Giáo trình Khí tượng biển Chương III Cơ sở nhiệt động lực học khí quyển

CHƯƠNG III CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KHÍ QUYỂN 3.1 Cơ sở nhiệt lực học khí quyển 3.1.1 Các quá trình đoạn nhiệt của không khí 1) Giới thiệu chung Theo nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học thì “năng lượng toàn phần của một cơ hệ bằng tổng công sinh ra và nhiệt lượng mà cơ hệ nhận được”, nên nếu có một lượng nhiệt dQ cung cho 1 gam không khí thì nó sẽ biến thành nội năng du và công dãn nở APdV: dQ = du + APdV (3-1) Trong khí tượng thì: dQ chính là biến thiên nhiệt lượng của khối không khí được mặt đất đốt nóng; du = Cv dT là nội năng của khối không khí; APdV là công dãn nở không khí; (A là đương lượng nhiệt của công; A = 0,24.10-7cal/ecg). Do đó: dQ = Cv dT + APdV (3-2) Do dV không đo được trực tiếp nên ta phải tìm một biểu thức trung gian: Từ phương trình trạng thái: PV = RT Lấy vi phân ta có: d(PV = RT) ⇒ VdP + PdV = RdT ⇒ PdV = RdT − VdP Thay vào (3-2) ta có: dQ = Cv dT + ARdT − AVdP dQ = (Cv + AR)dT − AVdP (3-3) dQ = (Cp)dT − AVdP (3-4) Trong đó: Cp là nhiệt dung đẳng áp; Cp = 0,24 cal/gđộ ( Vì trong trường hợp đẳng áp: dP = 0 thì: dQ = Cp.dT (*); Vi phân phương trình trạng thái: PdV = RdT, thay vào (3-2), ta có: dQ = CvdT + ARdT = (Cv + AR)dT (**). So sánh (*) và (**) ta có: Cv + AR = Cp ). Mà: V = P RT . Do đó: dQ = CpdT − P ART dP (3-5) Phương trình (3-5) là phương trình nhiệt lực học cơ bản hay dùng trong Khí tượng học vì nó có chứa áp suất P, nhiệt độ T là các đại lượng quan trắc được; A, R, Cp là các đại lượng đã biết. Các phương trình từ (3-1) đến (3-4) đều là các dạng khác nhau của phương trình nhiệt động học. - Từ phương trình (3-5) có thể tính được dT: dT = Cp dQ + P Cp ART dP Có nghĩa là sự thay đổi nhiệt độ của khối không khí không chỉ do dQ mà còn do dP nữa. Chẳng hạn: trong trường hợp dQ > 0 nếu dP > 0 thì nhiệt độ tăng, dP < 0 thì nhiệt độ giảm. - Trường hợp đặc biệt: dQ = 0, ta có phương trình nhiệt lực học như sau: Cp dT = ART P dP (3-6) Và sự biến thiên của nhiệt độ trong khối không khí chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi của áp suất khí quyển. Trong khí tượng, người ta gọi quá trình ứng với dQ = 0 này là quá trình đoạn nhiệt. Thực ra, trong khí quyển không có quá trình đoạn nhiệt một cách hoàn toàn (nhất là trong lớp khí quyển sát đất nơi tiếp xúc với bề mặt đệm), song trong những trường hợp riêng biệt, sự trao đổi nhiệt bằng phương thức phân tử, phát xạ là khá nhỏ, thì ở một chừng mực nào đó có thể bỏ qua sự trao đổi nhiệt của khối không khí với môi trường xung quanh bằng các phương thức này và xem quá trình thăng giáng của không khí là quá trình đoạn nhiệt. Trong quá trình thăng đoạn nhiệt thì nhiệt độ không khí giảm đi, trong quá trình giáng đoạn nhiệt thì nhiệt độ không khí tăng lên. Sở dĩ như vậy vì: không khí bốc lên cao thì dãn nở và tiêu tốn một công để làm dãn nở nó, công này lấy ở nội năng của không khí làm cho nhiệt độ khối không khí giảm đi. Ngược lại, không khí ở trên cao giáng xuống tới những lớp có áp suất lớn hơn nên bị nén lại do ngoại lực do đó làm tăng nội năng của không khí làm cho nhiệt độ khối không khí tăng lên. - Các chuyển động thăng, giáng đoạn nhiệt: Các chuyển động thăng, giáng đoạn nhiệt có thể chia làm hai loại: chuyển động thăng, giáng động lực và chuyển động thăng, giáng nhiệt lực. Chuyển động thăng, giáng động lực do nguyên nhân động lực gây nên mà nhân tố chủ yếu là sự hội tụ, phân kỳ trong chuyển động xoáy; là sự nâng lên hay lắng xuống khi không khí gặp và vượt qua chướng ngại vật. Chuyển động thăng, giáng nhiệt lực do nguyên nhân nhiệt lực gây nên mà nhân tố chủ yếu là không khí ở tầng dưới bị đốt nóng, tầng trên còn nguội lạnh; là sự giải phóng tiềm nhiệt do ngưng kết của hơi nước... làm cho građiăng nhiệt độ không khí thẳng đứng tăng. Tất nhiên, trong thực tế có thể có một quá trình thăng giáng đoạn nhiệt bao gồm cả hai nguyên nhân trên, trong đó khi thì nhiệt lực chiếm ưu thế, khi thì động lực chiếm ưu thế. 2) Quá trình đoạn nhiệt của không khí khô: Không khí khô là không khí không có hơi nước. Sau đây ta xây dựng phương trình đoạn nhiệt của không khí khô: a) Phương trình đoạn nhiệt của không khí khô - Công thức Poát xông: Xét một đơn vị khối lượng không khí khô có các đặc trưng là: nhiệt độ Ti, mật độ ρi và áp suất Pi được đặt trong môi trường xung quanh có các đặc trưng là: nhiệt độ Te, mật độ ρe và áp suất Pe tham gia quá trình thăng giáng đoạn nhiệt. Vì quá trình chuyển động xảy ra từ từ nên áp suất bên trong của khối không khí cân bằng với áp suất của môi trường xung quanh và bằng áp suất khí quyển (Pi = Pe= P). Vì quá trình thăng giáng là quá trình đoạn nhiệt nên dQ = 0 và phương trình nhiệt lực có dạng: Cp dT = ART P dP (3-6) Hay: T dT = Cp AR P dP (3-7) Trong khối không khí đang tham gia quá trình thăng giáng đoạn nhiệt nêu trên, giả sử tại thời điểm ban đầu các đặc trưng trạng thái của khối không khí được xác định bởi nhiệt độ T0, áp suất P0; sau một thời gian tham gia quá trình thăng giáng đoạn nhiệt các đặc trưng trạng thái của khối không khí được xác định bởi nhiệt độ T, áp suất P. Muốn xác định được trạng thái khối không khí trong cả quá trình đoạn nhiệt ta lấy tích phân biểu thức (3-7): ∫T T0 T dT = ∫P P0 Cp AR P dP ⇒ ln 0T T = Cp AR ln 0P P Rút ra: 0T T = Cp AR 0P P ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ (3-8) Công thức (3-8) là công thức Poát xông hay còn gọi là phương trình đoạn nhiệt của không khí khô. Nó cho phép ta xác định được trạng thái của không khí khô trong quá trình thăng giáng đoạn nhiệt. Vì: Cp = Cv + AR ; Nên: Cp AR = Cp CvCp − = Cv Cp 1 Cv Cp − = 4,1 1 4,1 − ≈ 0,288 Cp AR ≈ 0,288 nên công thức Poát xông có thể viết dưới dạng: 0T T = 288,0 0P P ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ (3-8') Công thức Poát xông một lần nữa khẳng định mối liên hệ giữa sự thay đổi của nhiệt độ T chỉ phụ thuộc vào áp suất khí quyển P trong quá trình đoạn nhiệt. Dùng công thức Poát xông có thể tính được nhiệt độ không khí ở thời điểm cuối cùng khi biết nhiệt độ, áp suất ở thời điểm ban đầu và áp suất ở thời điểm cuối cùng của quá trình đoạn nhiệt. b) Građiăng đoạn nhiệt khô γk: Vấn đề đặt ra là tính toán sự thay đổi của nhiệt độ theo chiều cao trong quá trình đoạn nhiệt. Vẫn khối không khí được tách ra ấy đang tham giá quá trình thăng giáng đoạn nhiệt. áp dụng phương trình (3-6), ta có: Cp dT = ART P dP Suy ra: dTi = Cp ARTi P dP Viết lại: dz dTi = Cp ARTi . P 1 . dz dP Với môi trường xung quanh: - Sử dụng quan hệ tĩnh học: dP = − ρegdz - Dùng phương trình trạng