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防雷工程师考试

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试述温差起电原理?利用温差起电理论说明云的荷电结构(用雹块与冰晶摩擦说明)?

正确答案: 温差起电原理:在强对流天气系统中,一方面冰晶与、雹粒、过冷水滴,在对流气流的携带下相互碰撞、相互摩擦增温,另一方面水滴冻结时有潜热释放,在云中产生温差。所示。冻结的冰晶、雹粒和过冷水滴的起电是由于水滴内存在有径向的温度梯度(中心部位为00C,水滴表面为低于零度的环境温度),冰中有一小部分的分子处于电离状态,形成较轻的H+和较重的羟基OH-离子,其浓度随温度升高而很快增加,温度高(热)的地方离子浓度大,温度低(冷)的地方离子浓度低,H+离子的扩散系数和迁移率比OH-离子要大10倍以上。因此当冰中有温度梯度时,将出现离子浓度梯度,使热端有较高的正、负离子,沿此浓度梯度向冷端扩散。H+离子扩散得快,导致正负离子分离,使冷端获得净正电荷电量,而热的一端为净的负电荷。在云中受重力作用,发生分离,带正电荷的冰晶随气流上升至云体上部,而带负电荷的雹粒因重力沉降至云下部,形成云体上部为正电荷区,云体下部为负电荷区。现正过冷液滴与雹接触,过冷液体一旦有了固态的凝结核,就会发生相变,由液态变为固态,即冰,它将包在作为凝结核的雹粒上,同时放出潜热,过冷液滴内部因潜热而膨胀,造成已凝结的外层冰壳的破裂而产生冰屑,由于热电效应,这些冰屑是带正电的,它们较小而轻,易被上升气流携至云的上部,所以积雨云的上部积聚起大量的正电荷,也低,利用温差起电理论说明云的荷电结构(用雹块与冰晶摩擦说明):雹粒系雹胚碰冻云中过冷水滴增长而成,表面较为粗糙,在它降落过程中,云中的冰晶与它碰撞摩擦增温,使雹粒中出现冷暖温差。由于冰的热电效应,温度高的雹粒带负电荷,温度较低的冰晶带正电荷。在云中受重力作用,发生分离,带正电荷的冰晶随气流上升至云体上部,而带负电荷的雹粒因重力沉降至云下部,形成云体上部为正电荷区,云体下部为负电荷区。
答案解析:
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