大气物理学第三章第三节
第三节大气的基本物理性质
第三节大气的基本物理性质
一、主要的气象要素（meteorological elements）
气象要素：定性或定量描述大气物理现象和大气状态特征的物理量。它们包括太阳辐射、温度、湿度、气压、云、降水、蒸发、能见度和各种天气现象等。其中以温度、气压、湿度和风最为重要。气象要素表征着大气的宏观物理状态，是大气科学研究的基础。
（一）气压(air pressure)
1、气压的定义
气压：大气压强的简称，从观测高度到大气上界，单位面积上垂直空气柱的重量。气压常用的单位是百帕（hpa），或以水银柱高度的毫米（mm）数、厘米（cm）数表示。
一个标准大气压：国际上规定，温度为0℃，纬度为450的海平面上，760mm水银所具有的压强称为一个标准大气压。
2、气压单位的换算
p＝(s×h×ρHg×g)/s＝0.76×1.35951×104(kg/m3)×9.80665(m/s2)＝101325(N/m2)
g＝9.80665(1-0.00259cos2φ)(1+Z/R)-2
在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡（Pa）。
1帕斯卡＝1牛顿/平方米，
所以，1个标准大气压＝101325N/m2＝101325Pa＝1013.25hpa≈1000hpa
气象学上以前曾用毫巴作为气压的单位，1mb＝1000达因/平方厘米，
因1帕斯卡＝10达因/平方厘米，所以1mb＝100帕斯卡＝1百帕（hpa），1牛顿＝105达因
1mb＝1hpa 一个标准大气压＝760mmHg＝1000hpa 1mmHg＝4/3hpa 可以由式mg/4лR2容易地计算出地球表面的平均气压。式中的m为大气的总质量
人教版八年级物理上册第三章第3节《汽化和液化》说课稿
《汽化和液化》说课稿
今天，我说课的题目是人教版八年级物理上册第三章第3节《汽化和液化》。下面，我从说教材、说学情、说教法学法、说教学过程、说教学反思五个方面进行阐述。
一、说教材
1．地位与特点：(1)“水的沸腾”实验在初中物理探究实验中是非常重要的。
(2)汽化和液化现象与生活及自然界中的很多物理现象紧密相关，能较好激发学生学习物理的兴趣。(3)通过本节教学可以培养学生众多方面的能力和品质。
2．三维目标：(1)知识与技能：知道什么是汽化、液化；了解沸腾现象，知道什么是沸点；了解蒸发现象，知道蒸发制冷。(2)过程与方法：观察沸腾是液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象；通过探究活动了解液体沸腾时的温度特点。(3)情感、态度与价值观：通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲，使学生乐于了解日常生活中的物理道理；培养学生爱劳动、爱父母、爱生活和爱祖国的热情、树立安全意识和环保意识。
3．重点与难点：(1)重点是通过探究活动了解液体沸腾时的特征。(2)难点是观察现象与收集数据，激发学生的主动探究意识，培养学生的实验探究能力。
4．课前准备：多媒体课件；保温瓶(热水)、烧杯、石棉网、铁架台、酒精灯、火柴、纸盖、温度计、停表(钟表)(演示实验1用)；讲课仪、硬纸板、酒精若干、棉签若干(学生体验活动、演示实验2用)。
二、说学情
1．经过上一节《熔化和凝固》的学习，学生已经初步掌握了实验探究的一般方法，具备了一定的数据分析能力和描点作图能力。
2．学生的生活经验对新课的学习起到很大的知识迁移作用。
三、说教法学法
大气物理学
中以e、Td、Lv分别代替p、T、L，
且考虑到α2>>α1