thái: ρe = eRT P Do đó: dP = − eRT P gdz Như vậy: dz dTi = e i T T . Cp Ag (3-9) Phương trình (3-9) cho ta biết sự thay đổi nhiệt độ của không khí khô theo độ cao trong quá trình thăng giáng đoạn nhiệt gọi là građiăng đoạn nhiệt khô γk. Do nhiệt độ Ti của không khí khô chênh với nhiệt độ Te của môi trường xung quanh ít, do đó có thể xem e i T T ≈ 1. Do đó: dz dTi = − Cp Ag (3-9') Ta có: γk = − dz dTi nên: γk = Cp Ag Trong hệ SI: g = 9,81 m/s2 ; Cp = 0,24 cal/gđộ ; A = 24.10-5 cal/(m2/s2g) nên: γk = 0,99o/100m. Trong khí tượng ta xem γk = 1o/100m. Như vậy, trong quá trình đoạn nhiệt khô, khối không khí cứ thăng lên 100 m thì nhiệt độ của không khí giảm xuống 1oC, cứ giáng xuống 100 m thì nhiệt độ của không khí tăng lên 1oC. Do đó, ta có thể tính được nhiệt độ của khối không khí khô tham gia quá trình thăng giáng đoạn nhiệt ở bất cứ độ cao nào theo biểu thức sau đây: T2 = T1 − γk 100 zz 12 − (3-10) Trong đó: T1 và T2 là nhiệt độ cần phải tính của khối không khí khô tham gia quá trình đoạn nhiệt ở độ cao z1 và z2 đã biết. Nếu có số liệu đo đạc tại mặt đất: z1 = 0, T1 = T0 thì nhiệt độ của khối không khí khô T tham gia quá trình thăng đoạn nhiệt ở độ cao z bất kỳ sẽ là: T = T0 − γk 100 z (3-10’) z Đồ thị biểu diễn phương trình (3- 10) và (3-10') có dạng đường thẳng. γk 45o T Hình 3-1 Đường thẳng này biểu diễn mối liên hệ giữa nhiệt độ của không khí khô khi tham gia quá trình đoạn nhiệt với độ cao và được gọi là đường đoạn nhiệt của không khí khô, còn gọi tắt là đường đoạn nhiệt khô. Đường đoạn nhiệt khô nghiêng với trục hoành một góc 45o (hình 3-1). Cũng cần lưu ý rằng: bản chất và ý nghĩa của đường đoạn nhiệt khô γk khác đường tầng kết γ trong khí quyển tĩnh. Cụ thể: - γk: Biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ theo độ cao của không khí khi bản thân nó tham gia quá trình thăng giáng đoạn nhiệt. - γ : Sự phân bố nhiệt độ theo độ cao trong khí quyển tĩnh. 3) Quá trình đoạn nhiệt của không khí ẩm chưa bão hoà a) Phương trình đoạn nhiệt của không khí ẩm chưa bão hoà Không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước bao gồm các phần tử không khí khô và hơi nước. Để xây dựng phương trình biến đổi đoạn nhiệt của không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước ta viết các phương trình biến đổi đoạn nhiệt của các phần tử không khí khô và của các phần tử hơi nước, sau đó tổng hợp lại. Sau đây ta viết phương trình đoạn nhiệt cho 1 gam không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước. Tách một thể tích không khí ẩm chưa bão hoà với khối lượng là 1 gam có chứa q gam hơi nước và (1 - q) gam không khí khô. Gọi e là áp suất của hơi nước thì thành phần áp suất của không khí khô sẽ là (P - e). Nếu có một lượng nhiệt dQ truyền vào thể tích không khí ẩm chưa bão hoà thì lượng nhiệt này có thể chia thành hai thành phần: một phần truyền cho (1 - q) gam không khí khô ký hiệu là dQ1, phần khác truyền cho q gam hơi nước ký hiệu là dQ2: dQ = dQ1 + dQ2 áp dụng phương trình nhiệt lực học cơ bản ta có: dQ1 = (1 − q) Cp dTi − (1 − q)ARTi eP )eP( d − − dQ2 = q Cpnước dTi − qARnướcTi e e d Trong đó: Cpnước và Rnước là nhiệt dung đẳng áp và hằng số hơi đối với hơi nước, Cpnước = 1,83 Cp và Rnước = 1,6 R Mặt khác: q = 0,622 P e (*) Lấy lôgarít biểu thức (*), sau đó lấy vi phân ta