為什麼高海拔地區的溫度低,密度也低?密度不是應該隨著溫度下降而增加嗎?

時間 2021-07-10 11:28:19

1樓:馮云

這個問題當然要請出我們的玻爾茲曼老爺爺了

我們把空氣當成理想氣體,氣體分子數密度在外場的分布規律服從玻爾茲曼分布律,即

而空氣密度 又是正比於分子數密度 的,所以有 ,在重力場中以海平面為勢能零點面,就有 , 為海拔高度,遂

到這裡我們可以看到空氣密度 在溫度一定的情況下隨海拔高度 的公升高而降低,但是在這個方程中我們發現溫度 沒有變化,這和我們的經驗不符,並且按照我們的經驗, 和 應該只和 有關,即 , ,但是我們用玻爾茲曼分布律推出來的方程中 還和 有關,所以這個方程並不準確,需要修正

這時候我們要再新增乙個方程

讓我們想一想溫度的本質,在熱力學中,溫度是分子平均動能的度量,並且 ,當分子在重力場中時,機械能守恆還是要滿足的,所以應該有 , 為海拔為0時的溫度

得到 , , \fracmgz)" eeimg="1"/>

這樣得到的兩個方程, 和 只和 有關,並且隨著 的增大, 和 都在遞減,符合我們的經驗觀察

這樣我們就用乙個簡單的模型解釋了題主的問題,當然這個模型還是很粗糙的,涉及實際氣象的時候,問題還是蠻複雜的

2樓:北京起德新銳醫用氧氣配送服務

假設你的主語是空氣密度,那麼氣壓和水壓一樣水平面0的位置沒有水壓,水平面以下一公尺的地方水的壓強為9800帕斯卡,隨著水深增加,壓力成比增加。如果你認同這個觀點的話,那麼海平面相對來說看作海底,水面看作大氣層的最外圈,隨著海底向海平面上公升,壓強減小,也就是說,隨著低海拔向高海拔上公升,大氣壓成比減小,儘管有溫度影響,相對於高度變化,溫度的影響幾乎可以忽略不計。不知道是否說明了問題。

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