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隐藏在海陆风中的物理公式!

科普小知识2022-03-11 03:19:40
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在炎热的夏天,许多小朋友会喜欢在海边玩耍,坐在沙滩上感受从脸上吹来的微咸的海风,或者赤脚跑到海边感受海水的凉爽,这是一个非常愉快的休闲时光。你有没有想过为什么夏天的海洋更凉爽?为什么夏天海边的风经常从海上吹向陆地?在冬天,情况正好相反?

事实上,生活中到处都充满了知识,尤其是对我们那些沉浸在读书中的朋友来说,把从课本中学到的知识应用到实践中也是一件非常愉快的事情。

在夏天,燃烧的太阳加热陆地和海洋,使陆地和海洋变暖。然而,由于陆地和海洋中物质的组成不同,升温的速度也有所不同。陆地上的主要成分是沙子(以沙子为例),而海洋中的主要成分是海水。这两种物质的热力学性质不同。为了便于描述,我们需要引入“比热容”的概念。

比热容是热力学中常用的物理量,表示物体的吸热或散热能力。它是对象的唯一属性,在计算中属于“常数”。干砂的比热容约为1.1千焦/(千克℃),而海水的比热容约为4.2千焦/(千克℃)。根据物理学中比热容的公式:Q =cmδT,其中Q代表热,c代表比热容,m代表质量(即重量),δT代表物体变化的温度(应该注意,δT通常为正)。公式可以变形为δT = Q/cm。从这个公式可以看出,假设q(热)相同,质量相等,δT(温度变化)与厘米成反比。例如,c(比热容)越大,物体的温度变化就越小。如果C更小,物体的温度会变化更大。

刚才我们提到,沙子的比热容约为1.1千焦/(千克℃),而海水的比热容约为4.2千焦/(千克℃),海水的比热容是沙子的四倍多。因此,对于相同质量的海水和沙子,接收的热量是一致的,海水的温度变化比沙子小得多。

结合我们刚才所说的,在炎热的夏季,由于海水的比热容相对较大,海水相对陆地的温度变化相对较小,陆地附近的气温相对较高,气流膨胀上升,在地面附近形成低压区,而海面形成高压区,气流从高压区(海面)流向低压区(陆地),形成“海风”。同时,当海风从相对潮湿的海面吹来时,海风带来的大量水汽会吹到人们的身上,使他们感到非常凉爽舒适。同时,夏季的海风也是夏季陆地降雨的驱动力之一,给陆地带来了大量的水汽。

冬天与夏天相反。夏季,由于陆地温度急剧下降,海面相对温暖,陆地上形成高压区,海面形成低压区。这时,从陆地吹向海洋的“陆风”盛行。

同时,在某一天,比如白天和晚上,海风和陆风的盛行程度会有所不同。在白天,与夏季相比,陆地表面升温得更高更快,上升气流占优势,在地表附近形成低压区。这时,风主要从海面吹向陆地。晚上,与冬天相比,陆地冷却得更快,主要是向下流动,在地面附近形成一个高压区,这时风主要从陆地吹向海洋。

当然,这些解释都是理论上的,具体的风向也应该考虑很多因素,比如地形的影响等。因此,小朋友应该学会生活,学会使用。