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周少祥教授从化学势的角度分析空中水汽的向上运动与凝结现象

已有 2073 次阅读 2017-3-29 13:41 |个人分类:蒸发与凝结16|系统分类:观点评述

周少祥教授提出从化学势的角度分析空中水汽的向上运动与凝结现象

张学文,2017/3/29

20170227我在汽往冷处聚(4)-云与雾的出现http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1041952.html 博客中从汽往冷处移的角度分析空中云和雾的出现。周少祥教授留下了如下的评论:

 [1]周少祥 2017-3-2721:16

水汽上升过程就是在沿高程的化学势差作用(低层大气及水蒸气的化学势高于高程的)下分子扩散,由于沿高程大气环境温度逐渐降低,因此随水汽的上升,不断向外层空间辐射释放热量,在一定高度(约3000-4500m)达到露点温度,而随着水蒸气的凝结,其化学势降低,剩余的水汽需要在更低的温度(对应更高的地方)下凝结,这时由于水汽凝结产生的负压,会吸引低层气流向上运动,从而产生推动水蒸气及凝结水滴(非常微小)进一步向上运动的动力,促成水汽在更高的地方去凝结。

地表温度越高的地方,水蒸气的化学势越高,向上的动力也越大,对应的对流层顶部也越高,赤道地区的对流层顶部比极地要高出3000-5000m(?)。

我认为周教授这些认识很重要,很有启发。

在我印象中气象学对热力学的应用侧重于干空气或者湿空气的绝热过程分析。而不谈化学势,不谈化学中应用得很成功的自由能最小这种普遍适用的原则。

从物质的化学势角度分析(空气、水汽)的变化,我认为是个很得力的视角。我们应当在这个方向去努力,说不定可以为气象学打开新的理论天地。其实周教授在8年前已经在云滴增长时的热能去向问题的分析中采用过这种视角。

我的笼统理解是物质系统的自由能力图(自发)最小,也是可以提示大气的变化方向、过程的。它与物质系统的热力学熵力图最大是一个道理的两个提法。

谢谢周教授提出(也尊重)这个看法。

我初略认为,我提的汽往冷处聚是一种通俗又没有错(不全面)的认识它应当与周教授的理论看法相容。

更准确的认识容我考虑后再进一步谈。

 

 



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