Köhler理论
外观
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Köhler理论(Köhler theory)基于平衡热力学,描述了水蒸气冷凝并形成液体云滴的过程。它结合了描述由于曲面引起的饱和蒸气压变化的开尔文方程,以及结合了描述溶液蒸气压与其浓度关系的拉乌尔定律。Köhler理论是云物理学领域的重要过程。[1]它最初由乌普萨拉大学气象学教授Hilding Köhler于1936年发表。
Köhler方程:
其中是液滴水蒸气压力,是平坦表面上相应的饱和蒸气压,是液滴表面张力,是纯水的密度,是水的分子量,是溶质的摩尔数,是云滴直径。
Köhler曲线
[编辑]Köhler曲线是Köhler方程的图像描述。它显示了云滴在液滴直径范围内与环境(大气)平衡的过饱和度。曲线的确切形状取决于溶质的量和组成成分。溶质为氯化钠的Köhler曲线是不同于溶质是硝酸钠或硫酸铵的。
右图显示了氯化钠的三个Köhler曲线。对于溶解直径等于0.05微米的溶质的液滴,选取图中的点为湿润半径为0.1微米,过饱和度为0.35%,由于相对湿度超过100%,液滴会增大直到达到热力学平衡。但随着液滴的增长,它不会遇到平衡,因此可以无限制地增长。然而,如果过饱和度仅为0.3%,则液滴将仅增长直至约0.5微米。液滴能够无限制增长的过饱和度称为临界过饱和度。曲线峰值的直径称为临界直径。
参考
[编辑]- ^ Köhler Theory 101. [2017-10-03]. (原始内容存档于2020-02-26).
- Köhler, H., 1936. The nucleus in and the growth of hygroscopic droplets. Trans.Faraday Soc., 32, 1152–1161.
- Rogers, R. R., M. K. Yau, 1989. A Short Course in Cloud Physics, 3rd Ed. Pergamon Press. 293 pp.
- Young, K. C., 1993. Microphysical Processes in Clouds. Oxford Press. 427 pp.
- Wallace, J. M., P.V. Hobbs, 1977. Atmospheric Science: An Introductory Survey. Academic Press. 467 pp.