ddT edTdL v 2TdL R vveTd R evL Tv d2(6.2.18)
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又由 e v可p 得，
1de1dp(6.2.19) edz pdz
dTd dz
dTd deepddpz de dz
eLv
gRv Td2 Lv Re Te
b) Tsw:空气由状态（ p, t, td) 按干绝热上升到凝结 高度后，再沿湿绝热线下降到气压p时所具有的 温度。
38
4、求等压面间的厚度和高度
1）先用等面积法求出p1, p2间的平均温度T v
Tv
T d p2
p1 v
ln
p
ln p1 ln p2
2）再用公式 H2H1RgdT 0vlnpp12 （ 1.6.8）
32
等温线：平行于纵坐标的一组等间距（黄色）直线，每隔 1 ℃ 一条线，每隔 10 ℃ 标出温度 数值，其中大字体为摄氏温度 ( ℃ ) ，小字体为绝对温度（ K ）。
等压线：平行于横坐标的一组（黄色）直线，从 1050 百帕到 200 百帕之间，每隔 10 百帕一 条线，图左右两侧每隔 100 百帕标出气压数值。
29
第三节小结
• 湿绝热过程定义以及两种极端过程。 • 湿绝热减温率与干绝热减温率之间的大小
大气物理学
2、应用
1）可用于追溯气块或气流的源地以及研 究它们以后的演变
2）用于判断气层静力稳定度
3、θ的守恒性
(6.2.8)两边取对数然后微分，可得
d
dT dp T p
(6.2.12)
两边同除以cpT, 则有
RmT 对热流量方程 dQ c p dT dp p
dQ dT Rm dp c pT T c p p
drs rs d T T
所以上式化为
Lv rs d d ln c pd T
两边积分，rs: rsc→0；θ:θc→θse
（从凝结高度开始积分） 或者 rs: rs→0；θ:θ→θse （从高于凝结高度的任意高度开始积分）
Lv rs se exp c T pd
e dp 2 dTd dTd de p dz g Rv Td eLv dz de dz Lv Re Te 2 RvTd
Td 6.3 10 Te
6
2
3、抬升凝结高度的估算公式
若取Te=288K,Td=280K,则
dTd 0.0017 K / m dz
2、假绝热过程 水汽相变产生的水成物全部脱离气块，但所释放的潜热仍 留在气块中。 注：实际大气的湿绝热过程往往处于以上两者之间。
二、湿绝热温度递减率γs
人教版八年级物理上册第三章第三节：汽化和液化(36张PPT)
温度
实验现象总结
时间
沸腾前气泡较小，沸腾时气泡变大。 沸腾前声音较大，沸腾时声音变小。 沸腾前温度升高，继续加热，达到一 定温度沸腾，且温度保持不变。 停止加热，不再沸腾。
实验结论 各种液体沸腾时都有确定的温度，这 个温度叫做沸点（boiling point）。 沸腾的条件：达到沸点，继续吸热。
不同液体的沸点不同。
沸点与气压有关系，而且实验时各种仪 器的精密度不一样。
小资料 几种液体的沸点/º C （在标准大气压下）
液态铁 液态铅 水银 亚麻仁油 2750 1740 357 287 甲苯 水 酒精 液态氨
111 100 78 -33.4
液态氧 液态氮 液态氢 液态氦
-183 -196 -253 -268.9
2.蒸发
在任何温度下
只在液体的表面发生 的 缓慢的
汽化现象。
解释
日光下的湿衣服，温度没有达 到水的沸点也会变干
现象1：湿衣服在太阳下晾晒很快干了，在 阴凉出阴凉处干的慢；
温度对蒸发的影响
现象2：衣服打开晾晒干的快，弄成一团就 干的很慢； 表面积对蒸发的影响
