水汽凝结的条件

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水汽凝结的条件

2016-11-10 作者: xuzhiping 浏览: 6128 次

摘要: 凝结(condensation)是与蒸发相反的物理过程,即由汽态变为液态的过程。气象上由汽态变为固态的过程,也称为凝结。 大气中的水汽是在一定条件下才能凝结的。水汽凝结的条件有两个:一是大气中的水汽必须达到饱和或过饱和状态;二是大气中要有足够数量的凝结核。两者...

凝结(condensation)是与蒸发相反的物理过程,即由汽态变为液态的过程。气象上由汽态变为固态的过程,也称为凝结。

大气中的水汽是在一定条件下才能凝结的。水汽凝结的条件有两个:一是大气中的水汽必须达到饱和或过饱和状态;二是大气中要有足够数量的凝结核。两者缺一不可。

1.空气中的水汽必须达到饱和和过饱和状态

要满足这个条件,需要增加空气中的水汽含量,使实际水汽压增大,或者降低空气温度,使饱和水汽压减小。

要增加大气中的水汽含量,只有在具有蒸发源泉,而且蒸发面温度高于气温的条件下才有可能。但在通常情况下,水面蒸发作用虽然可以增大空气湿度,但难以使空气中的水汽发生凝结,特别是在陆地上空很少能达到这种条件。自然界中,绝大部分凝结现象是产生在降温过程中,降温是致使空气中的水汽达到饱和或过饱和的主要途径。大气中常见的降温过程有以下几种:

1.辐射冷却在晴朗无风或微风的夜晚,地面因有效辐射而冷却降温,接近地面的空气也随之降温,加上空气本身的辐射冷却,气温将不断降低,当降低到露点或露点以下时,就会有凝结现象产生。

2.绝热冷却空气上升时,因绝热膨胀而冷却,上升到一定高度以后,空气就达到饱和,再继续上升就会有凝结现象产生,这个过程进行得快,水汽凝结量也多,而且空气的垂直运动在大气中极易发生。所以,绝热冷却是大气中最重要的冷却方式,大气中的很多凝结现象都是绝热冷却的产物。

3.接触冷却暖空气和冷的下垫面相接触时,暖空气将热量传给地面而降温,当温度降低到露点或露点以下时,便有凝结现象产生。

4.混合冷却温度相差较大,而且接近饱和的两团空气相混合时,使得混合后气团的平均水汽压,可能比混合前气团平均温度下的饱和水汽压大,多余的水汽就会凝结出来。在实际大气中,由于混合冷却而发生的凝结现象不多见。

2.要有足够的数量的凝结核

水汽凝结除满足水汽达到饱和或过饱和外,还必须有液体的、固体的或亲水的气体微粒作为水汽凝结的核心。这些水汽凝结的核心,称为凝结核。

实验表明,纯净的空气,即使相对湿度达到400%~600%,也很难凝结,但如果加入具有吸湿性的凝结核,如灰尘和烟粒等、相对湿度达到100%〜120%就会马上发生凝结。这一事实表 明,水汽凝结除满足水汽达到饱和或过饱和状态外,还必须有凝结核。在实际大气中,时常存在 着相当数量的凝结核,因此,云、雾等水汽凝结现象时常发生,甚至有时空气的相对湿度还不到100%,凝结现象就产生了。

大气中的凝结核有两种:吸湿性的和非吸湿性的。能溶于水的凝结核,叫吸湿性的凝结核,如含盐的微粒硫化物、氮化物的微粒以及进人大气中含有无机盐成分的土壤微粒等。它们吸水后,形成盐或酸溶液,使饱和水汽压减小,所以吸湿性凝结核是最活跃的凝结核。非吸湿性凝结核是不能溶于水但能被水浸润的凝结核,如悬浮在空气中的尘粒、岩石微粒、花粉等,非吸湿性凝结核能吸附水汽,形成小水滴。

凝结核能促进凝结的主要原因,是凝结核吸附水汽分子的能力比水汽分子之间的相互碰撞合并力要强,同时,凝结核的存在使水滴半径增大,曲率减小,从而使饱和水汽压减小,易于发生凝结。

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