1、在自然界中常有一種或數(shù)種處于不同物態(tài)的同種物質(zhì)所組成在自然界中常有一種或數(shù)種處于不同物態(tài)的同種物質(zhì)所組成的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)種中每一個均勻部分稱為相。的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)種中每一個均勻部分稱為相。物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)或固態(tài)，只有在溫度低于某一物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)或固態(tài)，只有在溫度低于某一溫度的條件下才能發(fā)生。若氣體溫度高于這一溫度溫度的條件下才能發(fā)生。若氣體溫度高于這一溫度時，即使增加很大的壓力，也不能由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液時，即使增加很大的壓力，也不能由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)或固態(tài)。態(tài)或固態(tài)。那么大氣中那些臨界溫度比大氣溫度低的氣體那么大氣中那些臨界溫度比大氣溫度低的氣體是不能進行相態(tài)轉(zhuǎn)變的。是不能進行相態(tài)轉(zhuǎn)變的。37

2、4374o oC C。根據(jù)觀測，水汽是大氣中唯一一種同時以三。根據(jù)觀測，水汽是大氣中唯一一種同時以三種相態(tài)存在的氣體。種相態(tài)存在的氣體。水的三種形態(tài)也常稱為水的三種位相。從分子運動論的角水的三種形態(tài)也常稱為水的三種位相。從分子運動論的角度看，水的位相變化是水的各相之間的分子交換的過程。度看，水的位相變化是水的各相之間的分子交換的過程。q在水層表面，運動較快而具有較大動能的水分子，就可能克服周在水層表面，運動較快而具有較大動能的水分子，就可能克服周圍水分子的吸引，沖出水面成為水汽分子。圍水分子的吸引，沖出水面成為水汽分子。q同時接近水面的水汽分子，可能受到水面分子的吸引或相互碰撞，同時接近水面的

3、水汽分子，可能受到水面分子的吸引或相互碰撞，運動方向不斷改變，其中有些向水面飛來，重新落回水中。運動方向不斷改變，其中有些向水面飛來，重新落回水中。影響因素：影響因素：q水水水汽：單位時間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)與溫度成正比。水汽：單位時間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)與溫度成正比。q水汽水汽水：單位時間內(nèi)落回水面的水汽分子數(shù)與系統(tǒng)中水汽濃度有關。水：單位時間內(nèi)落回水面的水汽分子數(shù)與系統(tǒng)中水汽濃度有關。起初，系統(tǒng)中的水汽濃度不大，單位時間內(nèi)跑出水面的水分子比落回水起初，系統(tǒng)中的水汽濃度不大，單位時間內(nèi)跑出水面的水分子比落回水面的多，總體來看系統(tǒng)中的水變成了水汽，這就是蒸發(fā)過程。面的多，總體來看系統(tǒng)中的水變成

4、了水汽，這就是蒸發(fā)過程。蒸發(fā)使水汽濃度增大，水汽壓也增大，落回的水汽分子逐漸增多，這樣蒸發(fā)使水汽濃度增大，水汽壓也增大，落回的水汽分子逐漸增多，這樣持續(xù)下去，到一定時間，達到兩相平衡。持續(xù)下去，到一定時間，達到兩相平衡。水汽分子的繼續(xù)增加，出現(xiàn)飽和，具備一定條件，會形成降水。水汽分子的繼續(xù)增加，出現(xiàn)飽和，具備一定條件，會形成降水。假設假設N N為單位時間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)，為單位時間內(nèi)跑出水面的水分子數(shù)，n n為單位時間落回水為單位時間落回水面的水汽分子數(shù)。面的水汽分子數(shù)。nN, nN, nN, 凝結凝結未飽和未飽和飽和飽和過飽和過飽和eE, eE, eE, 凝結凝結未飽和未飽和飽和飽和過飽

5、和過飽和實際工作中，實際工作中，N N與與n n無法直接測算，因而分子判定法無法直接使用。無法直接測算，因而分子判定法無法直接使用。在一定溫度下，由狀態(tài)方程在一定溫度下，由狀態(tài)方程e= e= wRwT可以看出，可以看出，e e與與w成正比，而成正比，而又與又與n n成正比，故成正比，故e e與與n n成正比，因而一定的成正比，因而一定的e e值對應一定的值對應一定的n n。在一定溫度下達到動態(tài)平衡，水汽壓為在一定溫度下達到動態(tài)平衡，水汽壓為E E，而對應落回水面的分子，而對應落回水面的分子數(shù)為數(shù)為n ns s, ,因為此時因為此時n ns s=N=N，所以可以用，所以可以用E E代替代替N N