现象3：秋天有风的天气里衣服干的快，没 有风的时候干的慢
答：因为100 ℃的水蒸汽在皮肤上要液化
而放热，所以人会烫得更严重。
2 ．冬天手冷时，用嘴向手上“哈气”，（缓慢吹气） 反而觉得更冷。都是从嘴里出来的“气”，为什么会有 不同的感觉呢？
山东省枣庄八年级物理上册 第三章 第三节 汽化和液化教案
某某省枣庄八年级物理上册第三章第三节汽化和液化教案
【教学目标】
知识与技能目标
1、通过列举生活实例知道汽化和液化的概念
2、通过列举生活实例知道汽化有蒸发和沸腾两种方式
3、通过列举生活实例知道蒸发快慢与表面积、温度、气流有关，蒸发过程中吸热
4、通过探究理解沸点的概念，知道沸腾过程中吸热和沸腾的特征
5、会查沸点表
6、通过观察实验知道液化过程放热
过程与方法
1、通过研究影响蒸发快慢的因素，学会比较的研究方法
2、通过对水的沸腾现象的探究，体会探究学习的方法
3、通过观察实验知道使气体液化的两种方法
情感、态度与价值观：
1、在学习活动中通过列举大量生活实例使学生感受物理是有用的，激发学生对自然现象的关心，产生乐于探索自然现象的情感
2、通过对探究实验数据和现象的记录，培养学生诚实的品质和实事求是的科学态度
3、在探究过程通过对沸腾前、后气泡的观察培养学生认真、细心的品质
4、通过交流使学生产生将自己的见解与他人交流的愿望，认识交流的重要性
【教学重点】
1、通过列举生活实例知道蒸发快慢与表面积、温度、气流有关，蒸发过程中吸热
2、通过探究理解沸点的概念，知道沸腾过程中吸热和沸腾的特征
【教学难点】
通过探究理解沸点的概念，知道沸腾过程中吸热和沸腾的特征
【实验准备】
蒸发皿、小瓶液化气、一茶杯冷水、一茶杯开水、毛玻璃2个、一瓶酒精、两只相同的温度
计、棉球、烧杯、酒精灯、铁架台、石棉网（共分12组）、两块相同的铁片、水、酒精、滴管、小扇子
【教学过程】
【板书设计】
汽化：物质由液态变成气态的过程
汽化有蒸发和沸腾两种方式
蒸发：是在液体表面上进行的汽化现象，它在任何温度下都能发生．
章大气基本物理过程
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(二) “云内闪”过程
雷暴云内部的闪电
表现为云内移动的火花或先导 在云中正、负电荷区之间活动 产生暗淡而连续的光
wenku.baidu.com
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(三) 雷声
发生原因：
闪电通道中的空气因放电而猛烈升温，气压猛 升，闪电通道很快向周围大膨胀，产生猛烈的 冲击波，其中一部分大振幅的声波，这就是雷 声。
雷声总是伴随着闪电而发生
但先看到闪电，后听到雷声
因为光波比声波传播快
光每秒能走30公里，而声音只能走340米。 一般25km外就听不到雷声了
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(三) 雷声
美国富兰克林1752年的风筝实验
雷暴带电 雷的本质就是电
近代观测，云中强烈起电现象常出现于霰或 雹等强烈降水过程
又称天地闪，破坏力大。 分四个阶段：
1. 梯级先导 2. 第1次回返闪电 3. 直窜先导 4. 第2次回返闪击
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梯级先导
直窜先导
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第1次回闪 第2次回闪
图云 地 闪 的 形 成 与 演 变 过 程
