一个大气理想实验的结局应当是这样

张学文，2022 04 15

我在一周前提出一个大气中的理想实验https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1333057.html 中。当时我没有答案。但是随后我提出气象学在分析空气具有的能量类别时，忽略了其体能（单位质量的空气具有的压力与其统计的乘积 PV），而它也应当是空气具有的一种能量https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=1333300 。

   随后在这种分析、认识下给出了对应的能量的表达公式，而在空气的总能量表达中，它（指体能，PV）简单到仅需要在过去表达热能的项目时，把定容比热改为定压比热，也就把空气的体能项考虑到空气的总能量之中了。https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=1333391 。此后我们又进一步说明如果大气处于绝热状态，则其位能的变化导致的气温变化（不考虑水汽相变）的关系是空气每上升100米其温度减少0.98°C,它就是气象学中著名的所谓干热热过程的气温递减率https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=1333710 。

而这些讨论也无形中为处理最初的空气理想实验提供了一种分析思路：即在5.5公里高度上的一个水平闭合管子（长11公里）中的气压为500百帕，气温为-18度的空气，如果没有另外的能源参与，它从水平管子变成为铅直立在地面上的管子。那么管子内的空气在绝热情况下应当是有的空气下沉—增温，并且加压，有的是上升降温并且减压。但是无论上升还是下降的空气，其单位质量的空气具有的总能量是不变化的。而空气的具体变化情况应当就是前面给出的高度改变100米，其气温改变0.98°C。

   原来这已经是前面的理想实验的一种答案了！

显然5.5公里高度上的-18°C的空气下沉（绝热）到地面，其气温是36°C，而-18°C的空气上升到11公里高度，其气温为-72°C。---这个数据与大气对流层的气温分布是比较接近的—地面热，高空冷。

   好了，用绝热过程处理前面的长管子（11公里长）里空气的从水平变成铅直状态引起的气温变化情况就是这样。它体现了地面气温高，高空气温低的特征。此结果也大致符合气温的铅直分布特征（对流层）。进一步的讨论后面另外展开吧。