6、。故：。故：水的三種相態(tài)分別存在于不同的溫度和壓強下水的三種相態(tài)分別存在于不同的溫度和壓強下: :q水只存在于水只存在于0 0O OC C以上的區(qū)域。（不包括過冷水）以上的區(qū)域。（不包括過冷水）q冰只存在于冰只存在于0 0O OC C以下的區(qū)域。以下的區(qū)域。q水汽存在于水汽存在于0 0O OC C以上或以下的區(qū)域。（壓強受限制）以上或以下的區(qū)域。（壓強受限制）水的位相平衡圖水的位相平衡圖qOAOA線為蒸發(fā)曲線。線為蒸發(fā)曲線。qOBOB線為升華曲線。線為升華曲線。qOCOC線為融解曲線線為融解曲線。水水冰冰水汽水汽圖中圖中O O點為三相共存點，點為三相共存點，t0=0.0076OC，E0=6.1

7、1hpa圖中圖中e e1 1EEE凝結過程凝結過程水三相變化過程中的潛熱轉(zhuǎn)換凝固融化凝結蒸發(fā)升華凝華吸熱吸熱放熱放熱放熱放熱吸熱吸熱吸吸熱熱放熱放熱水溫升高，水分子的平均動能變大，單位時間內(nèi)跑出水面的水分水溫升高，水分子的平均動能變大，單位時間內(nèi)跑出水面的水分子將增多，故只有當水面的水汽分子的密度增大時，才能使落回水子將增多，故只有當水面的水汽分子的密度增大時，才能使落回水面的水汽分子數(shù)與跑出的水分子數(shù)相等。同時，水汽分子的動能也面的水汽分子數(shù)與跑出的水分子數(shù)相等。同時，水汽分子的動能也在增加。故飽和水汽壓隨溫度升高而增大。在增加。故飽和水汽壓隨溫度升高而增大。以飽和水汽壓（以飽和水汽壓（E

8、E）為縱坐標，）為縱坐標，以溫度（以溫度（OC）為橫坐標，可得，）為橫坐標，可得，由圖可得，溫度升高時飽和水由圖可得，溫度升高時飽和水汽壓增大。汽壓增大。對于飽和空氣，降低同樣的溫度，高溫飽和氣體凝結的水汽比低溫氣體對于飽和空氣，降低同樣的溫度，高溫飽和氣體凝結的水汽比低溫氣體多。故降低同樣的溫度，在高溫飽和氣體中形成的云和霧要濃一些。多。故降低同樣的溫度，在高溫飽和氣體中形成的云和霧要濃一些。溫度由溫度由30降到降到25，飽和水汽壓減，飽和水汽壓減少少10.76hPa，而溫度從，而溫度從15降到降到10，飽和水汽壓只減少，飽和水汽壓只減少4.77 hPa思考：為什么暴雨總是發(fā)生在夏季？思考：

9、為什么暴雨總是發(fā)生在夏季？1 1）過冷卻水面和冰面的飽和水汽壓）過冷卻水面和冰面的飽和水汽壓過冷卻水：通常水在過冷卻水：通常水在0OC以下就會結冰，但以下就會結冰，但也有特殊情況，有時降到也有特殊情況，有時降到0 OC以下也不結冰，處以下也不結冰，處于這種情況的水，稱為過冷卻水。（曲線于這種情況的水，稱為過冷卻水。（曲線OB B| | ）冰面的飽和水汽壓冰面的飽和水汽壓： 冰分子運動不像水冰分子運動不像水分子那樣自由，冰分子從冰表面跑出來困分子那樣自由，冰分子從冰表面跑出來困難一些。因此冰（難一些。因此冰（曲線曲線OB B）與同溫度的過）與同溫度的過冷卻水冷卻水（曲線（曲線OB B| |）相比

10、，冰的飽和水汽壓相比，冰的飽和水汽壓要小一些。當時要小一些。當時0 OC ，它們的飽和水汽壓，它們的飽和水汽壓相等。相等。2 2）冰晶效應：）冰晶效應：在云中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)冰晶和過冷卻水滴共同相存在云中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)冰晶和過冷卻水滴共同相存的情況。當實際水汽壓介于兩者飽和水汽壓之的情況。當實際水汽壓介于兩者飽和水汽壓之間，就會產(chǎn)生水和冰之間的水汽轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。結間，就會產(chǎn)生水和冰之間的水汽轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。結果過冷水不斷減少，冰晶不斷增大。果過冷水不斷減少，冰晶不斷增大。P如右圖，如右圖， E E冰冰 E EP P EE過冷水過冷水對于過冷水來說，對于過冷水來說，處于蒸發(fā)過程而對于冰面來說屬于凝華過程，處于蒸發(fā)過程而