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云地闪的形成
第三节大气的物理性状
（3）饱和差：d
在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽 压之差称饱和差（d）。 即
d=E-e， 物理意义：d表示实际空气距离饱和的程度。
(4)比湿：q 定义：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总
质量（水汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿 （q）。 单位: g/g 表示每一克湿空气中含有多少克的水汽。
风向杆
风向的表示：
风力情况由风矢表示，由风向秆和风羽 组成。 风向秆: 指出风的方向，有8个方位。 风羽: 由3、4个短划和三角表示大风风力，垂 直在风向杆末端右侧（北半球 ）
1--2级： 1 竖杠 1 横 3--4级： 1 竖杠 2 横 5--6级： 1 竖杠 3 横 7--8级： 1 竖杠 4 横 8级以上：1 竖杠 1 三角 像个小旗子
（1）水汽压e和饱和水汽压E：
水汽压：大气中的水汽所产生的那部分压力称水 汽压（e）。
单位：用hPa表示。
饱和水汽压：在温度一定情况下，单位体积空气 中的水汽量有一定限度，如果水汽含量达到此限度， 空气就呈饱和状态，这时的空气，称饱和空气。饱 和空气的水汽压（E）称饱和水汽压，也叫最大水 汽压，因为超过这个限度，水汽就要开始凝结。
干湿空气状态方程的物理意义在于用可测量的P T替代了不可测量的ρ。
理想气体的状态方程：
根据大量的科学实验总结出，一切气体在压强 不太大，温度不太低（远离绝对零度）的条件下， 一定质量气体的压强和体积的乘积除以其绝对温度 等于常数，即
初二物理第三章第三节汽化和液化(含解析)
初二物理第三章第三节汽化和液化（含解析）
2019-2019初二物理-第三章-第三节-汽化和液化（含解析）
一、单选题
1.当飞机在高空飞行时,发动机排出的湿热气流与高空冷空气相遇后,形成白色雾气,这就是飞
机“拉烟”现象.此过程所对应的物态变化是( )
A.蒸发
B.熔化
C.液化
D.凝华
2.用电热壶烧水时，水沸腾后，从壶嘴里冒出“白气”：夏天打开冰棒纸时，可以看到冰棒周围也出现“白气”，以下说法不正确的是（）A. 壶嘴里冒出的“白气”，是水沸腾时产生的水蒸气
B. 冰棒周围的“白气”是冰棒发生升华形成的水蒸气
C. 在这两种“白气”形成的过程中，都需要吸收热量
D. 这两种“白气”都是水蒸气液化形成的
3.许多房间都装有玻璃窗．在闷热的夏天开着空调的甲房间和寒冷的冬天开着暖气的乙房间，玻
5.下列措施中，能使蒸发变快的是（）
A. 把蔬菜用保鲜膜包好放入冰
箱
B. 把湿衣服晒在室外通风处
C. 洗干净的衣服放在脸盆里晾
晒
D. 酒精灯不用时要加盖子
6.夏天从冰箱中取出鸡蛋时，常看到鸡蛋先湿后干，此现象反映的物态变化过程是（）A. 先液化而后蒸
发 B. 先升华而后蒸发 C. 先液化而后升
华 D. 先凝华而后升华
7.关于热现象，下列说法正确的是（）
A. 夏天用电风扇吹风能使人感到凉爽，这是因为电风扇降低了空气的温度
B. 修建城中人工湖可以对调节城市气温起作
用
C. 将冰块放入饮料中，饮料的温度会降低，是用做功的方式改变饮料的内能
D. 晶体和非晶体都有一定的熔点
8.为了节约用水，果农们利用了滴灌的方法给果树浇水，如图所示．他们把细水管放入果树下的土里，使水分直接渗透到果树根部，减慢了水分的蒸发，其原因是（）
大气物理
Vg 2 Vg1 VT ?
