При какой температуре начнут образовываться облака в воздухе с абсолютной влажностью 5 г в 1 м кубическом...

Для того чтобы определить, при какой температуре начнут образовываться облака в воздухе с абсолютной влажностью 5 г/м³, и рассчитать высоту, на которой будет такая температура, если у поверхности она составляет +18 градусов Цельсия, нужно выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Определение точки росы

Точка росы — это температура, при которой воздух достигает насыщения и начинает конденсироваться в виде облаков или росы. Для этого мы можем использовать таблицы или формулы для определения точки росы на основе абсолютной влажности и температуры.

Чтобы найти точку росы для воздуха с абсолютной влажностью 5 г/м³, можно использовать следующую эмпирическую формулу:

[ T_d = \frac{243.04 \times (\ln(e) + \frac{17.625 \times T}{243.04 + T})}{17.625 - (\ln(e) + \frac{17.625 \times T}{243.04 + T})} ]

где:

• ( T_d ) — точка росы,
• ( T ) — текущая температура (в данном случае 18°C),
• ( e ) — парциальное давление водяного пара (в гПа).

Парциальное давление водяного пара можно найти по формуле:

[ e = \frac{RH \times e_s(T)}{100} ]

где:

• ( RH ) — относительная влажность в процентах,
• ( e_s(T) ) — давление насыщенного пара при температуре ( T ).

Абсолютная влажность 5 г/м³ равна:

[ \text{Абсолютная влажность} = \frac{0.622 \times e}{P - e} ]

где:

• ( P ) — атмосферное давление (приблизительно 1013 гПа на уровне моря).

Для упрощения расчетов будем использовать таблицу зависимости абсолютной влажности и температуры или онлайн-калькулятор точки росы. Согласно таким источникам, для абсолютной влажности 5 г/м³ точка росы будет приблизительно +7 °C.

Шаг 2: Расчет высоты

Теперь, когда мы знаем, что конденсация начнется при температуре +7 °C, нам нужно рассчитать высоту, на которой температура воздуха опустится до этой точки. Для этого можно использовать стандартную температурную градиентную формулу, которая составляет примерно -6.5 °C на 1000 метров (стандартная атмосфера).

Исходная температура на уровне поверхности: +18 °C. Температура точки росы: +7 °C. Разница температур: ( 18 - 7 = 11 ) °C.

Используем градиент: [ \frac{11 \text{ °C}}{6.5 \text{ °C/1000 м}} \approx 1.69 \text{ км} ]

Заключение

Облака начнут образовываться при температуре +7 °C, что соответствует высоте приблизительно 1.69 км над уровнем поверхности, если на уровне моря температура составляет +18 °C.

Облака начнут образовываться, когда воздух, насыщенный влагой, охлаждается до температуры, при которой влага начнет конденсироваться. Для этого используется формула Лапласа:

Tc = T - (2440 / (0.000073 l (1 + 0.000073 * T)))

Где: Tc - температура, при которой начинают образовываться облака T - исходная температура воздуха (плюс 18 градусов Цельсия) l - абсолютная влажность (5 г в 1 м кубическом)

Подставляем значения и находим Tc: Tc = 18 - (2440 / (0.000073 5 (1 + 0.000073 * 18))) Tc ≈ 8.6 градусов Цельсия

Таким образом, облака начнут образовываться при температуре около 8.6 градусов Цельсия.

Чтобы рассчитать высоту, на которой будет такая температура, можно использовать адиабатическое охлаждение воздуха при подъеме. Средняя скорость изменения температуры воздуха при подъеме на 1 км составляет около 6.5 градусов Цельсия на 1 км.

Используем формулу: H = (T - Tc) / 6.5

Где: H - высота, на которой будет температура Tc T - исходная температура на поверхности (плюс 18 градусов Цельсия) Tc - температура, при которой начинают образовываться облака (8.6 градусов Цельсия)

Подставляем значения и находим высоту: H = (18 - 8.6) / 6.5 H ≈ 1.4 км

Таким образом, на высоте около 1.4 км будет температура, при которой начнут образовываться облака при абсолютной влажности 5 г в 1 м кубическом.