第三節大氣受熱過程、熱力環流原理與人類生產生活(創新應用)命題視角(一)大氣受熱過程原理在農業生產中的應用[典題感悟](2017·全國卷Ⅰ)我國某地為保證葡萄植株平安越冬，采納雙層覆膜技術(兩層覆膜間留有肯定空間)，效果顯著。下圖中的曲線示意當地寒冷期(12月至次年2月)豐、枯雪年的平均氣溫日改變和豐、枯雪年的膜內平均溫度日改變。據此完成(1)～(2)題。(1)圖中表示枯雪年膜內平均溫度日改變的曲線是()A．① B．②C．③ D．④(2)該地寒冷期()A．最低氣溫高于－16℃B．氣溫日改變因積雪狀況差異較大C．膜內溫度日改變因積雪狀況差異較大D．膜內溫度日改變與氣溫日改變一樣[解題指導]第(1)題：第(2)題：[答案](1)B(2)C[思維建模]1．趨利措施(1)采納塑料大棚發展反季節農業；利用玻璃溫室育苗。塑料薄膜、玻璃能使太陽短波輻射透射進入棚內或室內，而地面長波輻射卻不能穿透塑料薄膜或玻璃把熱量傳遞出去，從而使熱量保留在塑料大棚或玻璃溫室內。(2)果園中鋪鵝卵石，不但能防止土壤水分蒸發，還能增加晝夜溫差，有利于水果的糖分積累。(3)華北地區早春農夫利用地膜覆蓋進行農作物種植，可以提高地溫。2．避害措施人造煙霧、澆水防凍秋冬季節，我國北方農夫常用人造煙霧來增加大氣逆輻射，使地里的農作物免遭凍害。澆水可增加空氣濕度，增加大氣逆輻射；水汽凝聚釋放熱量；水的比熱容大，可降低地表溫度下降的速度和改變幅度，從而減輕凍害冬天將樹木涂白石灰具有肯定的殺菌、殺蟲作用，可以殺死寄生在樹干上的一些越冬的真菌、細菌和害蟲。冬天，夜里溫度很低，到了白天，受到陽光的照耀，氣溫上升，而樹干是黑褐色的，易于汲取熱量，樹干溫度上升很快。這樣一冷一熱，樹干簡單凍裂。涂了石灰水后，由于石灰是白色的，能夠使40%～70%的陽光被反射掉，因此樹干在白天和夜間的溫度相差不大，就不易裂開覆蓋黑色尼龍網園林工人一般會給新栽的樹木覆蓋黑色尼龍網，以減弱太陽輻射，削減樹木水分蒸騰[針對訓練]為做好蘋果花期凍害防衛工作，陜西果農設計了一種熏煙防凍的新方式——土坑式防凍窖。運用該方法可在短時間內形成大量煙霧。該方法具有煙霧大、持續時間長、易操作等優點，可有效防衛蘋果花期低溫凍害。下圖示意土坑式防凍窖。據此回答1～2題。1．土坑式防凍窖能有效防衛蘋果花期低溫凍害，緣由是其能()A．加熱土地，提高地溫B．加熱空氣，提高氣溫C．產生煙霧，增加大氣逆輻射D．產生熱源，增加地面輻射2．為使防凍效果達到最佳，果農大面積點燃土坑式防凍窖的時間可能是()A．日出之前 B．正午前后C．日落之后 D．午夜時分解析：1.C2.A第1題，由材料可知，土坑式防凍窖具有煙霧大、持續時間長等優點，煙霧可以增加大氣逆輻射，削減熱量損失，達到防衛低溫凍害的目的。選C。第2題，由材料可知，運用土坑式防凍窖可在短時間內形成大量煙霧。一天之中，日出前后溫度最低，故果樹在日出前后遭遇低溫凍害的可能性最大，因此須要在日出之前點燃土坑式防凍窖，產生煙霧，使防凍效果達到最佳。選A。下圖示意荷蘭某農場全新革命性節能溫室，其窗戶尺寸為一般溫室的兩倍，屋頂和側壁運用雙層玻璃結構，四個玻璃側面均設有防反射涂層。節能溫室可節約約60%的能源，但仍須要利用地熱能裝置加熱。據此完成3～4題。3．溫室中利用大氣熱力作用原理實現節能的設施有()①雙層玻璃②兩倍尺寸窗戶③防反射涂層④地熱能裝置A．①② B．③④C．①③ D．②④4．該節能溫室仍須要利用地熱能裝置加熱的緣由是()A．冬季氣溫低 B．多陰雨天氣C．地熱能豐富 D．受海洋影響解析：3.C4.A第3題，大氣熱力作用原理表現為大氣對太陽輻射的減弱作用以及大氣汲取截留地面長波輻射而增溫。雙層玻璃可以更多地截留地面長波輻射，增加溫室內溫度。但雙層玻璃會更多地減弱進入溫室內的太陽輻射，于是在玻璃上涂防反射涂層，可以減弱玻璃對太陽輻射的反射，增加其透光性，使更多的太陽輻射進入溫室內。故C正確。第4題，荷蘭地處中高緯地區，為溫帶海洋性氣候，冬季氣溫較低且光照少，溫室內熱量條件不足，須要利用地熱能裝置提高溫室效果。