Адиабатическое расширение облака
**Учебный** поднимаемый **закрытый** парцель сохраняет парциальное давление водяного пара **e** (без перемешивания). **Насыщенное давление e_s(T)** задаётся **формулой типа Магнуса**. **Температура точки росы T_d** удовлетворяет **e_s(T_d) = e**. При подъёме парцель охлаждается с постоянной **сухоадиабатической скоростью Γ_d ≈ 9,8 K/км**, пока **T** не достигнет **T_d**; эта высота — **уровень конденсации при подъёме (УКН)**, на рисунке — **основание облака**. Выше УКН используется постоянная **влажноадиабатическая** скорость **Γ_m ≈ 6,5 K/км** как замена **псевдоадиабат** — для **качественной** метеорологии, не для анализа на эммагере или прогноза осадков.
Для кого: Школьники и студенты начальных курсов: влажность, градиенты, высота облака; рядом с климатическими «игрушечными» моделями.
Ключевые понятия
- уровень конденсации при подъёме
- точка росы
- сухоадиабатический градиент
- влажноадиабатический градиент
- относительная влажность
- модель парцеля
Как это работает
Поднимаемый **закрытый** парцель влажного воздуха в учебной модели сохраняет паросодержание: давление пара **e** постоянно, пока нет выпадения. Насыщенное давление **e_s(T)** падает при охлаждении, поэтому относительная влажность растёт. **Температура точки росы T_d** — это T, при которой e_s(T_d) = e; на уровне **УКН (LCL)** температура парцеля достигает T_d при **сухоадиабатическом** охлаждении с градиентом около **9,8 K/км**. Выше УКН нарисовано **облако** и используется **упрощённый** постоянный **влажноадиабатический** градиент **Γ_m ≈ 6,5 K/км** вместо точных псевдоадиабат — это метеорологическая карикатура для интуиции, не замена диаграммы Эммагера или данных зондирования.
Часто задаваемые вопросы
- Почему RH растёт ещё до облака?
- У парцеля постоянное e, а температура падает; насыщенное давление e_s(T) уменьшается с T, поэтому RH = e/e_s(T) растёт, пока не достигнет 100% при точке росы.
- Точно ли Γ_m = 6,5 K/км?
- Нет. Реальные влажноадиабатические градиенты зависят от давления, температуры и скрытой теплоты; на диаграмме они криволинейны. Здесь постоянная Γ_m — простое продолжение для наглядности.
- Учитывает ли рисунок облака баланс воды?
- Облако отмечает переход к влажноадиабатике. Конденсат, осадки и захват сухого воздуха не моделируются.
Ещё из «Термодинамика»
Другие симуляторы в этой категории — или все 24.
Циклы двигателей на одном P–V
Один холст: Карно, Отто, Дизель, Стирлинг, эскиз Ранкина — переключение; те же формулы, что у отдельных страниц.
Цикл Дизеля (PV-диаграмма)
Воздушный стандарт: адиабатное сжатие, изобарный подвод тепла, адиабатное расширение, изохорный отвод; η(ρ_c, β).
Демон Максвелла (Учебная модель)
2D бильярд + ворота: быстрые |v| проходят; ⟨|v|⟩ слева/справа + примечание о Ландауэре.
Эффект Лейденфроста (Демонстрация)
T_плиты около порога ~200 °C: кривые паровой прослойки и времени жизни — учебная модель, не измеренные данные кипения.
Эффекты Пельтье и Зеебека (Схематично)
Ток переносит тепло через контакт; ΔT создаёт напряжение в мВ — одна и та же пара, два режима.
Расширение Джоуля
Идеальный газ в вакуум: Q = W = ΔU = 0; ΔS = nR ln 2 при удвоении объёма.