我觉得气象学少算了一类大气能量？你说呢？

张学文

我觉得气象学少算了一类大气能量？你说呢？

张学文，2022 04 10

最近把一个关于大气的理想实验问题整理，以博客贴出，https://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1333057.html 。而这个问题也联系着大气中的能量类别与其变化。现在我依然无力对上述问题给出合理的答案。但是我在分析中发现，气象学在分析大气中的能量时，好像忽视了，少算了一种形态的大气能量！

        

这好像是一个人计算自家的人口数量时，居然漏了一个人！--不知道我这么说对不对。

        

现在书上谈及大气中含有的能量类别，给出的类别是它具有的热能、具有位能，具有动能以及空气中水汽对应的潜热能。这其中空气的热能与位能是主要的项目。另外两类的能量在总能量中占有的比例比较小。

         我这里提出被气象学漏掉的大气能量类别是指大气具有的体能。即每块空气在大气的存在都不容易。它要顶住周围空气对它的压力p，还需要自己在此压力下占有一定的体积v。而压力p与体积v的乘积 pv，就是此空气团具有的“体能”。

在物理学中pv代表此气体占有能量的认识并不奇怪，而是十分平常，自然，应该。我们也可以认为此气体在压力为p的条件下居然占有了体积v，是靠着它顶着这么大的压力做了pv这么多的功而取得存在资格的。

所以pv表示体积为v的气体在压力为p的条件下，具有的体能是合适。 它应当是此气体在总能量当中的一部分！

可惜，气象学仅注意到单位质量的空气其

空气的热能应当是其定压比热Cv乘以气温T（绝对温标）

空气的位能是其所在高度z与地球的重力的加速度g的乘积

空气的动能是其速度v的平方的二分之一

空气的潜热能是其比湿q与蒸发热L的乘积

而把空气在压力为p下占有的体积v的乘积也空气能量类别中的一员给忽略了？

大气中的能量只有4种形态还是也包括大气体能这一种能量形态？

我认为应当包括其体能

是我考虑错了，还是现在的气象学考虑不周到？

我觉得气象学少算了一类大气的能量！你说呢？

话先说到此，

由体积与压力乘积代表的空气“体能”，有多大？对我们关于大气总能量的认识是否形成严重的扭曲？

这些我们后面另外讨论。

欢迎您对此的质疑、批判、鼓掌与进一步分析…

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张学文

也许说来讲去，因为PV=RT,所以体能项与内能项是成正比例的。于是我们在计算热能时，以CPT代替过去的CVT，CPT=CVT+PV ,也就与内能项共同处理了体能项。
即在过去的能量分析中，以CPT代替CVT，就是一起分析了体能项了。

GoBear

以一个学生的看法发表一下浅见。气象学中讨论各种形式的能量首先是以单位质量气块作为研究对象，然后再对单位面积整层大气进行积分。所以如果您所说“体能”是以单位体积气块作为研究对象，那么量纲就和其它项不一样，不能统一到一个方程里面其次，由功能原理我们知道，无论是什么能量，其引出必须要由某力做功。如果以定容气块作为研究对象，那么外界压强p做功路径为0，则做功为0，不存在所谓体能（W=PV是怎么得出的呢？你首先得假设定压，单位质量具有一定体积的自由理想气体表面积为S，则W=PSx=PV，这里的P还是个变量而不是常量，V也是变化的体积量而不是气体原有的体积量）

那么如果我疯狂挤压一个定容气块，会发生什么呢，我的能量去哪了呢？热力学告诉我们，里面的气块为了在体积不变的情况下用更大的压强顶住我的压力，那么它的气温升高了，用更剧烈的分子运动来反抗我的外力，这里实际上就是内能的增加。为了方便起见，内能的增加、压强做功和吸热放热都被以热力学第一定律推导出来的热流量方程统一了。
综上，经典气象学能量理论应该暂时没有出现纰漏

张学文

这是我昨天贴在科学网博客中的博客。今天贴此，期待气象人士的看法、分析

清宵逝水

个人浅见："单位质量的空气含有的4种能量"应当理解为流体微团的能量，由热力学第一定律，体积变化才可能有做功转化，单独的pV并不代表做功了；另一方面，压强是分子运动的带来的动量通量，是分子运动的体现之一，而不是能量的体现，分子运动具有的能量已经体现在温度中了（pv∝RT）

VV09

完美解释了能量守恒定律呀~~

张学文

清宵逝水 发表于 2022-4-11 10:37
个人浅见："单位质量的空气含有的4种能量"应当理解为流体微团的能量，由热力学第一定律，体积变化才可能有 ...

感谢关注+提出看法

张学文

VV09 发表于 2022-4-11 10:48
完美解释了能量守恒定律呀~~

感谢评论
气体的体能项，确实需要考虑到。
后面我对此还有进一步说明。

16度的可乐

根据P=ρRT，那么PV=ρVRT=MRT∝T  是否所谓体能可以用温度来表示？

流觞曲水

清宵逝水 发表于 2022-4-11 10:37
个人浅见："单位质量的空气含有的4种能量"应当理解为流体微团的能量，由热力学第一定律，体积变化才可能有 ...

同意这种看法。如果气压不变，体积不变，温度一旦上升，那气体就有向外膨胀的趋势，本质上就是分子运动加剧了，如果体积不让他变化，即不让他对外做功，那结果就是气压升高。张教授提出的“体能”实际已经包含在气体状态方程中。

张学文

16度的可乐 发表于 2022-4-11 20:28
根据P=ρRT，那么PV=ρVRT=MRT∝T  是否所谓体能可以用温度来表示？

应当是。即它们是正比例关系。欢迎分析质疑