下垫面内温度压力的变化方程-1

张学文 2023 05 19

最近分析地下气问题，考虑下垫面（沙漠、土壤、水分）中被“封闭”着的空气或者水汽的温度变化引起的封闭环境中的缝隙里的空气、水汽压力的变化问题。感到这种变化不仅应当进行实际观测，也可以做一些理论分析。下面先分析温度变化引起的压力变化关系。它简单但是有启发！它应当具有参考意义。

地下气压变化与温度变化的关系（的封闭环境模型）：

这个模型很简单。就是假设下垫面物质，（如沙漠、土壤、岩石、海水等）都是处于内部有缝隙但是总体上看又与外界隔绝的状态。这相当于我们把沙漠、土壤、岩石。水分装在一个特别大又封闭着的瓶子内，现在分析其中的温度与压力的关系。

这个问题复杂吗，神秘吗？我看这个问题应当是简单地利用理想气体的状态方程就有答案的问题！

理想气体的状态方程是

PV=RT    （1）

而当体积V不变时（这对应于理想化的，我们当前分析的封闭的土壤、水域的情况），显然气压P的变化与气温T的变化是正比例关系(R是气体通用常数）。所以气压增加百分百之x，气温也得增加相同的百分比。反之亦然。或者说对上面的公式做差分处理，得

----（2）

考虑到我们分析的是在海平面附近，取大气压力p=1013mb（百帕），取气温T=15°C,即绝对温度=288°k的情况，（它是全球的平均情况）则

Δp=（1013/288）×ΔT=3.517ΔT

或者简化为

Δp=3.5ΔT   （3）

即在海平面附近，气温在15度附近，在封闭条件下的空气中（即在沙漠、土壤、水域内），其温度（海水、土壤、沙漠）温度每增加1度，该密闭环境的气体压力就增加3.5百帕（hPa）。

这说明如果下垫面的气温增加3度，其气压就可以增加10百帕。而10百帕的气压变化是个不小的数字。

我们把公式

Δp=3.5ΔT

称为海平面附近闭合下垫面中温度-变压方程。温度变化引起的闭合环境（土壤、水域、沙漠是其近似环境）的气压变化方程。

有了这种初步定量的理论公式。某区域如果温度有意外的增加，它引起的下垫面物质间隙中的空气压力的变化幅度，也就有个理论估计值了。

另外还有一种估算下垫面温度变化引起的压力变化公式，我们将另外分析。