Termodinamica Atmosferei

Extras din referat Cum descarc?

Caldura patrunde si paraseste atmosfera in mai multe moduri diferite,ca urmare a acestui proces are loc de obicei o incalzire sau racire a aerului.De exemplu,radiatia solara incalzeste atmosfera,iar racirea acesteia este de obicei un rezultat al absortiei si emisiei de radiatie terestra.
Intr-un altfel de proces aerul pluteste,se ridica si se extinde impotriva presiunii scazute inconjuratorare,iar in timp ce se extinde se raceste.Aerul care se scufunda este incalzit de acelasi proces in mod invers.
Iar intr-un alt fel de proces,cantitati mari de caldura sunt antrenate sau absorbite in interiorul unor mari suprafete de aer,in timp ce apa continuta de aceste mase isi schimba starea de agregare.
De exemplu,caldura ce este degajata in timpul formarii norilor,caldura latenta a evapotranspiratiei(latenta in momentul in care a fost absorbita,atunci cand apa a fost evaporata ultima oara)este eliberata si risipita printre micile picaturi de apa din interiorul formatiunilor meteorologice.
In capitolul de fata analizam detaliat cum au loc schimbarile de temperatura produse in acest fel au legatura cu procesele fizice in desfasurare.In acest scop folosim unele dintre tehnicile si rezultatele stiintei numite:'Termodinamica',un domeniu care s-a dezvoltat in ultimele doua secole de la un numar mic de speculatii despre natura temperaturii si caldurii pana la o ramura puternica si sofisticata a fizicii,intradevar una din pietrele sale de temelie.In timpul dezvoltarii sale termodinamica a evoluat subtil,precis si riguros printr-o abordare logica care a fost descrisa pe larg in capitolele anterioare,dar care nu este reprodusa aici.In aceasta lucrare anumite concepte termodinamice de baza sunt aplicate componentelor atmosferei in detalii suficiente pentru a clarifica procesele fizice in desfasurare si a justifica anumite relatii folositoare.
Legea 1(intai) a termodinamicii
Pentru a descrie comportamentul termic al unei mase tipice de aer,trebuie sa intelegem raspunsul acesteia la injectarea sau inlaturarea caldurii si de asemenea expansiunea sau compresia masei de aer.Avem nevoie sa cunoastem schimburile de caldura,temperatura si volum din aceasta;cu ajutorul unei forme a primei legi a termodinamicii,care este potrivita sub o anumita forma pentru a descrie comportamentul unei mase ideale de aer: 
dQ=CvdT+pdVol (5.1)
unde dQ reprezinta un foarte mic impuls de caldura(de la lumina solara de exemplu),dT este o mica forma de variatie a temperaturii,si dVol este o foarte mica crestere in volumul masei de aer.
Primul termen din partea dreapta a ecuatiei reprezinta cantitatea de caldura introdusa care este folosita pentru a mari'energia interna'a masei de aer(energia cinetica a moleculelor sale aflate intr-o miscare aleatorie,in care temperatura este masurata).
Acest termen este proportional cu cresterea temperaturii si cu constanta de proportionalitate C, este prin definitie'capacitatea specifica a caldurii'aerului la un 'volum constant'asa cum se intampla in cazul special in care dVol este egal cu zero.Valoarea lui Cv,pentru aerul uscat prin intermediul turbosferei este apropiata de 717JK?1oKg?1,care semnifica faptul ca numarul de juli de caldura introdusi trebuie sa incalzeasca 1Kg de aer cu 1oC cand volumul de aer este pastrat constant.
Cel de al doilea termen din dreapta ecuatiei (5.1)reprezinta cantitatea de caldura introdusa care este folosita pentru a influenta aerul ce inconjoara masa in timp ce acesta se extinde.Acesta este proportional cu expansiunea si cu presiunea interna 'p' a masei de aer,care in conditii terestre este efectiv egala cu presiune inconjuratuare;din motive tratate in capitolul 4.3.
Rezultatul ecuatiei (5.1) ne reaminteste ca introducerea caldurii in masa de aer este impartita intre cele doua procese principale studiate:incalzirea si expansiunea.
Egalitatea exprimata mai sus este un exemplu al'principiului conservarii energiei'despre care se crede ca se poate aplica in orice circumstanta.Oricum,orice exemplu particular al acestuia ,cum este cel din ecuatia (5.1),este valabil in toate situatiile in care scufundarile si transformarile de energie au loc.Din fericire.schema foarte simpla reprezentata prin ecuatia(5.1)este valabila pentru mai multe procese foarte importante cu o mare acuratete.
