ZADANIE METEO ANALIZA PARAMETRÓW METEOROLOGICZNYCH

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "ZADANIE METEO ANALIZA PARAMETRÓW METEOROLOGICZNYCH"

Seweryna Mazur
5 lat temu
Przeglądów:

ZADANIE ETEO ANALIZA PARAETRÓW ETEOROLOGICZNYCH Cele ćwczena jest analza zennośc czasowej podstawowych paraetrów eteorologcznych takch jak teperatura powetrza, cśnene atosferyczne czy wlgotność

1 ZADANIE ETEO ANALIZA PARAETRÓW ETEOROLOGICZNYCH Cele ćwczena jest analza zennośc czasowej podstawowych paraetrów eteorologcznych takch jak teperatura powetrza, cśnene atosferyczne czy wlgotność względna, oraz wyznaczene na ch podstawe nnych paraetrów opsujących własnośc terodynaczne powetrza. Ze zerzonych przez autoatyczną stację poarową przebegów teperatury cśnena atosferycznego oraz wlgotnośc względnej naleŝy ustalć zakres zennośc tych paraetrów oraz zbadać wzajene zaleŝnośc edzy paraetra opsujący stan atosfery W trakce trwana ćwczena wykonywane są takŝe poary przy uŝycu psychroetru aspracyjnego Assana. Wynk poarów wykonanych przy poocy tego przyrządu porównany jest z czujnka elektronczny. 1. Przyrządy poarowe 1.1. Autoatyczna stacja eteorologczna Vasala WXT510 Na platfore poarowej ueszczonej na dachu budynku przy ul. Pasteura 7 (Fot. 1) zanstalowana jest stacja autoatyczna stacja eteorologczna Vasala WXT510. Vasala WXT510 Fot. 1 Platfora poarowa na budynku przy ul. Pasteura 7. 1

2 Stacja rejestruje n.: - teperaturę powetrza - cśnene atosferyczne - wlgotność względną Pełny ops stacj znajduje sę na strone nternetowej producenta pod adrese: Zakresy poarowe oraz dokładność poaru odpowednch welkośc przedstawono w tabel. Tabela. 1. Paraetry stacj WXT510 [ Paraetr erzony zakres dokładność teperatura powetrza od -52 do +60 C ±0.3 C przy +20 C cśnene atosferyczne od 600 do 1100 hpa ±0.5 hpa przy +20 C wlgotność względna od 0 do 100 % ±3 % w zakrese od 0 do 90 % ±5 % w zakrese od 90 do 100 % Dane pochodzące ze stacj dostępne są na strone nternetowej Instytutu Geofzyk UW pod adrese: Psychroetr aspracyjny Assana Przyrząde słuŝący do wyznaczana teperatury wlgotnośc względnej jest psychroetr aspracyjny Assana. Są to dwa teroetry (suchy zwlŝony) ueszczone w oprawe z urządzene wentylacyjny (aspratore) wyuszający przepływ powetrza wokół zbornczków teroetru ze stałą prędkoścą 2 /s. Przed wykonane poaru teroetr, którego zbornczek ownęty jest batyste, naleŝy zwlŝyć. Następne uruchaa sę asprator, a odczytu teroetrów dokonuje sę po ustalenu sę teperatury na teroetrze zwlŝony Wartość wlgotnośc względnej odczytuje sę z tablc psychroetrycznych Terochgroetr Vasala HI41 Terohgroetr Vasala HI41 pozwala na poar teperatury wlgotnośc względnej. Do poaru wlgotnośc względnej w urządzenu wykorzystywany jest HUICAP. Jest to kondensator którego pojeność zaleŝy od wlgotnośc. Zakresy poarowe oraz dokładność poaru odpowednch welkośc przedstawono w tabel. Tabela. 2. Paraetry stacj terohgroetru Vasala HI41 [ Paraetr erzony zakres dokładność teperatura powetrza od 20 do +60 C ±0.2 C przy +20 C wlgotność względna od 0 do 100 % ±2 % w zakrese od 0 do 90 % ±3 % w zakrese od 90 do 100 % Pełny ops stacj znajduje sę na strone nternetowej producenta pod adrese: 2

