高考申論題
105年
[氣象] 大氣動力學
第 一 題
📖 題組：
二、(一)氣塊上升（下降）會產生絕熱冷卻（增溫），試以熱力學第一定律說明之。（10 分） (二)說明飽和濕空氣塊上升會保守其相當位溫（equivalent potential temperature），由此說明為何飽和濕空氣塊上升時降溫率會小於乾空氣的絕熱降溫率。（10 分）
二、(一)氣塊上升（下降）會產生絕熱冷卻（增溫），試以熱力學第一定律說明之。（10 分） (二)說明飽和濕空氣塊上升會保守其相當位溫（equivalent potential temperature），由此說明為何飽和濕空氣塊上升時降溫率會小於乾空氣的絕熱降溫率。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
氣塊上升（下降）會產生絕熱冷卻（增溫），試以熱力學第一定律說明之。（10 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想熱力學第一定律的焓形式（dq = c_p dT - α dp），並代入「絕熱（dq=0）」的物理假設。接著透過大氣壓力隨高度遞減的特性（dp < 0），在數學上推導出溫度變化的正負號，最後務必用「膨脹作功消耗內能」的觀念來補足物理意義的論述。
小題 (二)
說明飽和濕空氣塊上升會保守其相當位溫（equivalent potential temperature），由此說明為何飽和濕空氣塊上升時降溫率會小於乾空氣的絕熱降溫率。（10 分）
思路引導 VIP
看到這題應先聯想「熱力學第一定律」的濕絕熱形式，將潛熱釋放項與位溫方程式結合，推導出相當位溫的保守性。接著，利用靜力平衡將氣壓轉換為高度座標，從物理方程式的項次上直觀展示「凝結潛熱」如何抵銷部分的「膨脹冷卻」，進而證明濕絕熱直減率小於乾絕熱直減率。