1 Vg k f Vg 1 R k T k p f p fp
上式说明，地转风随高度的变化取决于等压面上的水平温度梯度。 正压大气：等压面与等密度面或者等温面重合的大气。 斜压大气：等压面与等密度面或者等温面不重合的大气。 Vg 0 对于正压大气，上式恒等于0，即正压大气中，地转风不随高度变化。 p 这是因为，在正压大气中，引起气压差 p 的垂直距离 z 相等，上下层 的等压面的形状完全相同，因此地转风就相等。
1 p ; x x
1 p y y
1 p v ① ②代入 g f x u 1 p g f y
1 vg f x p u 1 g f y p
地转偏差
科氏力与气压梯度力的精确平衡称为地转平衡，显然，这要求加速度（惯性
力）和摩擦力等于 0 。显然，惯性力和摩擦力的存在将破坏地转平衡。在自 由大气，主要是惯性力破坏地转平衡，在边界层，主要是摩擦力破坏地转平 衡。
定义：实际风 - 地转风 = 地转偏差
' Vh Vg V
地转偏差与水平加速度的关系
p z g x x p x p
z p g y y y p p
新人教版八年级物理上册第三章第三节知识点
人教版八年级物理上册第三章
第3节汽化与液化
第一部分：知识点
一、基本概念：
1、汽化：物质从液态变为气态叫汽化。
①蒸发
A、定义：液体在任何温度下都能发生的，并且只在液体表面发生的汽化现象叫蒸发。
B、影响因素：⑴液体的温度；
⑵液体的表面积；
⑶液体表面空气的流动。
C、作用：蒸发吸热（吸外界或自身的热量），具有制冷作用。
②沸腾
A、定义：在一定温度下，在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。
B、沸点：液体沸腾时的温度。
C、沸腾条件：⑴达到沸点；
⑵继续吸热。
D、沸点与气压的关系：一切液体的沸点都是气压减小时降低，气压增大时
升高。
2、液化：物质从气态变为液态叫液化。
①方法：⑴降低温度；
⑵压缩体积。
②好处：体积缩小便于运输。
③作用：液化放热。
二、重、难点
重点：通过探究活动了解液体沸腾时的特征和影响蒸发快慢的因素。
难点：1、指导学生通过对实验的观察、分析概括和表述，总结出沸腾的特点，并对生活中蒸发现象的观察、分析得出影响蒸发快慢的因素。
2、对液化的理解。
三、知识点归纳及解题技巧
蒸发、沸腾异同比较表
项目蒸发沸腾
不同点1、任何温度下；
2、缓慢的；
3、只在液体表面；
4、液体蒸发时要吸热，温度上升。
1、在一定的温度（沸点）下；
2、剧烈的；
3、在液体表面和内部；
4、液体沸腾时要吸热，温度不变。
相同点1、都是汽化现象；
2、都要吸热。
水的沸腾
水在沸腾前水在沸腾后气泡由大变小由小变大温度逐渐升高保持不变声音大小
四、知识拓展
电冰箱的制冷过程
氟利昂是一种既容易液化又容易汽化的物质。液态的氟利昂经过很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子，在这里汽化、吸热，使冰箱内温度降低。之后，生成的蒸汽又被压缩机压入冷凝器，在这里液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出。氟利昂这样循环流动，相当于热的“搬运工”，冰箱冷冻室里就可以保持向当地的温度。
八年级物理上册第三章第3节 汽化和液化
而成
的，这一过程中要 放 热。
9.水烧开了，被水烫着严重还是被冒起的水蒸气烫着更严 重？
课堂【评价提升】
夏天，冰棒从冰箱内刚拿出来时，冰棒周围冒“ 白气”，“白气”是什么?是怎样产生的呢？
“白气”实质是小水珠，这是由于空气中的水蒸 气遇到温度较低的冰棒液化而成的小水滴。
因为一开始冰棒和周围水蒸气的温差较大，液化 成的小水滴较大，密度大于空气密度，所以冰棍 冒出的“白气”是向下运动的；随着时间的推移， 冰棒和周围水蒸气的温差变小，液化成的小水滴 变小，密度、小于空气密度，所以冰棍冒出的 “白气”又向上运动。