11、對于冰面來說屬于凝華過程，這樣過冷水不斷蒸發(fā)而減少，冰晶不斷由水汽這樣過冷水不斷蒸發(fā)而減少，冰晶不斷由水汽凝華而增大。凝華而增大。1 1）溶液使液面的飽和水汽壓減小）溶液使液面的飽和水汽壓減小在自然界中不少物質(zhì)都溶于水，形成溶液。溶質(zhì)物質(zhì)對水分子的在自然界中不少物質(zhì)都溶于水，形成溶液。溶質(zhì)物質(zhì)對水分子的吸引力大于水分子之間吸引力，因而溶液面的飽和水汽壓比純水面吸引力大于水分子之間吸引力，因而溶液面的飽和水汽壓比純水面要小。要小。溶液濃度愈大，飽和水汽壓愈小，水汽愈容易凝結。這種作用對可溶液濃度愈大，飽和水汽壓愈小，水汽愈容易凝結。這種作用對可溶性凝結核上形成云霧的最初胚滴有相當作用。溶性凝結核

12、上形成云霧的最初胚滴有相當作用。在水滴增大的同時濃度在減小，飽和水汽壓在增大，溶液的影響愈不在水滴增大的同時濃度在減小，飽和水汽壓在增大，溶液的影響愈不明顯。明顯。2 2）水滴上的電荷也使水滴飽的飽和水汽壓減小。）水滴上的電荷也使水滴飽的飽和水汽壓減小。q圖中圖中A A位于凸面上，受到的吸引力最小。位于凸面上，受到的吸引力最小。q圖中圖中C C位于凹面上，受到的吸引力最大。位于凹面上，受到的吸引力最大。q圖中圖中B B位于平面上，受到的吸引力居中。位于平面上，受到的吸引力居中。蒸發(fā)面的飽和水汽壓最大。蒸發(fā)面的飽和水汽壓最大。蒸發(fā)面的飽和水汽壓最小。蒸發(fā)面的飽和水汽壓最小。蒸發(fā)面的飽和水汽壓居中

13、。蒸發(fā)面的飽和水汽壓居中。q溫度相同時，凸面的飽和水汽壓最大，平面次之，凹面最小。溫度相同時，凸面的飽和水汽壓最大，平面次之，凹面最小。q凸面的曲率愈大，飽和水汽壓愈大；凹面的曲率愈大，飽和水汽壓愈小。凸面的曲率愈大，飽和水汽壓愈大；凹面的曲率愈大，飽和水汽壓愈小。q在云霧中水滴大小不一，往往出現(xiàn)大水滴不斷增大，小水滴逐漸減小在云霧中水滴大小不一，往往出現(xiàn)大水滴不斷增大，小水滴逐漸減小的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。q我們將云霧中的水滴液面看成是凸面。那么，大水滴曲率小，飽和水我們將云霧中的水滴液面看成是凸面。那么，大水滴曲率小，飽和水汽壓?。恍∷吻蚀?，飽和水汽壓大。汽壓?。恍∷吻蚀?，飽和水汽壓大。q

14、當云霧中實際水汽壓介于二者之間，對于小水滴來說處于未飽和狀態(tài)，當云霧中實際水汽壓介于二者之間，對于小水滴來說處于未飽和狀態(tài)，不斷蒸發(fā)；對于大水滴處于過飽和狀態(tài)不斷凝結。這樣就使得小水滴因不斷蒸發(fā)；對于大水滴處于過飽和狀態(tài)不斷凝結。這樣就使得小水滴因蒸發(fā)逐漸減小，大水滴因不斷凝結而逐漸增大。蒸發(fā)逐漸減小，大水滴因不斷凝結而逐漸增大。q水源水源q熱源熱源q飽和差飽和差q風速與湍流速度風速與湍流速度W W蒸發(fā)速度蒸發(fā)速度A A分子擴散系數(shù)分子擴散系數(shù)E-eE-e飽和差飽和差P P氣壓氣壓溫度的高低溫度的高低湍流交換的強弱湍流交換的強弱單峰型單峰型q一天中絕對濕度有一個最高值（午后）和一個最低值（清晨