故A正確。命題視角(二)熱力環流在生產生活中的應用[典題感悟]穿堂風也叫過堂風，是氣象學中一種空氣流淌的現象，是流淌于建筑物內部空間的風。我國很多地區民居設計都充分考慮了穿堂風。下圖為我國西南山區的傳統民居景觀圖和該民居穿堂風示意圖。據此完成(1)～(3)題。(1)圖中庭院石質地面在增加穿堂風方面的主要作用是()A．增加地面的平整度，便于通風B．削減下滲，增加濕度C．增大房屋前后溫差D．降低夜晚時庭院溫度，便于納涼(2)現代民居建筑若想利用穿堂風，以下設計合理的是()A．利用廚房、衛生間作進風口B．房屋的朝向設計為東西向C．減小東西向墻面的長度D．在前后居室的墻上設窗或門洞(3)與空調冷風相比，大多數人更喜愛穿堂風，主要是因為穿堂風()A．不消耗能源 B．風頻與人體自然頻率接近C．風力恒定D．風向恒定[解析]第(1)題，由題圖知，房屋背面是植物(升溫慢)，前面庭院是石質地面(石頭比熱容小，升溫快)，可增大房屋前后的溫差，有利于形成穿堂風，C選項正確。第(2)題，由材料可知，形成穿堂風須要風從一側門、窗進入，無遮擋穿過房屋后由另一側門、窗流出，達到降溫的目的，因此，在前后居室的墻上設窗或門洞最有利于穿堂風的形成，D選項正確。第(3)題，自然形成的風其風向和風力都是不穩定的，相反，空調冷風受人為限制，可以形成穩定的風力和風向，因此C、D錯誤；穿堂風不消耗能源，但這不是大多數人喜愛它的主要緣由，主要緣由在于穿堂風是自然形成的風力，對人體健康更有利，更舒適，因此A錯，B對。[答案](1)C(2)D(3)B[思維建模]熱力環流原理在生產生活中得到科學利用，可達到改善生活環境、提高生產效率的目的。1．生活中利用熱力環流的案例(1)空調安裝在房間的高處，有利于冷空氣的下沉，通過熱力環流，使房間氣溫降低。(2)暖氣片安裝在房間的低處，或者采納地暖，利用了熱力環流原理上升房間溫度。(3)孔明燈、熱氣球利用了熱力環流原理加熱，垂直上升氣流推動孔明燈或熱氣球升空運動。(4)穿堂風也叫過堂風，是氣象學中一種空氣流淌的現象，是流淌于建筑物內部空間的風。我國西南某些山區民居設計時，利用地面設計差異，形成熱力環流環境和穿堂風，有利于降低室內溫度。2．農業生產中對熱力環流的應用利用溫室大棚發展農業的地區，晴天的中午一段時間，有時棚內溫度過高，農夫會在大棚不同部位設置若干個風口，打開棚頂的出風口和棚體低處的進風口，它們之間形成空氣流淌，把棚內多余熱量帶走，這就是對熱力環流的利用。3．城市規劃中對熱力環流的應用(1)城市內部由于人類活動排放大量余熱，與郊區相比呈現熱島效應，城市與郊區之間會形成熱力環流。為愛護城市大氣環境，在城市規劃時，要探討城市風的下沉距離。一方面將大氣污染嚴峻的工業布局在城市風下沉距離之外，以避開工廠排放的污染物流向城區；另一方面，應將工業衛星城建在城市風環流之外，以避開相互污染。(2)在城市規劃建設中，為了緩解城市熱島效應，應合理擴大城區綠地、濕地面積。[針對訓練]讀太陽墻全新空調系統工作原理示意圖，完成1～2題。1．太陽墻全新空調系統核心組件是太陽墻板，圖示太陽墻板所涉及的地理原理是()A．風從高氣壓區吹向低氣壓區B．熱力環流C．氣流輻合上升D．大氣環流2．圖示氣流的動力主要來自()A．氣壓梯度力 B．地轉偏向力C．風能 D．太陽輻射解析：1.B2.D第1題，室內氣溫與室外氣溫存在差異，這樣會導致空氣的垂直運動，進而導致空氣的水平運動，即形成熱力環流。第2題，熱力環流形成的根本緣由是太陽輻射對地面加熱不均。伊朗古城亞茲德古老的“風塔”是建筑物中用來通風降溫的結構。“風塔”高過屋頂的部分四面鏤空(圖1)，懸空連接到室內大廳，塔下中心建有一個水池(圖2)。據此完成3～4題。3．“風塔”頂部四面鏤空主要是()A．為了室內空氣流出 B．為了采光C．為了室內熱量散發 D．為了室外空氣流入4．有關室內空氣的流淌狀況的說法，正確的是()A．從四周流向水池 B．從水池流向四周C．中心為上升氣流 D．