5.戴眼镜的乘客乘坐冷气很强的出租车一段时间后
下车，有时会发现眼镜镜片模糊。此现象是由于 车外空气中的水蒸气遇到冰冷的镜片发生( A )
A.液化
B.汽化
C.熔化
D.凝固
6.夏天，从冰箱里取出瓶装矿泉水时，会发现瓶的 外壁“出汗”，这是因为( B )
A.水会从瓶内慢慢渗出
B.空气中的水蒸气遇冷液化
C.瓶外壁的水不断汽化
标题
第三章第三节 汽化和液化
引入
液态和气态之间能否进行相互转化呢？ 熔化
固态
液态 凝固
气态
实验1： 在气球或塑料袋中滴入酒精，
挤出空气后扎紧口。放入热水中。 请观察现象。
引入 汽化和液化
物质从液态变成气 态的过程叫汽化，需要 吸热。
第三节大气物理性质
根据状态方程推到
q mw
=0.622e/P
mw md
对于某一空气团而言，在它发生膨胀或压缩的时候， 其中水汽质量和总质量并不会发生变化。
也就是说，某团空气的体积发生变化时，它的比湿
是不变的，这就是比湿的保守性。
由于比湿有这样的特性，因此在讨论空气绝热升降 过程中，通常用比湿来表示该空气团的湿度。
5、标准大气压：
大气是均质的，以气温0℃时、45°N （或45°S）处、所测得的水银柱高度为 760MM的大气压强，为一个标准大气压， 即1013.25mb 或 hpa
二、气象要素 （一）气压 1、气压定义 2、压强的大小 3、影响气压因素 4、气压单位 5、标准大气压
第三节 大气物理性质
1,000,000达因(1百万)。
毫米与毫巴可以相互换算：
根据压强与水银柱高度的关系式：
P(压强)=h(水银柱高度) ×d(水银在 0℃时的密度)
气压为水银柱高度1毫米=0.1厘米×13.596克 重/厘米3=1.3596克重/厘米2
在纬度45°的海平面上,1克重=980.6达因
故:1毫米=1.3596×980.6=1333.22达因/ cm2
来测大气压的大小。
A
B
伽利略的学生托里拆利1644年
1662年,往A处灌汞，B处有何变化？
初二物理第三章第三节 汽化和液化
第三章第三节汽化和液化
知识点1 汽化和液化现象
1、汽化
湿衣服变干 ----原因：湿衣服上的水由液态变成了气态
洒在地上的水，过一段时间消失了----原因：地上的水由液态变成了气态
发，一种是沸腾。
2、液化
水烧开后壶嘴冒”白气”—原因：水蒸气由气态变成了液态，秋天草叶上出现
露珠---原因：空气中的水蒸气由气态变成液态附着在草叶上
像上述现象物质由气态变为液态的过程叫做液化。
注意：汽化和液化是互逆过程，其中汽化过程中需要吸热，液化需要放热。
例题、在卫生间里洗热水澡时，室内的玻璃镜面变得模糊不清，过了一段时间
又变得清晰起来，镜面上发生的两种现象对应的物态变化分别是
和。
知识点2 沸腾
1、沸腾：液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象
2、沸点：液体沸腾时的温度叫做沸点。不同液体的沸点是不同的，可见，
液体的沸点也是物质的一种特性，因此可以利用这一特性来区分不同的
物质。
注意：（1）由沸腾发生的部位和剧烈程度可以看到，沸腾时水中发生剧烈的汽化现象，形成大量的气泡，上升，变大，到水面破裂开来，里面的水蒸气散发
到空气中，就是说，沸腾是在液体的内部和表面同时进行的剧烈汽化现象。（2）沸腾前后物理现象的区别：沸腾前液体内部并在上升过程中逐渐变小，以至未
到达液面就消失了；沸腾时，气泡在上升过程中逐渐变大，达到液面后破裂。（3）沸腾的条件：达到沸点，继续吸收热量。
拓展：在标准大气压下，水的沸点是100度。液体的沸点与液体表面的气压有关，气压越高，沸点越高，气压越低，沸点越低。
例2、生活中常用碗炖食物（碗不与锅接触），当锅里的水沸腾后，碗中的汤（）
人教版物理八年级第三章第三节汽化和液化 第四节 升华和凝华 课件(共34张PPT)
时间/min
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