15、）一天中絕對濕度有一個最高值（午后）和一個最低值（清晨）q主要出現(xiàn)在海洋、沿海地區(qū)和島嶼上，以及秋冬季節(jié)的大陸上主要出現(xiàn)在海洋、沿海地區(qū)和島嶼上，以及秋冬季節(jié)的大陸上q主要是海洋、沿海地區(qū)和島嶼上有充足的水源供蒸發(fā)。大陸上湍主要是海洋、沿海地區(qū)和島嶼上有充足的水源供蒸發(fā)。大陸上湍流不強的秋冬季節(jié)里，地面湍流受到高空高壓氣層的作用使其作用流不強的秋冬季節(jié)里，地面湍流受到高空高壓氣層的作用使其作用減弱。減弱。雙峰型雙峰型q一天中絕對濕度有兩個最高值和最低值一天中絕對濕度有兩個最高值和最低值q主要出現(xiàn)在大陸湍流擴散作用強烈的季節(jié)主要出現(xiàn)在大陸湍流擴散作用強烈的季節(jié)q分析：分析：o日出后，地面溫度上升

16、，蒸發(fā)增強，絕對濕度逐漸上升；日出后，地面溫度上升，蒸發(fā)增強，絕對濕度逐漸上升；o到了到了9-109-10時，湍流混合作用大于地面水汽蒸發(fā)，因此絕對濕度逐漸減小；時，湍流混合作用大于地面水汽蒸發(fā)，因此絕對濕度逐漸減小；（隨著溫度升高，低層趨于不穩(wěn)定，湍流混合作用增強，水汽迅速向上輸送）（隨著溫度升高，低層趨于不穩(wěn)定，湍流混合作用增強，水汽迅速向上輸送）o午后，雖然地面溫度最高，蒸發(fā)強盛，但湍流活動強烈，大于蒸發(fā)作用，午后，雖然地面溫度最高，蒸發(fā)強盛，但湍流活動強烈，大于蒸發(fā)作用，絕對濕度繼續(xù)減?。唤^對濕度繼續(xù)減??；o日落后，湍流減弱，向上擴散的水汽相對減少，地溫尚未完全降到低值，日落后，湍流減

17、弱，向上擴散的水汽相對減少，地溫尚未完全降到低值，蒸發(fā)作用大于湍流混合作用，故絕對濕度開始增大；蒸發(fā)作用大于湍流混合作用，故絕對濕度開始增大；o到了到了21-2221-22時，地面輻射冷卻，蒸發(fā)愈來愈弱，當?shù)孛鏈囟冉档铰饵c以下，時，地面輻射冷卻，蒸發(fā)愈來愈弱，當?shù)孛鏈囟冉档铰饵c以下，凝結作用使絕對濕度減小，到日出之前達到最小值。凝結作用使絕對濕度減小，到日出之前達到最小值。n出現(xiàn)在沿海地區(qū)和陸地上湍流不強的秋出現(xiàn)在沿海地區(qū)和陸地上湍流不強的秋冬季節(jié)，水汽壓與溫度的日變化一致。冬季節(jié)，水汽壓與溫度的日變化一致。為什么？為什么？n為什么在大陸上湍流混合較強的夏為什么在大陸上湍流混合較強的夏季水汽壓

18、一天中有兩個最值和兩個季水汽壓一天中有兩個最值和兩個低值？低值？絕對濕度的年變化和溫度的年變化大體一致。由于夏季下墊面蒸發(fā)水絕對濕度的年變化和溫度的年變化大體一致。由于夏季下墊面蒸發(fā)水汽比冬季多，因此，極大值出現(xiàn)在汽比冬季多，因此，極大值出現(xiàn)在7-87-8月份，極小值出現(xiàn)在蒸發(fā)較弱的月份，極小值出現(xiàn)在蒸發(fā)較弱的1-21-2月份。月份。決定因素：決定因素：相對濕度的日變化取決于溫度的變化。相對濕度的日變化取決于溫度的變化。特點：特點： 相對濕度的日變化的極大（小）值出現(xiàn)時間與溫度變化相反。相對濕度的日變化的極大（?。┲党霈F(xiàn)時間與溫度變化相反。相對濕度相對濕度f=e/Ef=e/E，隨著溫度升高，蒸發(fā)加強即，隨著溫度升高，蒸發(fā)