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大气污染课后答案3章
大气污染课后答案-3章
第三章大气污染气象学
3.1一爬山运动员在山脚处测得气压为
1000
hPa,爬山抵达某高度后又测得气压为
500hPa,
试问爬山运动员从山脚向上爬了多少米?
解:
由气体静力学方程式,大气中气压随高度的变化可用下式描绘:
dPgdZ
(1)
将空气视为理想气体,即有
PV
mRT
可写为
mPM
(2)
M
VRT
将
(2)式带入
(1),并整理,获得以下方程:
dPgMdZ
PRT
假定在必定范围内温度T的变化很小,能够忽视。
对上式进行积分得
lnP
gMZC
即
lnP2
gM(Z2Z1)(3)
RT
P1
RT
假定山脚下的气温为10。
C,带入(3)式得:
500
ln
Z
1000
283
得
即爬山运动员从山脚向上爬了约。
2
3.2在铁塔上观察的气温资料以下表所示,试计
算各层大气的气温直减率:
1.510,1030,3050,1.530,
1.550,并判断各层大气稳固度。
高
度
10
30
50
Z/m
气温298
T/K
解:
T
298
d,不稳固
10
10
2.35K/100m
z
T
d,不稳固
10
30
30
1.5K/100m
z
10
T
d,不稳固
30
50
50
1.0K/100m
z
30
T
298
d,不稳固
30
30
1.75K/100m
z
T
298
d,不稳固。
50
50
1.44K/100m
z
3.3在气压为400hPa处,气块温度为230K。
若气块绝热降落到气压为600hPa处,气块温度变成多少?
解:
T1
(P1
)0.288,
T0
P0
3
T1
T0
P1
)
230(
600
0.288
(
)
P0
400
3.4试用以下实测数据计算这一层大气的幂指数m值。
高度1020304050
Z/m
风速
u/m.s-
1
解:
uu
(Z)m
,
由《大气污染控制工程》P80(3-23),
1
Z1
取对数得lgu
mlg(Z)
u1
Z1
u
Z
设lgu1
y,lg(Z1
)
x,由实测数据得
x
y
由excel进行直线拟合,取截距为0,直线方程为:
故m=。
3.5某市郊区地面10m高处的风速为2m/s,估
算50m、100m、200m、300m、400m高度处在
4
稳固度为B、D、F时的风速,并以高度为纵坐标,风速为横坐标作出风速廓线图。
解:
u1
u0
(Z1)
2(
50
)
2.24m/s,u2
u0
(Z2)
2(
100
)
2.35m/s
Z0
10
Z0
10
u3
u0
(Z3
)
2
(200)
/s,u4
u0(Z4)
2(300)
2.54m/s
Z0
10
Z0
10
u5
u0(Z5
)
2
(400)
/s。
Z0
10
稳固度D,
Z1
50
0.15
2.55m/s,u2
u1
u0(Z0
)
2
(
10)
u3
u0
Z3
)
0.15
2
(
200
3.13m/s
(
10
)
Z0
u4
u0
Z4
)
2
300
3.33m/s
(
(
)
Z0
10
u5
u0
(Z5)0.15
2
(400)
3.48m/s。
Z0
10
稳固度F,
Z1
50
0.25
2.99m/s,u2
u1
u0(
Z0
)
2
(10
)
u3
u0
(Z3)
2
(
200
)
4.23m/s
Z0
10
u4
u0
(Z4)
2
(
300
)
4.68m/s
Z0
10
u5
u0
(
Z5
)
0.25
2
(
400
)
5.03m/s
Z0
10
u0
Z2
)
100
2.82m/s
(
2()
Z0
10
,
u0
(Z2
)
2(100)
3.56m/s
Z0
10
,
5
风速廓线图略。
3.6一个在30m高度开释的探空气球,开释时记录的温度为。
C,气压为1023hPa。
开释后陆续发回相应的气温随和压记录以下表所给。
1)估量每一组数据发出的高度;2)以高度为纵坐标,以气温为横坐标,作出气温廓线图;3)判断各层大气的稳固状况。
测定2
3
4
5
6
7
8
9
10
地点
气温
12.
14.
15.
13.
13.
12.
