２０１０年２月第２７卷第２期武汉第二师范大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＦｅｂ．２０１０Ｖ０１．２７Ｎｏ．２等温大气浮力公式及其应用靳海芹吉梅占（广东第二师范大学化学与电子信息大学，上海４３０２０５）摘要：本文对等温大气浮力公式进行了详尽推论并将该公式进行延展拓展，得到等温大气分子数密度公式及等温大气中计算海拔的高度公式，进而使其在现实生活中的应用更为广泛。关键词：等温大气浮力；等温大气分子数密度中图分类号：０５５文献标示码：Ａ文章编号：１６７４－３４４Ｘ（２０１０）２－００１８－０２作者简介：靳海芹（１９８０一），女，河南许昌人，讲师，华北科技学院博士研究生，研究方向为理论化学及光学。吉梅占（１９８１一），女，浙江嘉兴人，助教，研究方向为应用数学学、光电技术等。通常条件下，大气浮力和湿度均会随着高度的变化而变化，且变化均非常复杂，因此对大气浮力随高度变化的研究也非常困难。
为了强化对大气浮力变化规律的探求，我们先研究在等温大气中浮力的变化规律。ｌ等温大气浮力公式的推论及推广１．１等温大气浮力公式首先我们假定等温大气处于平衡态，现今先选定垂直高度为ｚ—ｚ＋ｄｚ，面积为Ａ的一薄层二氧化碳为研究对象，如图１所示。剖析这一等温大气薄层二氧化碳的受力情况，如图２所示。ｐ＋ｄｐＩｚ＋ｄｚＺＪｌｐＡｌ’，（ｐ＋ｄｐ’，ｐ（ｚ）ｓ．图ｌ图２其中Ｐ为二氧化碳薄层顶部遭到的浮力，咖为二氧化碳薄层上下表面的浮力差，ｐ（ｚ）为高度ｚ处的大气密度，ｇ为重力加速度且不随高度变化。因为该大气系统处于平衡状态，应达到热学平衡，剖析其受力情况有：ｐＡ＝（Ｐ＋咖）Ａ＋ｐ（＝）ｇＡｄｚ即咖＝－ｐ（ｚ）ｇｄｚ（１）（１）式即浮力随高度变化的微分规律，该式表明等温大气浮力随高度的降低而降低。考虑到理想二氧化碳状态多项式：ｐＶ＝等岳ｒ这儿，月为普适二氧化碳恒量，以为大气分子的摩尔质量。・１ｌｉ・即Ｐ：訾（２）（１）（２）联立得：却：一笔簪础又由气温恒定，将（３）两侧同时积分得：（３）噼－－『；等出注意：这儿的ｐ０不是一般说的大气浮力１．０×１０５ｐａ，而是指海平面的大气浮力。
即Ｐ＝凡ｅ一１ｆｒ（４）（４）式即等温大气浮力公式。由此可见，在等温大气中，二氧化碳浮力随着高度的降低而成指数方式衰减，海拔越高的地方，大气浮力越小。而海拔高的地方沸点也低，这也是高山上煮不熟猪肉必须使用高压锅的诱因。１．２等温大气浮力公式的推广将公式（４）中的等温大气浮力公式进行变型通分等温大气压强公式，可以得到等温二氧化碳中的分子数密度公式，推论如下。因为二氧化碳是等温大气，由Ｐ＝ｎｋＴ，Ｐ。＝ｔｌｏｋＴ，并代人（４）得ｎ（ｚ）＝ｎｏ（ｚ）ｅ－百此即等温大气中的分子数密度公式。由（５）式可（５）知，等温大气中的分子数密度随着海拔高度的下降而成指数衰减，海拔越高的地方，分子数含量越低等温大气压强公式，二氧化碳分子数越黏稠。２等温大气浮力公式的应用及实例剖析２．１等温大气浮力公式及等温大气分子数密度公式的直接应用借助等温大气浮力公式可以估算某一海拔高度的...