数准确度的影响可忽略不计。附加压力对读数准确度的影响可忽略不计。(3 3)水银的性能稳定。易于提炼纯净的水银。)水银的性能稳定。易于提炼纯净的水银。(4 4)水银不沾湿玻璃,管内水银面形成凸起的
4、弯月面,容易判)水银不沾湿玻璃,管内水银面形成凸起的弯月面,容易判断水银柱顶的准确位置。断水银柱顶的准确位置。思考题:如果用水作为液体制成气压表,会有哪些优缺点?思考题:如果用水作为液体制成气压表,会有哪些优缺点?提示:水的密度问题;凝固点问题;蒸汽压问题等;提示:水的密度问题;凝固点问题;蒸汽压问题等;二、动槽式水银气压表二、动槽式水银气压表动槽式水银气压表是法国人福丁(动槽式水银气压表是法国人福丁(J.Fortin)于)于1810年发明制造的,故称福丁式水银气压表。年发明制造的,故称福丁式水银气压表。它的主要特点是标尺上有一个固定的零点。每次它的主要特点是标尺上有一个固定的零点。每次读数时
5、,须将水银槽的表面调到这个零点处,然后读读数时,须将水银槽的表面调到这个零点处,然后读出水银柱顶的刻度。出水银柱顶的刻度。外形和结构外形和结构:1 1、感应部分:水银、玻璃内管、水银槽、感应部分:水银、玻璃内管、水银槽 2 2、刻度部分:标尺、游标尺、象牙针、刻度部分:标尺、游标尺、象牙针 3 3、附属部分:附属温度表、附属部分:附属温度表读数顺序:读数顺序:先读温度表;再调水银面与象牙针相切;先读温度表;再调水银面与象牙针相切;再调游标尺与水银柱顶相切;最后读数。读数再调游标尺与水银柱顶相切;最后读数。读数结束后,将象牙针与水银面断开。结束后,将象牙针与水银面断开。三、定槽式水银气压表三、定
6、槽式水银气压表 定槽式水银气压表也称寇乌(定槽式水银气压表也称寇乌(kewkew)式)式水银气压表水银气压表.外形和结构:外形和结构:定槽式与动槽式区别在水银槽部。定槽式与动槽式区别在水银槽部。它的水银槽是一个固定容积的铁槽,它的水银槽是一个固定容积的铁槽,没有皮囊、水银面调节螺钉以及象没有皮囊、水银面调节螺钉以及象牙针。牙针。原理原理:当气压变化时,水银柱在玻璃当气压变化时,水银柱在玻璃管内上升或下降所增加或减少的水管内上升或下降所增加或减少的水银量,必将引起水银槽内的水银减银量,必将引起水银槽内的水银减少或增加,使槽内的水银面向下或少或增加,使槽内的水银面向下或向上变动。即正个气压表的基点
7、随向上变动。即正个气压表的基点随水银柱顶的高度变动。水银柱顶的高度变动。当气压升高当气压升高1mmHg1mmHg,表内水银柱上升,表内水银柱上升x xmmmm,而,而槽内水银面同时下降槽内水银面同时下降y ymmmm,则令:,则令:x+y=1 x+y=1因为水银槽内水银体积的减少,必将等于管因为水银槽内水银体积的减少,必将等于管内水银体积的增加,即(体积相等)内水银体积的增加,即(体积相等)式中式中a a为水银柱玻璃管的内横截面积;为水银柱玻璃管的内横截面积;A A为水为水银槽的内横截面积;银槽的内横截面积;a a为插进水银槽中的表为插进水银槽中的表管心尾端的外横截面积。将管心尾端的外横截面积
8、。将 代入代入 式得:式得:(7.5)(7.6)(7.6)(7.5)(7.7)对对 式右边分子式右边分子+a-a+a-a从从 式可看到,定槽式水银气压表的刻度式可看到,定槽式水银气压表的刻度1mm1mm长长度将短于度将短于1mm1mm,实际等于,实际等于 ,以补偿气压表水,以补偿气压表水银面基点的变动,这种刻度的标尺又称补偿标尺。国银面基点的变动,这种刻度的标尺又称补偿标尺。国产定槽气压表产定槽气压表则,则,因此,气压表上因此,气压表上1mm1mm刻度实际只有刻度实际只有0.98mm0.98mm。(7.7)(7.8)(7.8)7.3 7.3 水银气压表的读数订正水银气压表的读数订正为使水银柱的