3 2. Terodynaka atosfery Równane stanu gazu doskonałego Równane stanu gazu doskonałego (Clapeyrona) wyraŝa zaleŝność ędzy cśnene p, objętoścą V, a teperaturą T gazu: pv = nrt (1) n - lczba ol J R - unwersalna stała gazowa 8.31 ol K Lczba ol to stosunek asy danej substancj, do jej asy olowej : n = (2) Prawo Daltona ów, Ŝe cśnene wywerane przez eszannę gazów jest równe sue cśneń wyweranych przez składnk eszanny, czyl sue cśneń cząstkowych (parcjalnych). p = p (3) p - cśnene cząstkowe -tego gazu. Dla kaŝdego gazu oŝna przyjąć ze jest doskonały spełna równane: p V = n RT (4) GdyŜ kaŝdy składnk zajuje objętość V teperaturę T. Z równa (3) dostajey: pv = pv = nrt (5) Dzeląc strona równane (5) przez V, otrzyujey: nrt p = (6) V Następne korzystając z zaleŝnośc na gęstość: ρ = (7) V gdze jest asą eszanny, przekształcay zaleŝność (6) do postac: ρ nrt p = (8) PonewaŜ ne znay lczby ol an asy eszanny stosujey zaleŝność (2) otrzyujey: R p = ρ T = ρrt (9) R jest stałą gazową dla eszanny. Powetrze oŝna rozpatrywać jako eszannę dwóch gazów doskonałych: powetrza suchego pary wodnej. Zgodne z (9) oŝna wyznaczyć stałą gazową dla powetrza suchego: R J Rd = = 287 [ ] (10) kg K d 3

4 g d = 28, 96 ol jest średną waŝoną as olowych składnków powetrza Para wodna Welkośc określające zawartość pary wodnej w powetrzu Zawartość pary wodnej w powetrzu oŝe być określona przez: 1. pręŝność pary wodnej: cśnene parcjalne pary wodnej 1 e = ρ v RvT (11) e - cśnene (pręŝność) pary wodnej ρ v - gęstość pary wodnej R v - stała gazowa dla pary wodnej T - teperatura. 2. wlgotność właścwą: stosunek asy pary wodnej do całkowtej asy powetrza v q = (12) q - wlgotność właścwa v - asa pary wodnej - całkowta asa powetrza 3. stosunek zeszana: stosunek asy pary wodnej do asy suchego powetrza v r = (13) d r - stosunek zeszana v - asa pary wodnej d - asa suchego powetrza 4. wlgotność względna: stosunek pręŝnośc pary wodnej w stane aktualny do pręŝnośc pary w stane nasycena e f = 100 [%] (14) e s f - wlgotność względna e - pręŝność pary wodnej w stane aktualny e s - pręŝność pary wodnej w stane nasycena Równane stanu gazu doskonałego dla wlgotnego powetrza Stałą gazowa dla powetrza wlgotnego oŝna wyznaczyć w następujący sposób: d Rd + vrv 1 Rw lg = = 1 q Rd + qrv = [1 + q( 1)] Rd = (1 + 0,608q) R ε ( ) d (15) 1 Para wodna oŝe być z dobry przyblŝene opsywana równane stanu gazu doskonałego. oŝey węc zapsać równe Clapeyrona 4

5 R J Rv = = stała gazowa pary wodnej v kg K g v = 18, 02 ol - asa olowa pary wodnej v ε = - stosunek asy olowej pary wodnej do asy olowej suchego powetrza d q - wlgotność właścwa Równane stanu gazu doskonałego dla wlgotnego powetrza a postać: pv = Rw lg T = (1 + 0,608q) RdT = RdTv (16) v - objętość właścwa, v =1 ρ T v - teperatura wrtualna: teperatura suchego powetrza ającego to sao cśnene objętość co powetrze wlgotne Krzywa Claususa-Clapeyrona. PręŜność pary wodnej w stane nasycena jest jedyne funkcja teperatury. ZaleŜność ta jest określona przez krzywa Claususa-Clapeyrona: de s Les = 2 (17) dt RvT L jest cepłe utajony przeany fazowej (woda para wodna). Jest to welkość zaleŝna od teperatury. Epryczna foruła słuŝąca do oblczana cepła utajonego dla danej teperatury a postać: J L( T ) = ,6 2428,3( T 273, 1) (18) kg Dla przeany fazowej woda para, w teperaturze 0 C wartość cepła utajonego wynos 6 J L( T ) = 2,5 10 kg Istneje epryczny wzór na pręŝność pary wodnej w grancach teperatur 30 C T 35 C. a on postać: 17,67 e s ( T ) = 6,112exp [ hpa] (19) T[ C] + 243, Równane hydrostatyk. Ponowy słup powetrza o jednorodnej gęstośc ρ zaknęty w newaŝkej obudowe (o objętośc V) dzała na podłoŝe dzała słą równą: F = g = ρvg (20) Pole powerzchn przekroju poprzecznego słupa a powerzchnę S a wysokość słupa powetrza wynos h. Zate: F = ρshg (21) 5

