绝热温度变化

海水绝热温度变化

由于对流是自上而下相互交换位置的水团，而且是在运动速度相当大的情况下进行时，并不发生融合，途中接受的热可以忽略也无妨，就认为这个水团进行的是绝热变化，下降的部分，由于水压的增加受压缩而升温；上升的部分，发生膨胀而引起降温。

海水的绝热变化是指当海水受到压缩时，如果使它不与外界发生任何热交换，那么，外力对海水所作之力，将使海水的温度升高。反之，当海水膨胀时，如果也不和外界发生热交换，那么，海水本身便须消耗能量，从而使温度降低。这种变化就称为海水绝热变化。

气体绝热温度变化

一个空气块移动到气压较低的环镜(与四周空气没有热量交换)，会引起气块的体积膨胀，因而温度下降。体积增大包括作功和能量消耗，因此降低了每单位体积的有效热量，从而温度下降。这种没有热量增减的温度变化称为温度绝热变化。空气的垂直移动显然是绝热温度变化的主要原因。

当一个物体系统没接受热而进行状态变化时，体积一旦出现变化，就会发生温度变化，这种变化称为绝热温度变化。

绝热压缩与绝热膨胀通常由气体压强的变化引起。

绝热压缩发生在气压上升时，这时气体温度也会上升。例如，给自行车打气时，可以感觉到气筒温度上升，这正是因为气体压强上升的足够快到可视为绝热过程的缘故，热量没有逃逸，因而温度上升。

柴油机在压缩冲程时正是靠绝热压缩原理来给燃烧室内的混合气体点火的。

绝热膨胀发生在气压下降时，这时气体温度也会下降。例如，给轮胎放气时，可以明显感觉到放出的气体比较凉，这正是因为气体压强下降的足够快到可视为绝热过程的缘故，气体内能转化为机械能，温度下降。

这些温度的变化量可以用理想气体状态方程精确计算。

绝热过程是系统在和外界无热量交换的条件下进行的过程。实现绝热过程有两种情况：

①用绝热材料制成绝热壁，把系统与外界隔开，就可以近似地实现这一过程。

②使过程快速进行，系统来不及与外界进行显著的热量交换。例如：内燃机中热气体的突然膨胀，

柴油机或压气机中空气的压缩、声波中气体的压缩（稠密）和膨胀（稀疏）等都可近似视为绝热过程。

作为典型例子，下面介绍理想气体准静态绝热过程和理想气体自由膨胀过程（非准静态过程）。

空气的冷热程度实质上是空气内能的大小的表现。空气内能变化既可以是空气与外界的热量交换引起（通过分子热传导、辐射、对流、湍流、潜热转移等方式进行的非绝热变化），也可由外界的压力变化对空气做功，导致空气膨胀或压缩而引起（绝热变化）。

一、空气的绝热变化

空气块在铅直运动中与外界不发生热量交换，也就是无热量输入，也无热量输出，但由于体积的膨胀和收缩而发生的绝热冷却和绝热增温的变化，称为空气的绝热变化。

空气块在做绝热上升和下降过程中，温度变化的辐度因空气块水汽含量不同而异。

1、干绝热直减率

气块绝热升降单位距离（100m）时的温度变化值，称绝热垂直递减率。对于干空气和未饱和的湿空气来说，则称干绝热直减率，以rd表示。≈ 0.98℃/100m

在实际工作中rd=1℃/100m，在干绝热过程中，空气块每上升100m，温度约下降1℃。 rd 与r（气温直减率）的含义是不同的。rd 是干空气在绝热升降过程中气块本身的变温率，它近似于常数；而r是表示周围大气的温度随高度的分布情况。

2、湿绝热直减率：饱和湿空气绝热升降单位距离（100m）时的温度变化值，称为湿绝热直减率，以rm表示。rm不是常数，而是气压和温度的函数，一般要小于rd，其平均值为0.5℃/100。

概念解析

湿绝热过程中，气块作绝热上升时，一方面因绝热膨胀气块对外做功消耗内能，使温度降低；同时又因绝热冷却作用，使气块中部分水汽凝结放出潜热，随气块有升温作用，缓和了气块上升的绝热冷却作用。气块下降绝热增温时，气块中携带的水滴蒸发，维持了气块的饱和状态，由于蒸发消耗能量，气块下降时的增温也比干绝热时为少 。

作这种运动的气块的温度变化率称湿绝热直减率（

在湿绝热过程中，气块中的水汽凝结后，可能有两种情况：一种时水汽凝结物仍留在气块内，随同气块作升降运动，这时不论气块上升或下降，温度都按湿绝热直减率而变化，这是与干绝热过程一样的可逆过程。另一种时水汽凝结物的全部或一部分以降水方式脱离气块，此时气块下降时已不再是饱和湿空气，于是气块就按干绝热变化，这是一种不可逆过程。它意味着气块因凝结物的脱离而与外界有热量交换，这种情况称为假绝热过程 。实际大气往往介于两者之间，作上升运动时，两者的气温直减率数值极为接近。

实际上，气块在做铅直运动时都不是绝热的，但是在短时间内，铅直运动的气块与外界空气间的热量交换远小于气块内能的变化，所以可近似看成是绝热的。2100433B