được: q q d = e e d − P dP Giả sử trong cả quá trình thăng giáng không có sự trao đổi về ẩm, tức là dq = 0, ta có: e e d = P dP Và vì e << P nên: eP )eP( d − − = P dP Trên cơ sở đó ta tính được: dQ = dQ1 + dQ2 Do đó: dQ = Cp (1 + 0,83q) dTi − ARTi (1 + 0,6q) P dP (3-11) Công thức (3-11) là phương trình thứ nhất của nhiệt lực học viết cho một đơn vị khối lượng không khí ẩm chưa baõ hoà hơi nước. Ta đang xét quá trình đoạn nhiệt nên dQ = 0, do đó công thức (3-11) có dạng: Cp (1 + 0,83q) dTi − ARTi (1 + 0,6q) P dP = 0 Hay: i i T dT = Cp AR . q83,01 q6,01 + + . P dP (3-12) Công thức (3-12) là phương trình biến đổi đoạn nhiệt của không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước. Nó nói lên rằng sự thay đổi nhiệt độ của bản thân không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước trong quá trình đoạn nhiệt cũng phụ thuộc vào áp suất không khí, song không khí có lượng ẩm khác nhau thì quá trình đoạn nhiệt sẽ xảy ra khác nhau. b) Građiăng đoạn nhiệt ẩm chưa baõ hoà Vấn đề đặt ra là tính toán sự thay đổi của nhiệt độ của bản thân không khí ẩm chưa bão hòa theo chiều cao trong quá trình đoạn nhiệt. Sử dụng phương trình (3-12): i i T dT = Cp AR . q83,01 q6,01 + + . P dP Sử dụng quan hệ tĩnh học với môi trường xung quanh: dP = − ρegdz = − eRT P gdz Thay vào phương trình (3-12), ta có: dz dTi = − Cp Ag . q83,01 q6,01 + + . e i T T (3-13) Thực tế Ti ≈ Te nên có thể xem e i T T ≈ 1. Do đó: dz dTi = − Cp Ag . q83,01 q6,01 + + (3-13') Phương trình (3-13) và (3-13') cho ta biết sự thay đổi nhiệt độ của không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước theo độ cao trong quá trình đoạn nhiệt gọi là građiăng đoạn nhiệt của không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước, gọi tắt là građiăng đoạn nhiệt ẩm chưa bão hoà. So sánh các công thức (3-9), (3-9') với (3-13), (3-13') ta thấy chỉ sai khác nhau một hệ số q83,01 q6,01 + + < 1 và vì vậy có thể thấy rằng về giá trị chính xác thì građiăng đoạn nhiệt ẩm chưa bão hoà nhỏ hơn građiăng đoạn nhiệt khô. Thực ra, vì trong khí quyển thực tế q < 4.10-2 g/g nên có thể xem q83,01 q6,01 + + ≈ 1 nên građiăng đoạn nhiệt ẩm chưa bão hoà xấp xỉ bằng građiăng đoạn nhiệt khô. Và khi q = 0 thì građiăng đoạn nhiệt ẩm chưa bão hoà bằng građiăng đoạn nhiệt khô. Do đó để tiện tính toán trong các quá trình đoạn nhiệt người ta coi građiăng đoạn nhiệt ẩm chưa bão hoà bằng građiăng đoạn nhiệt khô và bằng 1o/100 m. Từ đây, chúng ta có thể xem một cách đồng nhất sự biến đổi đoạn nhiệt của không khí ẩm chưa bão hòa hơi nước với sự biến đổi đoạn nhiệt của không khí khô vì chúng đều theo quy luật đoạn nhiệt khô mà sai số không lớn. 4) Quá trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà Không khí ẩm bão hoà hơi nước tại một nhiệt độ nào đó khi lượng ẩm chứa trong không khí đó đạt giá trị cực đại, hay sức trương hơi nước của không khí đạt tới sức trương hơi nước bão hòa ở nhiệt độ đó. Trong quá trình chuyển động đoạn nhiệt không khí sẽ đạt tới một độ cao nào đó mà tại đó không khí đạt tới trạng thái bão hoà và quy luật biến đổi đoạn nhiệt từ đó trở đi theo quy luật đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà. Độ cao đó được gọi là mực ngưng kết. Hay nói cách khác là độ cao mà hơi nước chứa trong không khí đang bốc lên đạt tới trạng thái bão