6 Z defncj cśnene wyraŝa sę wzore: F p = = ρhg (22) S Równane to oŝna zapsać w postac róŝnczkowej. RozwaŜy dwa słupy powetrza, jeden o wysokośc h, a drug o wysokośc h+dh. Równana na cśnene wywerane na podłoŝe przez te słupy: p = ρgh (23) p + dp = ρ g( h + dh) (24) Odejujey te równana strona oraz zakładając Ŝe dp dh dąŝą do 0 ay: dp = ρgdh (25) Jeśl wysokość słupa powetrza zen sę o dh=-dz, to cśnene zaleje o dp. Zana cśnena z wysokoścą opsana jest przez równe hydrostatyk: dp = ρgdz (26) 3. Teperatura odczuwana Teperatura odczuwalna (ang. wnd chll) określa jake odczuce terczne wystąp przy danych warunkach eteorologcznych. Wyznaczana jest (w zaleŝnośc od przyjętego odelu) na podstawe teperatury powetrza prędkość watru. ZaleŜność teperatury odczuwalnej T wc od prędkośc watru (zaproponowanej przez NOAA) a postać. T wc =13,12+0,6215T a 11,37V 0,16 +0,3965T a V 0,16 (27) T a teperatura powetrza w C, V prędkość watru k/h (!) Pytana na rozowę wstępną: 1. Proszę podać jednostk: teperatury, cśnena, wlgotnośc względnej. 2. Jak prejść z K do ºC z /s na k/h? 3. Jak dzała psychroetr aspracyjny Assana? 4. Jak zerzyć wlgotność powetrza? 5. Proszę podać równane stanu gazu doskonałego. 6. Jak wyznaczyć stałą gazową dla eszanny? 7. Jak wyznaczyć stałą gazową dla powetrza wlgotnego? 8. Co to jest wlgotność właścwa, a co to jest wlgotność względna? 9. Od jakch paraetrów zaleŝy pręŝność pary wodnej? 10. Jak zena sę cśnene z wysokoścą? Zadana na pracownę Cześć 1 6

7 Na podstawe poarów wykonanych przy poocy psychroetru aspracyjnego Assana: wyznacz wraz za nepewnośca: 1. wlgotność względną (przy poocy tablc) 2. cśnene (pręŝność) pary wodnej w stane aktualny nasycena 3. wlgotność właścwą 4. gęstość powetrza Porównaj wynk poarów z poara wykonany przy poocy ręcznego trohgroetr Vasala HI41. Porównaj wynk poarów z poara wykonany na stacj w Ursuse. (dane dostępne pod adrese Cześć 2 Poberz plk z dany ze stacj z trzech dn ze strony Następne: 1. uśrednj dane po 5 n. (w celu pozbyca sę fluktuacj) 2. wykreśl przebeg dobowe: cśnena (pręŝnośc) pary wodnej wlgotność właścwej Paętaj by naneść nepewnośc wyznaczanych welkośc na wykres! 3. porównaj przebeg dobowe teperatury z przebega wlgotnośc względnej 4. wyznacz przebeg dobowe teperatury odczuwalnej 7

Podobne dokumenty

Rys. 1. Temperatura punktu rosy na wykresie p-t dla wody.

Rys. 1. Temperatura punktu rosy na wykresie p-t dla wody. Powetrze wlotne. Defncje odstawowe Powetrze wlotne jest roztwore (lub eszanną) owetrza sucheo wody w ostac: a) ary rzerzanej lub b) ary nasyconej suchej lub c) ary nasyconej suchej ły cekłej lub lodowej.