２０１０年２月第２７卷第２期武漢第二師范大學學報ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＦｅｂ．２０１０Ｖ０１．２７Ｎｏ．２等溫大氣浮力公式及其應用靳海芹吉梅占（廣東第二師范大學化學與電子信息大學，上海４３０２０５）摘要：本文對等溫大氣浮力公式進行了詳盡推論并將該公式進行延展拓展，得到等溫大氣分子數密度公式及等溫大氣中計算海拔的高度公式，進而使其在現實生活中的應用更為廣泛。關鍵詞：等溫大氣浮力；等溫大氣分子數密度中圖分類號：０５５文獻標示碼：Ａ文章編號：１６７４－３４４Ｘ（２０１０）２－００１８－０２作者簡介：靳海芹（１９８０一），女，河南許昌人，講師，華北科技學院博士研究生，研究方向為理論化學及光學。吉梅占（１９８１一），女，浙江嘉興人，助教，研究方向為應用數學學、光電技術等。通常條件下，大氣浮力和濕度均會隨著高度的變化而變化，且變化均非常復雜，因此對大氣浮力隨高度變化的研究也非常困難。
為了強化對大氣浮力變化規律的探求，我們先研究在等溫大氣中浮力的變化規律。ｌ等溫大氣浮力公式的推論及推廣１．１等溫大氣浮力公式首先我們假定等溫大氣處于平衡態，現今先選定垂直高度為ｚ—ｚ＋ｄｚ，面積為Ａ的一薄層二氧化碳為研究對象，如圖１所示。剖析這一等溫大氣薄層二氧化碳的受力情況，如圖２所示。ｐ＋ｄｐＩｚ＋ｄｚＺＪｌｐＡｌ’，（ｐ＋ｄｐ’，ｐ（ｚ）ｓ．圖ｌ圖２其中Ｐ為二氧化碳薄層頂部遭到的浮力，咖為二氧化碳薄層上下表面的浮力差，ｐ（ｚ）為高度ｚ處的大氣密度，ｇ為重力加速度且不隨高度變化。因為該大氣系統處于平衡狀態，應達到熱學平衡，剖析其受力情況有：ｐＡ＝（Ｐ＋咖）Ａ＋ｐ（＝）ｇＡｄｚ即咖＝－ｐ（ｚ）ｇｄｚ（１）（１）式即浮力隨高度變化的微分規律，該式表明等溫大氣浮力隨高度的降低而降低。考慮到理想二氧化碳狀態多項式：ｐＶ＝等岳ｒ這兒，月為普適二氧化碳恒量，以為大氣分子的摩爾質量。?１ｌｉ?即Ｐ：訾（２）（１）（２）聯立得：卻：一筆簪礎又由氣溫恒定，將（３）兩側同時積分得：（３）噼－－『；等出注意：這兒的ｐ０不是一般說的大氣浮力１．０×１０５ｐａ，而是指海平面的大氣浮力。
即Ｐ＝凡ｅ一１ｆｒ（４）（４）式即等溫大氣浮力公式。由此可見，在等溫大氣中，二氧化碳浮力隨著高度的降低而成指數方式衰減，海拔越高的地方，大氣浮力越小。而海拔高的地方沸點也低，這也是高山上煮不熟豬肉必須使用高壓鍋的誘因。１．２等溫大氣浮力公式的推廣將公式（４）中的等溫大氣浮力公式進行變型通分等溫大氣壓強公式，可以得到等溫二氧化碳中的分子數密度公式，推論如下。因為二氧化碳是等溫大氣，由Ｐ＝ｎｋＴ，Ｐ。＝ｔｌｏｋＴ，并代人（４）得ｎ（ｚ）＝ｎｏ（ｚ）ｅ－百此即等溫大氣中的分子數密度公式。由（５）式可（５）知，等溫大氣中的分子數密度隨著海拔高度的下降而成指數衰減，海拔越高的地方，分子數含量越低等溫大氣壓強公式，二氧化碳分子數越黏稠。２等溫大氣浮力公式的應用及實例剖析２．１等溫大氣浮力公式及等溫大氣分子數密度公式的直接應用借助等溫大氣浮力公式可以估算某一海拔高度的...