hoà (có khả năng đầy đủ để xảy ra ngưng kết) gọi là mực ngưng kết. Sau đây ta xét quá trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà hơi nước. Ta xét một thể tích không khí ẩm bão hoà gồm: không khí khô, hơi nước, sản phẩm ngưng kết (nhưng những sản phẩm này không thoát ra khỏi môi trường bên ngoài để đảm bảo dQ = 0). Đồng thời khi đi lên hay đi xuống, nước trong không khí đó có thể thay đổi trạng thái: từ trạng thái hơi sang trạng thái nước hoặc băng và ngược lại thì khối lượng của nó cũng không thay đổi. Quá trình thăng giáng của khối không khí với điều kiện như vậy gọi là quá trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà. Nếu giọt nước hoặc tinh thể băng trong khối không khí rơi ra ngoài thành mưa trong quá trình chuyển động thăng giáng thì quá trình đó gọi là quá trình đoạn nhiệt giả (chúng ta sẽ xét sau). a) Phương trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà Giả sử nếu có một lượng nhiệt dQ cung cấp cho thể tích không khí ẩm bão hoà hơi nước; áp dụng định luật thứ nhất của nhiệt lực học thì lượng nhiệt dQ đó chuyển thành năng lượng làm: tăng nội năng của thể tích không khí ẩm bão hoà (CvdT); biến thành công để giãn nở không khí (ApdV) và bốc hơi các giọt nước trong thể tích không khí ẩm bão hoà (Ldq). Tức là: dQ = CvdT + APdV + Ldq (3-14) So với không khí khô và không khí ẩm chưa bão hoà hơi nước thì dQ cung cấp cho thể tích không khí ẩm bão hoà hơi nước phải bỏ ra thêm một phần năng lượng là Ldq để làm bốc hơi các giọt nước. Do đó phương trình nhiệt lực học viết cho không khí ẩm bão hoà là: dQ = CpdTi − ARTi P dP + Ldq (3-14') Trong đó: L = 597 + 0,65t là tiềm nhiệt bốc hơi. Trong trường hợp nước thăng hoa còn phải tính thêm nhiệt nóng chảy nữa. Nếu thể tích không khí ẩm bão hòa này tham gia quá trình thăng giáng đoạn nhiệt thì phương trình viết cho quá trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà như sau: CpdTi − ARTi P dP + Ldq = 0 (3-14'') Phương trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà cũng có thể viết dưới dạng khác như sau: Vì dq là lượng hơi nước đã bốc hơi ta không tính được trực tiếp nên ta sẽ biểu diễn nó qua E, T, P: Ta đã biết q = 0,622 P e , với không khí ẩm bão hòa thì: q = 0,622 P E Lấy lôgarít, sau đó lấy vi phân ta được: q q d = E E d − P dP Biến đổi E E d = idT E d . E dTi ⇒ q q d = idT E d . E dTi − P dP ⇒ dq = q. idT E d . E dTi − q . P dP Thay vào công thức (3-14'') ta được: CpdTi − ARTi P dP + L q. idT E d . E dTi − L q. P dP = 0 (Cp + L E q . idT E d ) dTi = ( P ARTi + L P q ) dP Vậy: dP dTi = P 1 . i i dT dE E qLCp LqART + + (3-15) Công thức (3-15) cũng là một dạng của phương trình biến đổi đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà hơi nước. b) Građiăng đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà Từ phương trình đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà (3-14''), ta có: − CpdTi = − ARTi P dP + Ldq Sử dụng tĩnh học đối với môi trường xung quanh: dP = − ρegdz = − eRT P gdz Tất nhiên là vẫn xem quá trình thăng giáng đoạn nhiệt xảy ra từ từ nên Pi = Pe. Thay vào công thức (3-14'') ta có : dTi = − Cp ARTi . eRT P . P gdz − Cp L dq = − Cp Ag . e i T T dz − Cp L dq Ký hiệu γẩ = − dz dTi và thực tế Ti ≈ Te, nên cũng có thể xem e i T T ≈ 1, ta có: γẩ = − dz dTi = Cp Ag + Cp L dz