Asa cum in ecuatia de stare a aerului din capitolul 4.1 volumul masei de aer Vol nu este potrivit pentru un gaz liber expansiv asa cum este aerul si din aceasta cauza este inlocuit cu reciproca densitatii aerului,pentru care este egala numeric,din momentul in care consderam aceleasi mase de aer.Cand acest lucru este efectuat,iar variatiile densitatii rezultate'dp'sunt inlocuite folosind ecuatia de mai sus vom obtine relatia:
dQ=CpdT-1/pdp (5.2)
Consderand cazul special in care presiunea mica dp are valoarea 0 putem demonstra ca Cp este capacitatea specifica caldurii aerului la o presiune constanta.In conformitate cu formula (5.1)Cp este mai mare decat Cv,datorita constantei specifice a gazului R,
Cp=Cv+R si care provine din valoarea termenilor din partea dreapta a relatiei din care reiese ca Cp pentru aer uscat in turbosfera are valoarea 1004JoK?1 o valoare care de obicei este rotunjita la 1000.Strict vorbind,capacitatea diferita a caldurii vaporilor de apa face ca valoarea Cp-ului pentru aerul umed sa fie foarte putin diferita de a acestuia pentru aer uscat,dar diferenta este atat de mica in cele mai multe cazuri incat pentru aerul uscat poate fi aplicata in turbosfera,netinandu-se seama de umiditate.Asa cum se va arata in mai multe din capitolele urmatoare Cp se aplica mult mai des decat ar parea potrivit la prima vedere,si este in general mai folositor decat Cv.
Incalzirea si racirea izobarica 
De cele mai multe ori incalzirea si racirea atmosferei are loc in timp ce presiunea aerului este stabila sau aproape de aceasta stare.De exemplu incalzirea stratului superior al atmosferei planetare,in timpul zilei si racirea sa in timpul noptii au loc la presiuni determinate de greutatea atmosferei superioare,iar aceste se schimba foarte putin de obicei in putinele ore in care incalzirea persista;si datorita naturii libere a atmosferei incalzirea sau racirea schimba presiunea aerului in modul in care,de exemplu aerul ar fi prins in o cutie rigida(inchisa).
De sigur,incalzirea ar putea produce convectie,asociata cu schimbari semnificante in presiunea maselor de aer in timp ce acesta se ridica sau cad prin aerul inconjurator;dar si in acest caz schimbarile individuale de presiune pot fi ignorate daca alegem spre studiu o masa de aer suficient de mare pentru a contine in totalitate o adancime a stratului convectiv.
Ecuatia(5.2)devine potrivita pentru a studia procesele izobarice,atunci cand termenul care il contine pe dp este 0.Primul termen din partea dreapta a ecuatiei(CpdT)poate determina in acest caz relatiile dintre schimbul de caldura si temperatura,dar poate fi folosit si pentru a estima schimbarile de temperatura din castigurile sau pierderile de caldura cunoscute,sau invers:
dQ=Cp dT
Aceasta se aplica si pentru o fasie finita de aer incastrata(izolata)de restul atmosferei,desi pare a fi o complicatie atunci cand fasia se extinde si foloseste o parte din energia utilizata pentru a ridica propriul ei centru de greutate.Un studiu complet arata ca aceasta complicatie este iluzorie iar relatia simplanu isi pierde valoarea.
Pentru a analiza incalzirea sau racirea izobarica a unei mase de aer M,mai de graba decat a unui bloc de aer,trebuie sa folosim formula:
dQ=MCp dT.
Sa lucram pe un exemplu care ne poate arata relevanta meteorologica a acestei foarte simple relatii.Intr-o dimineata insorita,pe suprafata uscatului,se poate constata deseori ca temperatura aerului aproape de sol creste cu cateva grade pe ora in decursul mai multor ore ca urmare a incalzirii solare.Observatiile in adancime demonstreza ca stratul incalzit masoara deseori 300m(fig 5.2)Ce cantitate de caldura trebuie introdusa pentru a obtine o rata de incalzire egala pentru aceasta


Fisiere in arhiva (1):

  • Termodinamica atmosferei.doc

Imagini din acest proiect Cum descarc?

Promoție: 1+1 gratis

După plată vei primi prin email un cod de download pentru a descărca gratis oricare alt referat de pe site.Vezi detalii.


Descarcă aceast referat cu doar 4 € (1+1 gratis)

Simplu și rapid în doar 2 pași: completezi adresa de email și plătești. După descărcarea primului referat vei primi prin email un alt cod pentru a descărca orice alt referat.

1. Numele, Prenumele si adresa de email:

Pe adresa de email specificata vei primi link-ul de descarcare, nr. comenzii si factura (la plata cu cardul). Daca nu gasesti email-ul, verifica si directoarele spam, junk sau toate mesajele.

2. Alege modalitatea de plata preferata:


* La pretul afisat se adauga 19% TVA, platibil in momentul achitarii abonamentului / incarcarii cartelei.

Hopa sus!