98
98
98
分析表中数据可知，水的沸点是___9_8____℃。水沸腾时需要___吸_____热，水沸腾时的温度特点是 __保__持__不__变____。 （3）水沸腾时烧杯上方出现了大量“白气”，“白气”的形成经过的物态变化是__液__化__。 （4）某组同学在相同条件下，用不同质量的水进行了两次实验，得到如图乙所示的温度－时间图象， 根据图象可知，用较多的水进行实验得到的是____b____（选填“a”或“b” ）图线。
二、汽化和液化
水去哪儿了？
吸热
水
水蒸气
物质由液态变为气态的过程叫做 汽化 。 壶中的水以 沸腾方式变为气态，湿衣服的水以蒸发方式 变为气态， 沸腾 和 蒸发 是汽化的两种方式。
沸腾：在液体的 表面 和 内部 发生剧烈的
汽化现象，必须达到一定温度 才沸腾，且沸腾后继续加热时， 温度不再升高。
实验：探究水的沸腾
在试管A未放入容器B前，先用温度计测出B 中的水温。再将试管A放放入B中，让烧瓶内 的水沸腾时产生的水蒸气通入试管A中。水 蒸气在试管A中会遇冷液化为水。过一段时 间再测容器B中的水温。它的温度是升高还 是降低？这说明什么？
大气物理学第三章第一节解读
P2 P1
z2 z1
gdz
z2 , P2 0 P1 z1 gdz
二、单位气压高度差
静力平衡方程的一个应用，由气压的变化估计高
度的变化
T: K氏温标
t: 摄氏温标
P g
z
z 1 RdT RdT0 (1 t) P g Pg Pg
其中T0
273.15,
1 273.15
h z RdT0 (1 t) 287 * 273 .15 (1 t) 8000 (1 t)
P Pg
9.8
P
P
——单位气压高度差：每改变单位气压，高度变化多 少。 与压强 P 和温度 T 有关。
P (hPa) -40 1000 6.8 500 13.6 100 68.3
-20 7.4 14.8 74.1
在做天气分析时，需要绘制地面天气图， 在海平面图上绘等压线，因各气象观测站 高度不同，所测得的气压值，不能进行比 较，因此必须将各站所测得的气压值一律 订正到海平面高度。
多年平均 1 月份 地面气压分布
多年平均 1 月份 海平面气压分布
三、压高公式
静力平衡方程的一个应用，估计气压与高度的关 系。
当z2 z1 H P时, P2 P1e1
大气的标高大约是
RT HP g
8000 (m)
，若T=273K。
t (C) 0 20 8.0 8.6 16.0 17.2 80 85.8
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若在等几何高度面上来研究空气运动，必须 考虑重力的切向分力的作用。而在等位势面上 研究空气运动，由于重力与等位势面垂直，就 没有重力切向分力的影响。这样就使我们在处 理问题时比较简单，这也就是我们引出重力位 势的目的。 所以等位势面也就是我们通常所说的水平面。
三、位势米
取局地坐标系： 坐标原点取在局地，x、y、z 轴分别由局地指 向东、局地指向北、垂直于局地指向上(等位势面 的法线方向)，三个方向的单位向量分别是 i 、j 、k
势
称 (r ) 为质点在 r 处的势能。 取 r0 处势能为0 ( (r ) 0) ，则 r 处势能为：
r0
0
的函数，满足
r
F保 dr [ (r ) (r0 )]
(r ) F保 dr
r r0
重力随纬度和距地心的远近而变化
：地理纬度
a1 2.59 10 3 a2 3.14 10 7 m 1
重力变化的范围是千分之几
g45,0 1 a1 cos2 1 a2 z 9.8(m / s )
2
二、重力位势
保守力：作功只与质点的前、后位置有关， 而与运动路径无关的力；或质点沿任一闭合路径 运动一周，做功都为零的力:
59.449
四、用重力位势表示的静力 平衡方程
d gdz g0 dZ
d dp
( g0 9.8)
dp gdz g0dZ d