9、高度能表示大气压力,必须将其订正为使水银柱的高度能表示大气压力,必须将其订正到标准状态下,即温度为到标准状态下,即温度为0 0 C C时水银密度值,时水银密度值,时的水银柱高度的大气压力,即时的水银柱高度的大气压力,即 因此,因此,1.1.先将气压表的读数值经过仪器误差的订正先将气压表的读数值经过仪器误差的订正;2.2.然后再进行气压表读数的温度订正和重力订然后再进行气压表读数的温度订正和重力订正(纬度重力订正和高度重力订正)。正(纬度重力订正和高度重力订正)。(7.9)(7.9)一一.仪器误差订正:仪器误差订正:由于制造条件的技术及材料的物理特性等因素,导致水银由于制造条件的技术及材料的物理
10、特性等因素,导致水银气压表具有一定的仪器误差。因此,制成的气压表必须进行标气压表具有一定的仪器误差。因此,制成的气压表必须进行标定(检定),给出仪器在各个刻度上的订正值。气压表主要的定(检定),给出仪器在各个刻度上的订正值。气压表主要的仪器误差有:仪器误差有:1 1、仪器基点和标尺刻度不准确;、仪器基点和标尺刻度不准确;2 2、真空度不良;、真空度不良;3 3、毛细管液面张力误差;、毛细管液面张力误差;这是由于液面的表面张力所造成的一种指向液体内部这是由于液面的表面张力所造成的一种指向液体内部的压力。这个压力的大小随液体的种类和液体表面的曲率而变的压力。这个压力的大小随液体的种类和液体表面的曲
11、率而变化。在槽式气压表中,这个误差是由于内管的压力比槽部大而化。在槽式气压表中,这个误差是由于内管的压力比槽部大而产生的一个使水银柱偏低的误差。产生的一个使水银柱偏低的误差。式中式中PsPs为毛细管内与槽内弯曲液面的压力差;为毛细管内与槽内弯曲液面的压力差;为表为表面的张力系数;面的张力系数;R R为液面的曲率半经;为液面的曲率半经;为液面与管为液面与管壁接触角。水银管参数如图所示:壁接触角。水银管参数如图所示:压力压力PsPs使得水银气压的读数偏低。偏低值主要随管使得水银气压的读数偏低。偏低值主要随管直径直径d d,液面与管壁接触角,液面与管壁接触角 而变。而变。d d 越大,影响越小;越大
12、,影响越小;越小,曲率越大,影响越大。越小,曲率越大,影响越大。设设PsPs作用下,使水银柱降低了作用下,使水银柱降低了 h h,则,则:(7.11)(7.11)(7.10)(7.10)式中式中 为水银的密度;为水银的密度;g g为重力加速度。为重力加速度。由拉普拉斯公式,弯曲液面产生的附加压力(压力差)为:由拉普拉斯公式,弯曲液面产生的附加压力(压力差)为:例:某水银气压表检定证上气压读数从例:某水银气压表检定证上气压读数从810.001100.00 hpa810.001100.00 hpa,仪器的误差订正,仪器的误差订正为为-0.2 hpa-0.2 hpa。某次观测气压读数。某次观测气压读
13、数988.6hpa,988.6hpa,经仪器误差订正后的气压为:经仪器误差订正后的气压为:988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa988.6 hpa+(-0.2 hpa)=988.4 hpa二、温度订正二、温度订正1 1、动槽式气压表的读数温度订正:、动槽式气压表的读数温度订正:假设水银气压表的附温温度表的标尺为铜尺;假设水银气压表的附温温度表的标尺为铜尺;如果在水银槽上另立一支没有温度系数的标准如果在水银槽上另立一支没有温度系数的标准尺,如图所示:尺,如图所示:在在t t C C,铜尺刻度,铜尺刻度H Ht t与水银柱顶相齐,而标准尺测与水银柱顶相齐,而标准尺测得的水银柱