四周為下沉氣流解析：3.D4.B第3題，由材料可知，伊朗古城的“風塔”位于熱帶沙漠地區，塔下中心建有一個水池，水的比熱容較大，使四周氣溫降低，空氣收縮下沉，高層空氣由四周流向塔中心，則“風塔”頂部四面鏤空主要是為了室外空氣流入，D正確。第4題，由上題可知，室內水池使四周氣溫降低，氣壓增高，則垂直方向上空氣向下運動，水平方向上空氣由中心流向四周，B正確。[課時跟蹤檢測]溫室大棚(圖a)是利用透亮覆蓋材料和環境限制設備影響大氣的受熱過程(圖b)，有利于作物生長發育的一種特別設施。我國農夫會依據季節和蔬菜不同生長階段，在大棚表面再覆蓋可伸縮的遮陽網，對小氣候進行微調，以達到最佳的種植效果。據此完成1～2題。1．與室外相比，透亮的溫室大棚內()A．①增加 B．②減弱C．③增加 D．④減弱2．推想溫室大棚運用遮陽網的主要時段在()A．冬季正午 B．盛夏正午C．春季早晨 D．秋季傍晚解析：1.C2.B第1題，依據所學可知，①為太陽輻射，②為被大氣層汲取的太陽輻射，③為大氣逆輻射，④為地面輻射。大部分太陽短波輻射可以進入溫室大棚，但是長波輻射不能穿過溫室大棚到達棚外，所以與室外相比，透亮的溫室大棚內③大氣逆輻射增加，使得溫室內溫度比室外高，故C正確。第2題，溫室大棚內溫度比室外高，假如溫室內溫度過高則不利于蔬菜的生長，據此推想溫室大棚運用遮陽網的主要時段在溫度較高的盛夏正午，故B正確。增加屋頂的太陽輻射反射率可以減小建筑物增溫幅度，降低城市氣溫，從而在肯定程度上緩解城市熱島效應。據此完成3～4題。3．下列功能區中，安裝高反射率屋頂對城市熱環境影響最大的是()A．高密度居住區 B．文教區C．低密度居住區 D．工業區4．安裝高反射率屋頂對降低城市氣溫最明顯的是夏季()A．冷鋒過境日 B．低壓限制期C．暖鋒過境日 D．高壓限制期解析：3.A4.D第3題，依據材料信息可知，屋頂面積越大，反射率越高，與文教區、低密度居住區和工業區相比，高密度居住區住房多，安裝高反射率屋頂能最大限度減小建筑物增溫幅度，降低城市氣溫，緩解城市熱島效應，對城市熱環境影響最大。A正確。第4題，依據題意，安裝高反射率屋頂對降低城市氣溫作用最明顯的時間是氣溫最高、反射率最強的時候，冷鋒、暖鋒和低壓過境時，多陰雨天氣，氣溫較低，反射率較低，而高壓限制期，天氣晴朗，氣溫較高，反射率高，對降低城市氣溫最明顯，A、B、C錯誤，D正確。街谷由街道兩側建筑群和路面構成，探討街谷的空氣運動和熱力性質對緩解熱島效應和城市污染物擴散具有重要意義。我國某探討團隊在北京選擇一街谷開展探討，該街谷為東西向街道，寬26米，南、北兩側為長、寬、高40米×14米×20米的均質、長方體建筑，建筑物和街道都是正向排列。探討人員依據測量結果繪制了該街谷在夏至日13：00沿南北方向垂直剖面上的位溫分布(下圖，單位：℃)，其中位溫表示同一標準氣壓時的溫度，圖示范圍內位溫數值大，則示意溫度越高。據此完成5～6題。5．圖示時刻，街谷中①②③④四地溫度從大到小的排列是()A．②①④③ B．③②①④C．③①②④ D．②④③①6．只考慮熱力條件，關于圖中③⑤兩處相對方位及氣流運動方向推斷正確的是()A．③處偏南，氣流下降 B．③處偏北，氣流上升C．⑤處偏北，氣流下降 D．⑤處偏南，氣流上升解析：5.C6.B第5題，由材料可知，位溫數值越大，則示意溫度越高。從題圖中看，垂直方向上，街谷中的氣溫隨高度增加而下降，符合近地面大氣溫度垂直分布的規律。由此確定③地的位溫為18～20℃，②地的位溫為8～10℃。從水平方向上，街谷中左側近樓溫度高于右側，這說明此圖右側朝南，為太陽輻射的來向，右側樓北側(街谷中右側)缺少太陽輻射，因此位溫低，由此確定④地的位溫為2～4℃。①地位于朝陽的房頂，增溫快，因此位溫高于同海拔的大氣，其位溫為10～12℃。因此C正確。第6題，結合上題，③地偏北，地面因太陽輻射強而增溫，因此氣流上升；⑤地偏南，因樓遮擋太陽輻射，地面溫度低，空氣冷卻下沉。因此B正確。下圖為城市通風系統圖。讀圖，完成7～8題