Термодинамические диаграммы: анализ состояний и процессов веществ
Thermodynamic diagrams
Термодинамические диаграммы: наглядное представление состояний вещества, анализ процессов (температура, энтропия, влажность). Применение в метеорологии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Диаграмма, показывающая термодинамические состояния материала
Diagram showing the thermodynamic states of a material
Термодинамические диаграммы – это диаграммы, используемые для отображения термодинамических состояний вещества (обычно жидкости или газа) и последствий его изменения. Например, диаграмма температура-энтропия (T-S диаграмма) может быть использована для демонстрации поведения вещества при его сжатии компрессором.
Thermodynamic diagrams are diagrams used to represent the thermodynamic states of a material (typically fluid) and the consequences of manipulating this material. For instance, a temperature–entropy diagram (T–s diagram) may be used to demonstrate the behavior of a fluid as it is changed by a compressor.
Обзор
Особенно в метеорологии они используются для анализа фактического состояния атмосферы, полученного на основе измерений радиозондов, обычно запускаемых с метеорологическими шарами. На таких диаграммах значения температуры и влажности (представленные точкой росы) отображаются в зависимости от давления. Таким образом, диаграмма позволяет сразу оценить фактическую стратификацию атмосферы и вертикальное распределение водяного пара. Дальнейший анализ позволяет определить фактическую высоту основания и верхней границы конвективных облаков или возможные неустойчивости в стратификации. Зная количество энергии, поступающее от солнечного излучения, можно прогнозировать температуру, влажность и ветер на высоте 2 метров (6,6 футов) в течение дня, развитие приземного слоя атмосферы, образование и развитие облаков, а также условия для планирующего полета. Основная особенность термодинамических диаграмм заключается в эквивалентности между площадью на диаграмме и энергией. Если воздух изменяет давление и температуру в процессе, описывая замкнутую кривую на диаграмме, то площадь, ограниченная этой кривой, пропорциональна энергии, полученной или выделенной воздухом.
Especially in meteorology they are used to analyze the actual state of the atmosphere derived from the measurements of radiosondes, usually obtained with weather balloons. In such diagrams, temperature and humidity values (represented by the dew point) are displayed with respect to pressure. Thus the diagram gives at a first glance the actual atmospheric stratification and vertical water vapor distribution. Further analysis gives the actual base and top height of convective clouds or possible instabilities in the stratification. By assuming the energy amount due to solar radiation it is possible to predict the 2 m (6.6 ft) temperature, humidity, and wind during the day, the development of the boundary layer of the atmosphere, the occurrence and development of clouds and the conditions for soaring flight during the day. The main feature of thermodynamic diagrams is the equivalence between the area in the diagram and energy. When air changes pressure and temperature during a process and prescribes a closed curve within the diagram the area enclosed by this curve is proportional to the energy which has been gained or released by the air.