讨论干绝热直减率：AI们一年下来为什么还学不会？- 续

上文说到在Gemini 3的回复中，有一段关于“混合层”的文字，有严重概念错误。展示AI们虽然可以迅速组织文字，写出公式。但其实不懂物理过程，因此继续犯错。此例是在钟定胜老师提供的和Gemini 3讨论的附录中，Gemini 3回复钟老师第3和第4轮问题时出现了下面这两段文字：

这两段话展示Gemini 3对大气科学，特别是污染气象学理解有错误。混合层（Mixing layer）专指地面以上，厚度在几十到上千米的大气层。因底部为地面也称大气“边界层”。顶部则常有一层高度稳定的“逆温层”压着，遏制下面混合层内污染物向上扩散。逆温层内气温在垂直方向常为等温甚至升温。然而混合层内空气混乱运动的原因，不仅有热力效应，也有动力（流体力学）效应，即风。因此混合层内空气的稳定程度要同时考虑热力和动力两方面因素，如雷诺数。混合层内空气运动比较微弱，但不是稳定状态。多为“中性”或“弱不稳定”。请想想：2013年前后京津冀遭遇严重雾霾期间，地面附近的空气层内，迷迷糊糊，但哪来“剧烈的翻滚”、“晴天对流边界层”、“湍流涡旋”？

         再说说AI们还在犯错的另一个问题：它们能写出理想气体状态方程和性质，但不真懂。例如写出一克分子理想气体状态方程：PV=RT（P,V,T分别为气压、体积和气温，R是气体常数）。若记U和H为内能和焓，则等容过程dU=CvdT，等压过程dH=CpdT。Cv和Cp分别是气体的等容热容量和等压热容量。但AI们没懂理想气体的重要性质：只需2个互相独立的状态变量确定，则其热力学状态就确定了。如果有2个互相独立的状态变量不变，则其他状态变量都不可能变化！

当用户提出“孤立绝热”微空气团假设：上升过程中，气团熵S不变，体积V不变。实际上任何其他状态变量也都不会变化了。但AI接受用户的要求：必须考虑反抗重力做功增加势能，并因此降温。一本正经地求得降温率-1.353℃/百米。AI们在这里遵从了用户的要求，但忘记了理想气体特性。

（注：我和DS讨论时说了这个问题，DS就会推导：根据热力学第一定律dQ=dU+PdV。即热能Q变化等于内能U的变化和体积功之和。绝热过程中dQ =0。没有体积功则PdV=0，因此dU=0。因为dU=CvdT。因此dT=0，即气温不可能变化。https://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1533477.html）

AI们还不会“联想”。

想想飞机常在万米高空飞行的情况。飞机体积不变（没有体积功），如果隔热材料好，传热也可以容忍（近绝热）。如果每升1个百米，就要降1.353℃，从地面到万米高空岂不是要降温100多度？机舱内有专门的供热设备吗？反之，从万米高空降落，要升温100多度，听说过专门的降温空调吗？。。。再想想航天员返回舱在大气层内溅落，除了和大气摩擦可能舱外壳被大气层摩擦产生极高温风险外，还会因为重力势能迅速减小在仓内空气升温100多度？听说过吗？

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        最后重发一年前我博文用过的一张图，https://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1483830.html 现在加一条红色的“新”斜线(-13.53℃/km)。和传统的“干(黑色-9.8℃/km)”、“湿(绿色-6.5℃/km)”斜线，以及实测探空曲线作比较。看来AI们还没有查过这本书和这张图片。

垂向气温和SO2浓度分布，1966年3月9日上午7:38于纽约市炮台公园

图片来自John H. Seinfeld著, Air Pollution: Physical and Chemical Fundamentals, McGraw-Hill, 1975。