) تغییرات دما در وضعیت استاندارد، استوایی و قطبی
4-1) محاسبات لایه های تروپوسفر و استراتوسفر
دما، فشار، چگالی و لزجت هوا در لایه های مختلف جوّ یکسان نیست. بنابراین با توجه به اینکه موضوع مکانیک پرواز، هواپیما هاست و نیز هواپیماهای امروزی حداکثر تا لایۀ استراتوسفر می توانند بالا بروند و پرواز کنند، بنابراین در این بخش، تغییرات دما، فشار، چگالی و لزجت هوا را در محدودۀ لایه های جوّی تروپوسفر و استراتوسفر (دو لایه اول و دوم) بررسی می کنیم.
1-4-1) درجه حرارت (دما)
شکل زیر تغییرات دما در لایه های مختلف جو را نشان می دهد.
لینکها برای کاربران مهمان قابل دسترسی نیست، برای مشاهده ی لینکها لطفا ثبت نام کرده و وارد شوید هر قدر از سطح دریا تا ارتفاع 37000 فوت (یا 11000 متر) بالاتر رویم درجه حرارت هوا تقریباً بطور خطی کاهش می یابد. از ارتفاع حدود 37000 فوت تا ارتفاع تقریبی 100000 فوت (صد هزار) دما ثابت و برابر 56- درجه سانتیگراد خواهد بود. بنابراین می توان گفت دما در لایه تروپوسفر تغییر می کند ولی در لایۀ استراتوسفر ثابت می ماند. روابط به تغییرات دما نسبت به ارتفاع در وضعیت آیسا (ISA) به شکل زیر است:
در این معادلات:
h : ارتفاع مورد نظر برای محاسبۀ دما
TISA: دما در شرایط آیسا و بر حسب سانتیگراد یا درجه کلوین
T0: دما در سطح دریا و وضعیت آیسا
L: نرخ کاهش دما که برابر است با [0.002 درجه سانتیگراد بر فوت یا 0.0065 درجه ی سانتیگراد بر متر] یعنی در هر 1000 فوت ارتفاع، دما دو درجه سانتیگراد و در هر 1000 متر ارتفاع، دما 5/6 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.
معادله 1-1 تغییرات دما را در لایۀ اول جوّ و معادله 2-1 تغییرات دما، در لایۀ دوم نشان می دهد.
برای نمایش دما در ارتفاعات مختلف نسبت به دمای مرجع(سطح دریا) از متغیر θ که برابر است با نسبت دمای ارتفاع مورد نظر به دمای سطح دریا، استفاده می شود.
برای محاسبۀ دما در شرایط غیر آیسا می توان نوشت:
که T∆ اختلاف دما در وضعیت آیسا و غیر آیساست.
مثال 1-1) دما را در ارتفاع 20000 و 50000 فوت و وضعیت آیسا بیابید.
حل:
مثال 2-1) دما در شهر تهران در یک روز تابستانی 32 ISA+و در یک روز زمستانی 25 ISA- ، است. دما در این دو روز چقدر است؟ شهر تهران حدود 3000 فوت از سطح دریا ارتفاع دارد.
حل:
بنابراین شهر تهران فقط وقتی دارای وضعیت استاندارد جوّی است که دمای هوا 9 درجه سانتیگراد باشد.