ATMO336 - Toamna 2015
Următoarea secțiune de material se referă la apa din atmosferă. Vom începe prin a descrie fizica din spatele proceselor importante de evaporare și condensare. Vor fi explicate conceptele de umiditate relativă și temperatura punctului de rouă. Vom arăta apoi modul în care combinația dintre temperatura aerului, umiditatea și vânturile se referă la confortul sau disconfortul uman și la ceea ce se înțelege prin temperatura frigului și indicele de căldură. În continuare va fi descris procesul de formare a norilor. Acest lucru ne va conduce la o dezvoltare severă a vremii, deoarece căldura eliberată pe măsură ce se formează nori oferă o mare parte din energie pentru furtuni, tornade și uragane.
Apa este singura substanță care există în toate cele trei stări de fază (gaz, lichid și solid) la temperaturile găsite pe Pământ. Concentrația de vapori de apă invizibili gazoși variază foarte mult de la un loc la altul și din când în când. În locații tropicale calde, aproape de suprafață, vaporii de apă pot reprezenta până la 4% din gazele atmosferice. În regiunile polare reci, există doar o cantitate mică.
Vaporii de apă sunt extrem de importanți în atmosferă din mai multe motive. Câteva dintre aceste motive includ:
- Vaporii de apă se transformă în particule de nor lichide și solide care cresc și cad pe Pământ ca precipitații.
- Când vaporii de apă se condensează în formarea norilor, se numesc cantități mari de căldură căldură latentă este eliberat în atmosferă. Căldura latentă este o sursă importantă de energie în dezvoltarea furtunilor și a uraganelor.
- Vaporii de apă absoarbe puternic radiațiile infraroșii, făcându-l un gaz important în echilibrul căldură-energie al Pământului. De fapt, vaporii de apă sunt cel mai mare factor care contribuie la efectul de seră pe Pământ.
Schimbări de fază ale apei
Diagrama de mai jos arată energia care trebuie absorbită sau eliberată pentru ca substanța apă să schimbe faza. Fazele unui material sunt solide, lichide și gazoase. Vaporii de apă au cea mai mare energie internă pe gram de apă, urmată de apă lichidă și apoi de gheață. Orice schimbare de fază de la o stare de energie internă mai mică la una superioară necesită adăugarea de energie, în timp ce orice schimbare de fază de la o stare de energie internă mai mare la una mai mică implică o eliberare de energie. (Vezi Figura E) Se numește energia care trebuie adăugată sau eliminată din apă pe măsură ce schimbă fazele căldură latentă. Căldura latentă absorbită sau eliberată de apă este necesară deoarece moleculele de apă trebuie să își schimbe modelele de legătură chimică și energia internă pentru a schimba faza. Astfel, căldura latentă se referă doar la energia care trebuie adăugată sau îndepărtată din apă pentru a provoca modificări de fază. Căldura latentă nu face ca temperatura apei să se schimbe, ci doar faza. Se numește energie care este utilizată pentru a modifica temperatura măsurată a unei substanțe, dar nu și faza acesteia căldură sensibilă. De exemplu, creșterea temperaturii apei lichide de la 20 ° C la 30 ° C necesită adăugarea de căldură sensibilă și scăderea temperaturii apei lichide de la 30 ° C la 20 ° C necesită eliminarea căldurii sensibile.