/。
C
0
0
0
0
0
6
气压10
100
98
96
90
87
85
72
70
/hPa
12
0
8
9
9
8
0
5
0
解:
1)依据《AirPollutionControlEngineering
》可
得高度与压强的关系为dPgMdz
PRT
将2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代
入上式得
dz
dPT
。
P
当。
C,气压为1023hPa;当t=9.8。
C,气压为1012hPa,
6
故P=(1023+1012)/2=1018Pa,T=()
。
C=283.4K,dP=1012-1023=-11Pa。
所以dz
29.2111283.4m89m
,z=119m。
1018
同理可计算其余测定地点高度,结果列表以下:
测定2345678910地点
气温
/。
C
0
0
0
0
0
6
气压
10
100
98
96
90
87
85
72
70
/hPa
12
0
8
9
9
8
0
5
0
高度
10
16
53
29
27
12
28
差/m
89
99
1
3
6
0
1
99
1
高度
119
31
48
10
13
15
28
31
/m
218
9
2
18
07
78
77
58
2)图略
3)12
T12
11
1.35K/100m
d,不稳固;
z12
89
2
3
T2
3
12
2.22K/100m
0,逆温;
z2
3
99
3
4
T34
12
14
1.98K/100m
0,逆温;
z3
4
101
4
5
T4
5
14
15
0.61K/100m
0,逆温;
z4
5
163
7
T56
15
13
d,稳固;
5
6
0.37K/100m
z5
6
536
T6
7
13
13
6
7
0
z6
7
290
T7
8
13
d,稳固;
7
8
0.15K/100m
z7
8
271
T8
9
d,稳固;
8
9
0.85K/100m
z8
9
1299
T9
10
d,稳固。
9
10
0.28K/100m
z9
10
281
3.7用测得的地面气平和必定高度的气温数据,按均匀温度梯度对大气稳固度进行分类。
测
定
1
2
3
4
5
6
编号
地
面
温度/。
C
高
度
458
763
580
2000
500
700
/m
相
应
温度/。
C
解:
8
T1
0,故
G1
1.22K/100m
z1
458
T2
,故
G2
0.72K/100m
z2
763
1G10,逆温;
2G20.72K/100md,
稳固;
T3
G3
1.16K/100m
d,不
G3
1.16K/100m,故3
z3
580
稳固;
T4
,故4
G4
1K/100m
,不稳
G4
1K/100m
d
z4
2000
定;
T5
,故5
G5
2K/100m
d,不稳
G5
2K/100m
z5
500
定;
T6
G60逆温。
G6
0.43K/100m0,故6
z6
700
3.8确立题3.7中所给的每种条件下的位温梯
度。
解:
以第一组数据为例进行计算:
假定地面大气压强为1013hPa,则由习题3.1推导获得的公式
lnP2
gM(Z2Z1),代入已知数据(温度T取两高度
P1
RT
处的均匀值)即
9
lnP2=-458,由此解得P2=961hPa。
1013297
由《大气污染控制工程》P72(3-15)可分别计算地面处位平和给定高度处位温:
地面
T地面(1000)0.288
294.1(1000)
293K
,
P地面
1013
1
T1
(1000)
299.7(1000)
303.16K,
P1
961
故位温梯度=293
303
2.18K/100m
0
458
同理可计算获得其余数据的位温梯度,结果列表以下:
测定编1
2
3
4
5
6
号
地面温
度/。
C
高度/m458
763
580
2000
500
700
相应温
度/。
C
位温梯
度
-
-
-
K/100m
3.9若是题3.7中各样高度处的气压相应为970、
10
925、935、820、950、930hPa,确立地面上的
位温。
解:
以第一组数据为例进行计算,由习题
3.1推导得
到的公式
lnP2
gM(Z2Z1)
,设地面压强为
1
P
RT
P,代入
1
数据获得:
所以
970
=-
458
,解得P1
ln
P1
297
=1023hPa。
地面T地面(1000)0.288294.1(1000)
P地面1023
同理可计算获得其余数据的地面位温,结果列表以下:
测定编
1
2
3
4
5
6
号
地面温
度/。
C
11
高度/m458
763
580
2000
500
700
相应温
度/。
C
地面压
强/hPa102310121002104010061007
地面位
温/。
12
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