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根据普适气体状态方程，有：
eaV?nvRT?nv?eaV3690?0.1??0.142(mol) （9） RT8.31?(273?40)nv为容器中应该有的水汽摩尔数量，换算为质量单位，则为
mv = nv × M = 0.142 × 18.02 = 2.56 (g) （10）
即，当容器内温度为40℃，应注入2.56g的水才能满足仪器标定的要求。
4、你呼出的空气在体温37℃下为饱和空气，如果你吸入的空气温度为20℃，相对湿度为0.2，你每分钟呼吸15次，每次吸入空气体积1升。假定你没有其他的水分损失，计算每天你需要喝多少杯水(每杯250ml)来补充人体的水分损失。 解：
根据理想气体状态方程，有：
es(37)V?n1RT1 （1）
其中es(37)为37℃下饱和水汽压，V为呼出空气体积，n1为呼出的水汽摩尔数，T1为水汽温度。
则每次呼出的水汽摩尔数为：
es(37)V6280?10?3n1???2.438?10?3(mol) （2）
RT18.31?(273?37)根据理想气体状态方程，有：
eaV?n2RT2 （3）
其中ea为空气实际水汽压，V为吸入空气体积，n2为吸入的水汽摩尔数，T2为空气温度。 其中：
ea?hr?es(20)?0.2?2.34?0.468(kPa) （4）
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则每次吸入的水汽摩尔数为：
eaV468?10?3n2???0.192?10?3(mol) （5）
RT28.31?(273?20)设每次呼吸损失的水汽摩尔数为n，则：
n?n1?n2?(2.438?0.192)?10?3?2.246?10?3(mol) （6）
设一天总的水分损失摩尔数为n总
n总?24?60?15?2.246?10?3?48.514(mol) （7）
将水量换算为质量来表达，则 总损失水量为：
m总?n总?Mv?48.514?18.02?874.22(g) （8）
已知水的密度为1g/mL
则损失的水的总体积为： V ＝ 874.22 / 1 = 874.22 (mL) （9） 所需要补充总的杯数为：
n杯?874.22?3.49(杯) （10） 2505、 如果叶片的总水势为－700J kg-1,溶质势为-1200J kg-1,求叶肉细胞的膨压。
解：一般地，叶片的总水势有叶片溶质势和叶片压力势两部分组成，因此叶片的压力势为：
?p??总??0??700?(?1200)?500(J/kg) （1）
根据以下公式：
?p?P?w （2）
可以求得叶肉细胞的膨压：
P??p??w?500(J/kg)?1000(kg/m3)?500000(Pa)?500(kPa) （3）
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6、假定在一片冠层高度为80cm的麦田上方2m处观测到风速为3ms-1，试估算这片麦田的空气动力学粗糙度、零平面位移，和麦田冠层表面的风速。
解：根据农田空气动力学粗糙度和零平面位移的经验计算公式，这片麦田的空气动力学粗糙度和零平面位移分别是：
z0?0.1?h?0.1?0.8?0.08(m) （1）
d?0.65?h?0.65?0.8?0.52(m) （2）
根据风廓线方程：
u(z)?u*?z?d??ln? （3） ??k?z0?有： 3?u*?2?0.52??ln?? （4） 0.410.08??可得： u*?0.42(m/s) （5） 则冠层表面的风速为：
u(0.8)?作业三：
0.42?0.8?0.52?ln???1.25(m/s) （6） 0.41?0.08?1、有一层湿润土壤被一层5cm厚的干土覆盖着，观测已知湿土壤表层温度为30℃，空气温度为30℃，空气实际水汽压为1.0kPa，求土壤的水分损失。已知每1cm干土壤的水汽扩散导度为0.03molm-2s-1 ，空气边界层导度为0.5molm-2s-1
解：根据水汽扩散方程 Fv?gv(Cvs?Cva) （1） 其中，gv为水汽扩散的导度，Cvs为水汽扩散表面的水汽浓度，Cva为空气水汽浓度。 30℃时饱和空气水汽压：
?bTa??17.502?30?es(Ta)?aexp??0.611?exp????4.242(kPa) （2）
?30?240.97??Ta?c?随意编辑
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水汽扩散表面的水汽浓度为：
Cvs?es(Ta)4.242??0.0419(mol/mol) （3） Pa101.3空气水汽浓度为：
Cva?ea1??0.0099(mol/mol) （4） Pa101.3土壤水汽扩散导度为：
gvs?10.03??0.006(molm?2s?1)111115???? （5） ggggg所以，水汽扩散的导度为：
gv?111?gvsga?111?0.0060.5?0.0059(molm?2s?1) （6）
所以土壤的水分损失：
Fv?gv(Cvs?Cva)=0.0059?（0.0419?0.0099）=0.000189(molm?2s?1) （7）
2、通过野外实验观测获得冬小麦冠层温度为27℃，空气温度为30℃，空气相对湿度为0.2，冠层气孔导度为250mmolm-2s-1，2m高处风速为3ms-1，求叶片的水分损失速率。已知冬小麦冠层高度为80cm。
解：根据水汽扩散方程： Fv?gv(Cvs?Cva) （1） 其中，gv为水汽扩散的导度，Cvs为水汽扩散表面的水汽浓度，Cva为空气水汽浓度。
gv?111?gcga （2）
其中，gc为气孔导度，ga为空气动力学导度。 空气动力学导度：
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?u(z)k2?0.412?41.4?3?2?1ga???2.45(molms) （3） 22{ln[(z?d)z0]}{ln[(2?0.65h)/0.1h]}所以水汽扩散导度为：
gv?111?gcga?111?0.252.45?0.23(molm?2s?1) （4）
由 es(27)?0.611?exp?水汽扩散表面的水汽浓度：
?17.502?27???3.565(kPa) 得：
?240.97?27?Cvs?es(27)3.565??0.035(mol/mol) （5） Pa101.3?17.502?30???4.242(kPa) 得：
240.97?30??由 es(30)?0.611?exp?ea?hr?es(30)?0.2?4.242?0.85(kPa) （6）
所以，空气中的水汽浓度：
Cva?ea0.85??0.0084(mol/mol) （7） Pa101.3所以叶片的水分损失速率：
Fv?gv(Cvs?Cva)?0.23?(0.035?0.0084)?0.006118(molm?2s?1) （8）
3、接上题，假定热量传输的空气动力学导度与水汽传输的空气动力学导度一样，求叶片与大气之间的热量交换（热通量）。
解：热量交换方程为： H?gHcp(Ts?Ta) （1） 其中gH为冠层表面与空气之间热量交换的导度，Ts为冠层表面温度，Ta为空气温度，cp为空气的定压比热。
忽略叶片表面的边界层导度，有：
gH?ga?2.45(molm?2s?1) （2）
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陆地表层系统野外实验原理与方法
