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大气压与海拔高度关系公式推论(变温大气浮力公式推论).doc

更新时间:2023-10-11 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

变温大气浮力公式推论有些网上同学提问关于大气压与海拔高度的关系、公式及推论。回答各有校长,为了相互交流、互补,特写本文。谈到大气压与高度关系,自然想到相关的“气压等式”,网上同学也多次提及它,下边做一介绍。一、气压多项式气压等式的推论过程如下:理想二氧化碳状态方程式pV=nRT代入上式得pV=RT式中:m—气体质量;M—气体分子量。将上式引入二氧化碳密度ρ的定义式中得RTpM在流体中,压力随高度的变化率是dhdp式代入上式得上式(T为评判)积分后得ln这就是众所周知的气压多项式。现今从解决我们的问题角度考虑,对这个气压多项式进行剖析,它有以下几个特征:(1)气压多项式没考虑温度的影响,由于它是用于高空同温层的公式。而我们关心的是同温层以下气温有变化的区间,所以该式不能直接使用,必须加以气温校准。(2)气压多项式采取定积分方式,出现四个变量,用上去不便捷。平时只须要富含气压和高度两个变量的公式,因而应当预先定位,但是对于我们的问题也有条件预先定位。(3)推论该式使用气压和高度的微小变化量列举多项式,以求得非直线函数,可以采纳。(4)推论该式基于液体浮力估算公式p=ρ,用于二氧化碳时因密度随气压而变,须要代入经过气压校准的密度。rlB物理好资源网(原物理ok网)

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该推论为了用气压校准密度,从pV=nRT、n=三式开始,导入了用分子量和气压共同估算密度的多项式(后面的ρ式),总算把密度和气压联系到一起了测大气压强的原理,而且同时也把估算浮力的起点从密度转移到了分子量。而空气是一种混和物没有现成的分子量,反而是密度容易被测定,数据较为原始,并能用它估算出分子量,而如今又要从分子量算回密度,变得有些反复。但刚好提示了以上气压校准密度的方式可能不是惟一的,应当还有从密度起算的另一种方式,现已知这个方式如下得到。后面的ρ式统一到国际单位制表示--------------------------------------------1变换成将测得的气温0、气压和密度1..-----------------------------------------------2这就是从标准状况下的密度(1.293)起算,配以校准系数进行气压校准密度的多项式(式2)。它是从气压多项式使用的校准式(式1)演化过来的,所以校准密度的两种方式是等同的,但式简捷得多,且数学意义显著。rlB物理好资源网(原物理ok网)

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这个演化结果,按照数学意义也能直接看出。从理想二氧化碳状态方程式的变化式pV=RT)成反比,所以校准系数必然是两种状态下的气压的比值,即同理,气温对密度的校准可采用标准密度除以气温校准系数的方式。综上,气压多项式不能直接用于我们的问题,假如更改不如借鉴前述所剖析的情况重新推论。推论过程除了要避免气压多项式,也不直接使用理想二氧化碳状态方程式;而从人们熟悉的空气密度开始,再从数学意义直接给出校准系数,使问题简化成一道普通物理应用题。二、变温气压多项式推论在大气中想像有一个起于海平面的空气柱,越往上空气越黏稠的柱。设柱截面1m测大气压强的原理,这样,海平面处的气压在数值上就等于整个空气柱的重量。同样,某一小段空气柱两端气压差值在数值上就等于这段空气柱重量,按此思路列式求解:-dp1..式中:1.293—0、1大气压空气的密度,kg/m—气压对密度的校准系数;W—温度对密度的校准系数(另式);9.80665—重力加速度,m/s;h—海拔高度,米;p—在h高度处的气压,帕;dp、dh—所取一小(微小)段空气柱两端之间的气压差值和高度差值。气温校准系数W式。设海平面处水温15,10000米高空湿度-50,区间气温变化均匀,空气密度与绝对湿度成正比,则将W式代入前式,并整理得(25885一组数值代入上式求C,并将求出的C值代回上式得((............6rlB物理好资源网(原物理ok网)

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