14、高度为得的水银柱高度为L Lt t,如图所示。如图所示。如果气压不变,只将环境温度降至如果气压不变,只将环境温度降至0 0 C C 标准条件,标准条件,此时,此时,铜尺刻度为铜尺刻度为H0,标准尺测得的水银柱高度为标准尺测得的水银柱高度为L L0 0,铜尺,铜尺H H0 0刻度与水银柱顶相齐,刻度与水银柱顶相齐,H H0 0=L=L0 0。气压表的温度订正除了把水银的密度气压表的温度订正除了把水银的密度订正到订正到0 0 C C标准外,还要考虑铜尺的标准外,还要考虑铜尺的长度随温度变化的伸缩。长度随温度变化的伸缩。已知已知为水银的热膨胀率系数,为水银的热膨胀率系数,为铜的热膨为铜的热膨胀系数,
15、当温度从胀系数,当温度从0 C变化到变化到t C时,时,则对标则对标准尺有:准尺有:而对铜尺有:而对铜尺有:合并上面两式得:合并上面两式得:故有:其中:则:在实际工作中,可将上式制成查算表,以在实际工作中,可将上式制成查算表,以Ht和和t为变量,列为变量,列出相应的出相应的 Ht值。该订正值是值。该订正值是-Ht,应减去。,应减去。因水银的热膨胀系数大于铜的热膨胀系数,温度的影响使因水银的热膨胀系数大于铜的热膨胀系数,温度的影响使读数偏低。读数偏低。(7.12)(7.12)其中其中A为水银槽的截面积为水银槽的截面积;V为气压表内的水银体积为气压表内的水银体积;为铁的热膨胀系数为铁的热膨胀系数.
16、该订正值应从读数中减去该订正值应从读数中减去.2、定槽式气压表读数的温度订正:、定槽式气压表读数的温度订正:对于定槽式气压表对于定槽式气压表,必须将水银槽的热膨胀效应考虑在内必须将水银槽的热膨胀效应考虑在内,而写成下述形式:而写成下述形式:(7.13)(7.13)三、气压表读数的重力订正三、气压表读数的重力订正气压表读数经仪器误差、温度订正后记作:气压表读数经仪器误差、温度订正后记作:(7.14)(7.14)为经仪器误差订正后的气压读数;为经仪器误差订正后的气压读数;为经仪器误差、温度和重力订正后的气压读数;其中为经仪器误差、温度和重力订正后的气压读数;其中 为标准重力加速度;为标准重力加速度
17、;为位于纬度为位于纬度,海,海拔高度拔高度h h处的重力加速度。处的重力加速度。由由 可见,重力订正分纬度重力订正和高度重力订可见,重力订正分纬度重力订正和高度重力订正。正。(7.14)(7.14)1 1、纬度重力订正、纬度重力订正在海平面上,由重力加速度与纬度的关系在海平面上,由重力加速度与纬度的关系则纬度订正:则纬度订正:由由 可知:可知:(7.15)(7.15)由(由(7.147.14)式:)式:(7.16)(7.16)(7.16)(7.16)2 2、高度订正、高度订正在同一纬度上,重力加速度随高度的变化关系为:在同一纬度上,重力加速度随高度的变化关系为:对高山站:对高山站:hR(R=6
18、370000m,地球半径),h以m为单位。则高度订正:则高度订正:由上式可知:当测站海拔高度由上式可知:当测站海拔高度h 0,H 0,订正值为负值;订正值为负值;反之,为正值。反之,为正值。(7.17)(7.17)(7.18)(7.18)(7.19)(7.19)(7.20)(7.20)世界气象组织推荐的水银气压表重力订正公式:世界气象组织推荐的水银气压表重力订正公式:1 1、纬度订正、纬度订正 在海平面,重力加速度随纬度的变化:在海平面,重力加速度随纬度的变化:2.高度重力订正:陆地台站:水面站:(7.21)(7.21)(7.22)(7.22)(7.23)(7.23)式中式中h为测站的海拔高度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 大气 探测 PPT 课件
限制150内