वायुमंडलीय ऊष्मागतिकी

वायु पर ऊष्मागतिकी के नियमों का अनुप्रयोग, जो तापमान, दबाव, नमी और ऊर्ध्वाधर गतियों की ऊर्जा को नियंत्रित करता है।

Definition

वायुमंडलीय ऊष्मागतिकी वायुमंडलीय भौतिकी की वह शाखा है जो वायु और जल वाष्प पर ऊष्मागतिकी के नियमों को लागू करती है ताकि उनकी अवस्था, ऊर्जा और प्रावस्था परिवर्तनों का वर्णन किया जा सके।

Scope

यह क्षेत्र शुष्क और नम वायु के ऊष्मागतिक व्यवहार को शामिल करता है: गैस नियम और हाइड्रोस्टैटिक संतुलन, आरोही और अवरोही पार्सल पर लागू पहला नियम, रुद्धोष्म प्रक्रियाएं और ह्रास दरें, जल के प्रावस्था परिवर्तनों की ऊष्मागतिकी, स्थैतिक स्थिरता और संवहन की ऊर्जा, और वायुमंडलीय ध्वनि-मापन का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ग्राफिकल ऊष्मागतिक आरेख।

Sub-topics

• वायुमंडलीय स्थिरता और संवहन
• नम और शुष्क रुद्धोष्म प्रक्रियाएँ
• ऊष्मागतिकीय आरेख
• जल वाष्प और आर्द्रता

Core questions

• एक बढ़ती हुई वायु पार्सल कैसे ठंडी होती है, और नमी इस दर को कैसे बदलती है?
• क्या निर्धारित करता है कि वायुमंडल ऊर्ध्वाधर गति का विरोध करता है या उसका पक्ष लेता है?
• तापमान और आर्द्रता प्रोफ़ाइल से संवहन के लिए उपलब्ध ऊर्जा का निदान कैसे किया जाता है?

Key theories

वायु पार्सल पर लागू पहला नियम

एक वायु पार्सल को एक ऊष्मागतिक प्रणाली के रूप में मानने से उसके तापमान परिवर्तनों को विस्तार के दौरान किए गए कार्य और संघनन द्वारा जारी गुप्त ऊष्मा से संबंधित किया जाता है, जिससे शुष्क और नम रुद्धोष्म ह्रास दरें प्राप्त होती हैं।

स्थिरता का पार्सल सिद्धांत

एक विस्थापित पार्सल के तापमान की उसके पर्यावरण से तुलना करने पर उत्प्लावकता और इस प्रकार स्थैतिक स्थिरता निर्धारित होती है, जो संवहन के निदान का आधार है।

Mechanisms

वायु आदर्श गैस नियम का बारीकी से पालन करती है, और इसकी ऊर्ध्वाधर दबाव संरचना हाइड्रोस्टैटिक संतुलन का अनुसरण करती है। जैसे-जैसे एक पार्सल ऊपर उठता है, यह फैलता है और संतृप्ति तक लगभग 9.8 डिग्री सेल्सियस प्रति किलोमीटर की शुष्क रुद्धोष्म दर पर ठंडा होता है, जिसके बाद गुप्त ऊष्मा का उत्सर्जन शीतलन को नम रुद्धोष्म दर तक कम कर देता है। एक पार्सल के तापमान और उसके परिवेश के तापमान के बीच का अंतर उसकी उत्प्लावकता को निर्धारित करता है, यह नियंत्रित करता है कि ऊर्ध्वाधर विस्थापन मंद होते हैं या प्रवर्धित होते हैं।

Clinical relevance

ऊष्मागतिक तर्क गरज के साथ तूफान और गंभीर संवहन के पूर्वानुमान, मॉडल भौतिकी के निर्माण और रेडियोसोंडे ध्वनि-मापन की व्याख्या का आधार है।

History

वायुमंडलीय ऊष्मागतिकी उन्नीसवीं सदी के अंत और बीसवीं सदी की शुरुआत में परिपक्व हुई जब हर्ट्ज़, वॉन बेज़ोल्ड और नॉर्मंड ने नम वायु पर शास्त्रीय ऊष्मागतिकी को लागू किया, जिससे रुद्धोष्म चार्ट और समतुल्य संभावित तापमान की अवधारणा का निर्माण हुआ जो अभी भी संवहन विश्लेषण के लिए केंद्रीय है।

Key figures

• Craig Bohren
• Julio Iribarne

Seminal works

• bohren1998
• iribarne1981

Frequently asked questions

बढ़ती हुई वायु अपने परिवेश में ऊष्मा खोए बिना भी ठंडी क्यों होती है?

एक बढ़ती हुई पार्सल कम आसपास के दबाव के विरुद्ध फैलती है, कार्य करती है और आंतरिक ऊर्जा को कार्य में परिवर्तित करती है, इसलिए ऊष्मा विनिमय के बिना भी उसका तापमान रुद्धोष्म रूप से गिरता है।