dq (3-15') Phương trình (3-15') cho ta biết sự thay đổi nhiệt độ của không khí ẩm bão hoà hơi nước theo độ cao trong quá trình đoạn nhiệt gọi là građiăng đoạn nhiệt của không khí ẩm bão hoà hơi nước, gọi tắt là građiăng đoạn nhiệt ẩm bão hoà. Theo phương trình (3-15') thì γẩ = γk khi q = 0, tức là không khí không có lượng ẩm thì quy luật biến đổi đoạn nhiệt sẽ theo quy luật đoạn nhiệt khô. Cũng theo phương trình (3-15') thì: - Càng lên cao lượng ẩm càng giảm do ngưng tụ dz dq < 0 nên γẩ < γk. - Lượng hơi ẩm còn phụ thuộc vào nhiệt độ T và áp suất P của không khí nên γẩ cũng phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, tức là γẩ không phải là hằng số. - Nếu cố định P thì: khi nhiệt độ cao thì L sẽ lớn, do đó dz dq Cp L sẽ lớn và như vậy γẩ sẽ nhỏ. Ngược lại, khi nhiệt độ thấp thì L sẽ nhỏ, do đó dz dq Cp L sẽ nhỏ và như vậy γẩ sẽ lớn. - Nếu xét trong điều kiện hai khối không khí có cùng thể tích, cùng nhiệt độ, khi đó L như nhau thì: khi áp suất P lớn, không khí bị nén làm cho Cp sẽ lớn, do đó dz dq Cp L sẽ nhỏ và như vậy γẩ sẽ lớn. Ngược lại, khi áp suất P nhỏ, không khí ít bị nén làm cho Cp sẽ nhỏ hơn, do đó dz dq Cp L sẽ lớn và như vậy γẩ sẽ nhỏ. Như vậy, građiăng đoạn nhiệt ẩm bão hoà γẩ không những phụ thuộc vào áp suất mà còn phụ thuộc vào nhiệt độ bản thân khối không khí (γẩ của không khí có áp suất lớn > γẩ của không khí có áp suất nhỏ và γẩ của không khí có nhiệt độ cao < γẩ của không khí có nhiệt độ thấp). Từ các nhận xét trên ta đi đến kết luận: Nếu lấy cùng một giá trị P và T thì đường γẩ nằm bên phải đường γk. Nhiệt độ không khí ẩm bão hoà càng thấp hay độ cao thăng lên càng cao thì γẩ càng tiến gần đến γk, tức là càng lên cao đường γẩ càng song song với đường γk. Đường γẩ là đường cong vì nó không những phụ thuộc vào sự biến đổi của nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào độ ẩm của khối không khí (hình 3-2). Người ta gọi chung γẩ và γk là đường trạng thái của không khí. Đường trạng thái của khối không khí trong quá trình thăng giáng đoạn nhiệt như hình (3-3). γk γẩ Hình 3-2 γẩ mực ngưng kết γk Hình 3-3 Đường trạng thái của một khối không khí tham gia chuyển động thăng lên từ mặt đất trên hình 3-3 có thể mô tả như sau: Lúc đầu không khí thường chưa bão hoà hơi nước nên nhiệt độ biến thiên theo quy luật đoạn nhiệt khô (theo đường γk), đến mực ngưng kết không khí đạt tới bão hoà nên nhiệt độ biến thiên theo quy luật đoạn nhiệt ẩm (theo đường γẩ). Nếu không khí ở mặt đất đã bão hoà hơi nước thì đường trạng thái của khối không khí đó là đường γẩ ngay từ mặt đất. Đường trạng thái trên hình 3-3 cũng đúng với khối không khí tham gia chuyển động giáng, song cần thấy rằng càng xuống thấp thì nhiệt độ càng tăng, các giọt nước càng bốc hơi nhiều và không còn các sản phẩm ngưng kết, nhiệt độ lại tăng lên thì không khí lúc đó sẽ trở nên không bão hoà hơi nước. Nếu khối không khí không có các sản phẩm ngưng kết thì khi giáng sẽ xuống ngay theo đường γk. 5) Các loại nhiệt độ khí tượng Để so sánh trạng thái nhiệt của các khối không khí ta phải loại trừ ảnh hưởng của áp suất bằng cách đưa nhiệt độ của các khối không khí về cùng một áp suất. Trên cơ sở đó, người ta đưa ra một số các đặc trưng về nhiệt độ. a) Nhiệt độ thế vị - Định nghĩa: Nhiệt độ thế vị là nhiệt độ của khối không