Количество водяного пара, которое может удерживать воздух в большом регионе (скажем, в пригороде), должно зависеть от средней температуры жидкой воды в этом регионе . Не температура воздуха в этом регионе. Это связано с тем, что скорость испарения воды зависит от температуры воды (а не от температуры воздуха), поскольку молекулы воды подчиняются распределению, подобному распределению Максвелла-Больцмана. Таким образом, если температура воды повышается, скорость испарения увеличивается, и наоборот.
С другой стороны, скорость конденсации воды в данном районе будет в первую очередь зависеть от парциального давления водяного пара в воздухе этого региона. Таким образом, чем больше водяного пара заполняет воздух, тем выше скорость конденсации, пока мы не достигнем точки равновесия, когда скорость испарения равна скорости конденсации. В этот момент воздух считается насыщенным , и в просторечии мы можем сказать, что он не может «удерживать больше водяного пара». Если мы теперь увеличим температуру воды в этом регионе, скорость испарения ненадолго превысит скорость конденсации, наполняя воздух большим количеством пара, пока не будет достигнуто новое равновесие. Важно то, что все зависит от температуры воды , а не воздуха.температура. По крайней мере, в моем понимании (которое вполне может быть совершенно неверным).
Тем не менее, я постоянно нахожу надежные источники, в которых утверждается, что количество водяного пара, которое может удерживать воздух, зависит от температуры воздуха .а не вода. Например, «Понижение температуры влажного воздуха снижает его влагоемкость» (Cengel and Boyles, Thermodynamics international edition). Точно так же в Википедии говорится, что «более холодный воздух может содержать меньше пара, поэтому охлаждение некоторого количества воздуха может привести к конденсации водяного пара». Единственное решение, которое у меня есть на данный момент, состоит в том, чтобы предположить, что эти утверждения на самом деле неверны на чисто техническом уровне, но они почти всегда дают правильный ответ из-за того факта, что температура воды в регионе сильно коррелирует с температурой воздуха. региона. Следовательно, утверждение, что «повышение температуры воздуха влечет за собой повышение способности воздуха удерживать воду», почти всегда верно, поскольку повышение температуры воздуха почти всегда влечет за собой повышение температуры воды. Я прав в своем понимании? Правда ли, что надежные тексты часто неправильно понимают этот вопрос, или это мое понимание ошибочно?
Любая помощь по этому вопросу будет принята с благодарностью!
Если теперь мы увеличим температуру воды в этом регионе, скорость испарения ненадолго превысит скорость конденсации, наполняя воздух большим количеством пара, пока не будет достигнуто новое равновесие.
Это не совсем правильно. Если бы вы изучали равновесие жидкость/пар в маленьком закрытом контейнере, это была бы правильная идея. Однако атмосфера несколько сложнее.
Температура водяного пара равна температуре воздуха, а не жидкой воды. В большой динамической системе, такой как атмосфера, воздух и вода обычно не находятся в тепловом равновесии. В результате порог (с точки зрения парциального давления), после которого водяной пар будет конденсироваться в облака или туман, является функцией температуры воздуха, а не температуры воды.
Например, говорят, что теплый воздух способен удерживать больше водяного пара. С технической точки зрения это происходит потому, что водяной пар, смешанный с теплым воздухом, сам по себе теплый. Если этот теплый воздух течет над холодной водой, воздух (и смешанный с ним пар) охлаждается, уменьшая давление пара. В результате этот уже прохладный воздух становится перенасыщенным и конденсируется в туман, который так часто окружает большие водоемы.
Во втором примере, когда теплый влажный воздух поднимается вверх, он охлаждается за счет адиабатического расширения. Поскольку температура воздуха падает, падает и давление водяного пара, с которым он смешивается, что приводит к образованию облаков. Вот почему штормовые системы обычно образуются на холодных фронтах; холодный воздух опускается ниже теплого воздуха перед ним, толкая последний вверх, как снегоочиститель .
Вы правы в том, что с определенной точки зрения единственным значимым игроком в игре является Х. O. Температура жидкой воды определяет скорость испарения, а температура водяного пара определяет давление пара и скорость конденсации. В большой сложной системе, такой как атмосфера, температура водяного пара может быть отождествлена с температурой воздуха, с которым он смешивается, при этом она относительно не связана с температурой любых близлежащих водоемов с жидкой водой. В этом смысле уместно говорить о способности воздуха удерживать влагу.
Алхимист