或
r
r0
F保 dr [ (r ) (r0 )]
( L)
F保 dr 0
此两式是等价的
保守力场：如果质点在某个空间内任何位置，都 受到一个大小和方向完全确定的保守力的作用， 称这部分空间中存在着保守力场。 重力场、引力场
势能（potential energy）： (r ) 是位置（空间）
(r ) g dr
r0
r
且
g
(r0 ) 0 r0 ：是零势能参考点
重力的方向和重力位势升度的方向相反
等位势面： 位势相等的各点组成的曲面为等位势面。
* M r 2 g g Q G 2 ( ) R r r
* M g dr d G 0 r ( L) ( L)
(r )
M 1 2 2 G R c r 2
等重力位势面 是回转椭球面
1 2 2 Q dr d R 0 2 ( L) ( L)
d F dr
r0
d dx dy dz x y z
dr dxi dyj dzk
d dr
i j k x y z
重力势能（重力位势）：
——受重力作用的质点在空间某一点的重力势能等于质点 从零势能参考点移到该点的过程中重力所作的功的负值。
* g g Q M r 2 G 2 ( ) R r r
重力的方向并非指向地心
Q
* g
g
重力的大小：
由于重力和地心引力之间的夹角 很小，所以重力的大小可以近似 地等于地心引力的大小减去惯性 离心力在地心引力反方向上的分 量的大小:
M g G 2 2 r cos cos r M G 2 2 r cos2 r
重力
g gk
重力位势 (r )
r
r0
r g dr gk (dxi dyj dzk ) r0 z z
( z ) gdz d
z0 z0
重力位势只是高度的函数，且有
( z0 ) 0
Z
z
0
gdz
( gpm) z ( gpm)
几何高度、位势高度及在纬度 40 处的重力 重力 g( m / s 2 ) 9.802 9.798 几何高度 z(km) 位势高度 H(gpm) 0 1 0 1
9.771
9.741
10
20
9.986
19.941
9.710
9.620
30
60
29.864
取 Z0 0 ，
( z ) gdz
0
z
——高度 z 处的位势在数值上等于单位质量气团从海面抬 升到这一高度重力所做的功
重力位势的单位？
焦耳/千克（ J/kg ）
( z ) gdz
0
z
( J / kg)
引入
Z ( gpm) 9.8
无量纲数
1位势米（gpm）=9.8焦耳/千克(J/kg)
第三章 大气压力
内容
第一节
大气静力学方程和气压高度公式
大气模式 气压-位势高度分布 标准大气 气压的时空分布
第二节 第三节 第四节 第五节
重力 重力位势 （新概念？） 位势高度、位势米 （新概念） 以位势米表示的压高公式
一、重力
定义： 惯性离心力与万有 引力的合力。
(r ) g dr
r0
r
海平面(大地水准面)是等位势面, 定义为0位势面. 等位势面间的距离不相等，赤道大于极地，高空大于低空。
2 1
g
重力随纬度的增加而增加
重力随高度的增加而减小
1 2
引入重力位势的目的：
大气中常用的等压面坐标系中的方程用位势 比用高度方便 重力位势是大气能量的一个重要组成部分
（geopotential meter）
用位势米表示的位势称为位势高度（Z）。 由Bjerknes引入 大气 海洋
注意：
ຫໍສະໝຸດ Baidu
位势米是重力位势的单位，是能量单位
位势高度的大小与几何高度相近：
9.8 高度和位势高度之间的区别有时可以很大， 比如，1000位势米面在极地是1017.40 m ，在赤道是1022.78 m ，二者相差 5.38 m.
——受保守力作用的质点在空间某一点的势能等于质点从 零势能参考点移到该点的过程中保守力所作的功的负值。
势能与保守力之间的关系：
势能——空间的函数，其梯度等于力。 能以此式表达的力称为“保守力” 。
F保
r
r0
r F保 dr [ (r ) (r0 )] d