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研究大氣現象時常常用到熱力學第一定律。 通常把溫度、壓強相同的一部分空氣作為研究的對象,叫做氣團,直徑上千米。 由於氣團很大,邊緣部分和外界的熱交換對整個氣團沒有明顯的影響,即(1)式中Q =0,所以氣團的內能的增減只等於外界對它做功或它對外界做功的多少:

Δ U = W

陽光烤暖了大地,地面又使得下層的氣團溫度升高,密度減小,因而上升。 氣團膨脹的時候要推擠周圍的空氣,對外做功,因此內能減小,溫度降低。 所以,越高的地方,空氣的溫度越低。 對於乾燥的空氣,大約每升高1 km溫度降低10℃。

飛機在萬米高空飛行的時候,艙外氣溫往往在-50℃以下。 由於機上有空調設備,艙內總是溫暖如春。 不過這時空調的作用不是使空氣升溫,而是降溫。 高空的大氣壓比艙內氣壓低,要使艙內獲得新鮮空氣必須使用空氣壓縮機把空氣從艙外壓進來。 在這個過程中,空氣壓縮機對氣體做功,使氣體的內能增加,溫度上升。 如果不用空調,機艙內的溫度可能達到50℃以上!

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