Termodinâmica da Atmosfera

Apresentação em tema: "Termodinâmica da Atmosfera"— Transcrição da apresentação:

1 Termodinâmica da Atmosfera
WALLACE, J. M. e HOBBS, P. V., 1977, Atmospheric Science: an Introductory Survey, Academic Press, Inc., New York, EUA

2 Lei dos Gases

3 Lei dos Gases

4 Lei dos Gases Temperatura Virtual

5 Equilíbrio Hidrostático
Equação Hidrostática p(0) = 1013 hPa

6 Geopotencial  Geopotencial Altura geopotencial Z

7 Equação Hipsométrica Altura de escala

8 Primeira Lei da Termodinâmica

9 Lei de Joule Se gás se expande sem realizar trabalho externo (sem uma câmera vazia, por exemplo) e sem absorver ou liberar calor, a temperatura do gás não muda (energia cinética das moléculas é constante). Por outro lado, se dq=0 e dw=0, então du=0. Então, como u=ec+ep, u e ec constantes implicam em ep constante, mesmo mudando o volume. A energia interna de um gás ideal independe do volume se a temperatura é constante, ou seja, a energia interna depende apenas da temperatura.

10 Calores Específicos Se dq é dado para uma unidade de massa de material e, por conseqüência, a temperatura aumenta de T para T+dT, sem troca de fase. dq/dT = calor específico

11 Calores Específicos

12 Calores Específicos

13 Entalpia Se calor é adicionado a pressão constante:

14 Entalpia Para parcela de ar se movendo em atmosfera hidrostática, a quantidade (h+) é constante em um processo adiabático.

15 Calor Latente Calor fornecido sem alteração de temperatura  aumento da energia interna está associado a mudança na configuração das moléculas = mudança de fase. Calor latente de derretimento, a pressão e temperatura normal = calor necessário para converter uma unidade de massa de sólido para líquido sem alteração de temperatura = calor latente de fusão=3, J.kg-1. Calor latente de evaporação=calor latente de condensação=2,5.106 J.kg-1. Ponto (temperatura) para derreter e ferver depende da pressão e calor latente de fusão e evaporação variam com a temperatura.

16 Processos Adiabáticos
Mudança de estado = variação de pressão, temperatura ou volume, sem subtração ou adição de calor  adiabática. Transformação isotérmica AB é menos inclinada que a transformação adiabática AC, porque na compressão adiabática aumenta u e logo T.

17 Parcela de Ar Dimensões infinitesimais;
Termicamente isolada do ambiente, de maneira que a temperatura varia adiabaticamente; Está sempre na mesma pressão que o ambiente e em equilíbrio hidrostático; Move-se lentamente, de maneira que sua energia cinética é uma pequena fração da energia total.

18 Variação Adiabática (lapse rate)

19 Temperatura Potencial
É a temperatura que a parcela de ar teria se fosse expandida ou comprimida adiabaticamente de sua pressão e temperatura até a pressão padrão po, que é geralmente de 1000 hPa.

20 Vapor de Água no Ar

21 Pressão de Vapor de Saturação
Saturação, sobre uma superfície plana de água pura, é a condição de equilíbrio entre a evapo-ração e a condensação. Similarmente, pode-se definir saturação sobre gelo ou sobre uma superfície curva. Equação Clausius-Clapeyron

22 Vapor de Água no Ar

23 Vapor de Água no Ar

24 Variação Adiabática Saturada

25 Temperatura Potencial Equivalente

26 Temperatura Potencial Equivalente

27 Estabilidade Estática

28 Estabilidade Estática

29 Estabilidade Estática

30 Estabilidade Condicional

31 Estabilidade Condicional