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Energetics


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Energetics 唯能說 M0000
一有系統討論物體系中能量轉換及傳送過程之專門學問。
Energy 能量 M0000
因次為 [質量* 長度**2 ÷時間**2] 之量,為熱力流體力學中非常重要之保守量。在一隔離體係中,總能保持不變,但可能在不同形式間發生「能量轉變」(Energy conversion) 。
☆比較:「熵」(Entropy) 。   ☆見:「動能」(Kinetic energy), 「位能」(Potential energy), 「內能」(Interna lenergy),「熱量函數」(Enthalpy), 「電磁輻射」 (Electromagnetic radiation), 「輻射能」(Radiant energy), 「熱」(Heat), 「功」 (Wo
rk) 「能量方程」(Energyequations),「重力位」(Geopotential)。
Energy conversion 能量轉變 M0000
亦稱 Energy transformation 「能量」(Energy)由一種形式轉變成另一種形式[ 如由「位能」(Potential energy)] 轉變成「動能」(Kinetic energy)之過程。某些能量轉換過程時,通常亦稱為能量釋出,如
同釋放出「潛熱」(Latent heat) 與釋放位能。 ☆比較:「能量轉移」(energy transfer) 。
Energy density spect 能量密度譜 (能量譜) M0000
(Energy spectrum) 一非週期性函數之 (複數) 「傅立葉轉換」(Fourier transform) 之振幅的平方。設 f(t) 為已知函數,其傅立葉轉換為
F(ω)=1/2 π∫∞ -∞ f(t)e-iωt dt, 即其能量密度譜即為|F(ω) |**2 。 其假定為總能量∫∞ -∞|f |**dt 為有限值。 ☆見:「功率譜」(POwer spectrum)。
Energy density spect 能量密度譜 M0000
(能量譜, Energy spectrum) 一非週期性函數之 (複數) 「傅立葉轉換」(Fourier transform) 之振幅的平方。設 f(t) 為已知函數,其傅立葉轉換為
F(ω)=1/2 π∫∞ -∞ f(t)e-iωt dt, 即其能量密度譜即為 |F( ω) |**。 其假定為總能量∫∞ -∞|f |**dt 為有限值。 ☆見:「功率譜」(POwer spectrum)。
Energy equation 能量方程 01 M0000
1.「熱力能量方程」(Thermodynamic energy equation):「熱力學第一定律」(First law of thermodynamics) 內含之「能量不滅」(Conservation of energy) 觀念之數學表示。「理想氣體」(Perfect gas) 之可逆程序 (Reversibleprocess), 可以下式表示:
ρQ=ρcv(dT/dt)-(P/ ρ)(D ρ/dt), 式中ρQ 每單位容積因加熱 (包括輻射效應、分子傳導、水汽凝結、及摩擦生熱) 而使
能量增加之速率,T 為凱氏溫度,cv為定容比熱,p 為壓力,ρ為密度。 2.「機械 (或動) 能方程」(Mechanical energy equation, 或(Kinetic energy equation) : 「 動能」(Kinetic energy)改變率之方程式,係速度向量V(→) 與三因次向量「
運動方程」(Equation of motion)之無向乘積;此式可寫成 (δt/δ)[ρ(V**/2)]=-▽.[(ρ)(V**2/2)+ρφ+p]V-(δρφ/ δt)+(p ▽.V)-V.F,
式中φ=gz 為「重力位」(Geopotential), ρ為密度,p 為壓力, F 為單位容積之摩擦力向量,▽為笛兒算子。
Energy equation 能量方程 02 M0000
3.「總能量方程」(total energy equation):-表示所有相關能量之方程,係由熱力能方程及機械能方程合併而得。當將上二式合併並就某一固定容積之大氣積分後,總能量方程之形式為
(δ/ δt)∫ρ[(CvT)+(V**2/2)+φ]dv = ∫[(ρCvT)+(ρV**2/2)+ρφ]VndS + ∫pVndS+∫ρQdv-∫V.Fdv,
式內dv為容積微分,dS為容積之表面積微分,而Vn為垂直於容積表面向內之速度。此式表明在一已知容積內,內能、動能及位能之和,僅在以下四種情形時起變化,即 (a)上述能
量通過容積邊界面之輸送, (b)氣壓力對邊界做功, (c)熱之加入或移出,以及 (d)摩擦作用造成損耗。 ☆參閱:Starr, V.P., Compendium of Meteorology, 1951, pp. 568-574 。
MIller, J.E., "Energy Transfomation functions", Journal of MEteorology,1950,pp. 152-159 。
Energy transfer 能量輸送 (能量轉移) M0000
1.在各種不同幅度運動中,某種形式能量之轉移。例如,動能可在風之緯向與經向兩分量間轉移,或在風之平均及渦流分力間之轉移。 ☆見:「交互作用」(Interation)。
2.自一區域至另一區域之某種形式能量之流動。
Enthalpy(亦稱Heat fu 熱量函數(亦稱熱功能) M0000
一種熱力狀態函數(Thermodynamic function of state), h=u+P α 式中h 為比熱量函數, u為比內能,p 為氣壓,而α為比容。在可逆等壓過程中,熱量
函數之改變可測定給予一系統之熱: dh=dp 式中dp為每單位質量之熱增量,在理想氣體中,
dh=CpdT 式中Cp為定壓比熱,而dT為溫度增量。在氣象學中,熱量函數係「可感熱」(Sensibleh
eat), 其傳送為大氣中之一重要現象。如僅討論熱量函數之絕對值必須注意,蓋以此量包含「零點內能」。此一常數僅能以統計力學解釋之。
Entrainment 逸入 M0000
在氣象學中,指周圍空氣混入原已存在之氣流系統中,致使四周之空氣成為此氣流之一部;與逸出(Detrainment) 相反。
Entrance region 進口區 M0000
在噴射氣流(Jet stream)上風端之合流(Confluence)區域;與「出口區」(Exit region) 相反。
Entropy M0000
一種熱力狀態函數 (Thermodynamic function of state)之數學定義,其增量表示一個體系之能,在某種過程中,已被停止應用於作功,以符號表示為: ds= (du+pdα)/T ≧ (dp/T)
式內s 為單位質量之熵,u 為單位質量之內能(Internal energy), p 為氣壓,α為單位質量之容積,T 為愷氏溫度,而q 為每單位質量之熱量。在可逆過程中,
ds=dq/T 以位溫θ表示,則為: ds=Cp (d θ/ θ) ,
式內Cp為定壓比熱。 熵微分之積分須加入一積分常數,即「熵之常數」(Entropu constant), 此僅在需要
絕對熵 (非熵之改變) 時方屬重要。在絕熱過程中,如過程為不可逆,則熵增加;如過程為可逆,則保持不變。因所有自然過程均屬不可逆,故在一隔離體系中如趨向平衡,其熵睄W。此為熱力學第二定律之一種說法。
Environmental lapse 環境直減率 M0000
溫度隨高度而減之速率,以δT/δZ 表示之,或偶有以δT/δp 表示之,其中p 為氣壓。此觀念亦可應用於其他之大氣變數 (例如密度直減率) 。環境直減率係由某一時間與地點之垂直溫度分佈而定,但並須注意與一氣塊之單獨「過程直減率」(Preocess lapse rate)
區別。