전위 온도

Potential temperature

압력 에서 유체 소포잠재적 온도표준 기준 압력 일반적으로 1,000hPa (1,000mb)에 도달하는 경우 소포가 얻을 수 있는 온도다. 잠재적 온도는 로 표시되며, 이상적인 가스로 잘 추정된 가스의 경우 다음과 같이 표시된다.

여기서 은 소포의 현재 절대 온도(K)이고, 공기의 기체 상수이며, 는 일정한 압력에서의 특정 열 용량이다. / ={\ 공기(측량학)

컨텍스트

전위 온도의 개념은 모든 층화된 액체에 적용된다. 그것은 대기 과학과 해양학에서 가장 자주 사용된다.[1] 두 액체에 모두 사용되는 이유는 압력 변화가 더 차가운 액 아래에 더 따뜻한 액체가 존재할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 고도와 함께 공기 온도를 떨어뜨리고 심해 참호 및 해양 혼합층 내에서 수온을 증가시키는 것이다. 대신 잠재적 온도를 사용하면, 액체 덩어리가 그 아이솔린을 따라 불변하기 때문에 이 명백하게 불안정한 조건들은 사라진다.

평.

전위 온도는 실제 온도보다 동적으로 더 중요한 양이다. 장애물이나 대규모 대기 난기류를 넘나드는 흐름과 관련된 물리적 인양이나 침몰의 영향을 받지 않기 때문이다. 작은 산 위로 이동하는 공기의 소포는 비탈길을 올라가면서 팽창하고 냉각된 다음 반대편에서 하강하면서 압축하고 따뜻해지지만 가열, 냉각, 증발 또는 응결이 없는 상태에서는 잠재적 온도가 변하지 않는다(이러한 영향을 배제하는 과정을 건식 부차라고 한다). 작업이나 난방이 필요 없이 전위 온도가 동일한 소포를 교환할 수 있기 때문에 전위 온도가 일정하게 유지되는 선은 자연스러운 흐름 경로다.

거의 모든 상황에서, 증가하거나 감소할 수 있는 실제 온도와 달리 대기 중 잠재적 온도는 상승한다. 잠재적 온도는 모든 건조한 단열 공정에 대해 보존되며, 이와 같이 행성 경계층(건조 단열층에 매우 가까운 경우가 많다)에서 중요한 양이다.

잠재적 온도 및 정수 안정성

잠재적 온도는 불포화 대기의 정적 안정성을 측정하는 유용한 척도다. 정상적이고 안정적인 층화 조건에서 전위 온도는 높이에 따라 증가한다.[2]

수직적 동작이 억제된다. 높이에 따라 전위 온도가 감소할 경우,[2]

대기는 수직운동에 불안정하며 대류가 발생할 가능성이 높다. 대류는 대기를 빠르게 혼합하여 안정적인 층화 상태로 되돌리는 작용을 하기 때문에 활발한 대류가 진행 중이거나 강한 불규칙한 기간 동안만 예외적으로 키와 함께 잠재적 온도가 감소한다는 관찰은 흔치 않다. 포화 공기의 불안정성을 나타내는 등가 전위 온도가 높이에 따라 감소하는 상황은 훨씬 일반적이다.

잠재적 온도는 단열성 또는 등방성 공기 운동으로 보존되기 때문에 단열성 유동선 또는 일정한 전온의 표면은 각각 유선 또는 유량 표면으로 작용한다. 이 사실은 공기 운동을 시각화하고 특히 대규모 수직 운동을 분석할 수 있는 시냅스 분석의 한 형태인 등방성 분석에 사용된다.[2]

잠재적 온도 섭동

대기 경계층(ABL) 전위 온도 섭동은 ABL의 전위 온도와 ABL 위의 자유 대기의 전위 온도 간의 차이로 정의된다. 이 값은 카타바틱 흐름의 경우 표면이 항상 자유 대기보다 차갑고 PT 섭동은 음이 되기 때문에 잠재적 온도 결손이라고 불린다.

파생

열역학 제1법칙의 엔탈피 형식은 다음과 같이 쓸 수 있다.

여기서 엔탈피 변화, 온도, 엔트로피 변화, 특정 볼륨, p 을 나타낸다.

단항 공정의 경우 엔트로피의 변화는 0이며 제1법칙은 다음과 같이 단순화된다.

지구 대기의 건조한 공기와 같은 대략 이상적인 기체의 경우, 상태 v = R 을(를) 제1법칙으로 대체할 수 있다.

서 d= p 가 사용되었고 두 항을 p 제품 로 나누었다.

수익률 통합:

그리고 T 에 대한 분해능 수준p 0 {\p_에 따라 이동할 경우 소포가 획득할 온도:

잠재적 가상 온도

잠재적 가상 온도 에 의해 정의됨

표준 압력 P에서0 습한 공기와 동일한 밀도를 갖는 건조한 공기의 이론적 전위 온도다. 부력 계산에서 밀도의 실질적인 대안으로 사용된다. 이 정의에서 전위 온도, r 수증기의 혼합비, R 공기 중 액체 상태의 물의 혼합비다.

관련수량

브룬트-바이셀레 주파수는 잠재적 온도를 사용하는 밀접하게 관련된 수량이며 대기 안정성 조사에 광범위하게 사용된다.

참고 항목

참조

  1. ^ Stewart, Robert H. (September 2008). "6.5: Density, Potential Temperature, and Neutral Density". Introduction To Physical Oceanography (pdf). Academia. pp. 83–88. Retrieved March 8, 2017.
  2. ^ a b c Dr. James T. Moore (Saint Louis University Dept. of Earth & Atmospheric Sciences) (August 5, 1999). "Isentropic Analysis Techniques: Basic Concepts" (pdf). COMET COMAP. Retrieved March 8, 2017.

참고 문헌 목록

  • 1989년 1월 1일, Butterworth-Heinemann이 발행한 M K Yau와 R.R. Rogers, 클라우드 물리학 단기 과정, 제3판, 304쪽. ISBN 9780750632157 ISBN 0-7506-3215-1

외부 링크