Processos Adiabáticos Secos e Úmidos

Como as parcelas de ar não saturadas e saturadas mudam de temperatura à medida que sobem ou descem sem trocar calor com o ambiente.

Definition

Um processo adiabático é uma mudança no estado de uma parcela de ar sem troca de calor com o ambiente; é seco quando o ar está insaturado e úmido quando a condensação libera calor latente durante a ascensão.

Scope

Abrange a taxa de lapso adiabático seco, a taxa de lapso adiabático saturado ou úmido, a temperatura potencial e a temperatura potencial equivalente como quantidades conservadas, o nível de condensação por levantamento e o papel da liberação de calor latente na modificação do resfriamento da parcela.

Core questions

• Por que a taxa de lapso adiabático seco tem um valor fixo de cerca de 9,8 graus Celsius por quilômetro?
• Como a liberação de calor latente reduz a taxa de resfriamento da ascensão saturada?
• Quais quantidades termodinâmicas são conservadas durante o movimento adiabático?

Key theories

Taxas de lapso adiabático

A aplicação da primeira lei a uma parcela em ascensão adiabática produz uma taxa de lapso seca constante, e a adição de liberação de calor latente na saturação produz uma taxa de lapso úmida menor e dependente da temperatura.

Mechanisms

À medida que uma parcela insaturada sobe, ela se expande e resfria à taxa adiabática seca definida pela gravidade e pelo calor específico do ar. A temperatura potencial, a temperatura que uma parcela teria se fosse levada adiabaticamente a uma pressão de referência, é conservada na ascensão seca. Uma vez que a parcela atinge a saturação no nível de condensação por levantamento, a condensação libera calor latente que compensa parcialmente o resfriamento por expansão, de modo que a taxa adiabática úmida é menor e varia com a temperatura; a temperatura potencial equivalente é conservada através deste processo úmido.

Clinical relevance

Os conceitos adiabáticos são usados para estimar a altura da base das nuvens, prever o resfriamento e aquecimento convectivo e rastrear massas de ar em diagramas termodinâmicos.

History

A distinção entre processos adiabáticos secos e pseudo-adiabáticos úmidos e a quantidade conservada de temperatura potencial equivalente foram desenvolvidas por von Bezold e Normand por volta da virada do século XX e permanecem fundamentais para a meteorologia convectiva.

Key figures

• Wilhelm von Bezold
• Craig Bohren

Seminal works

• bohren1998
• iribarne1981

Frequently asked questions

Por que a taxa de lapso adiabático úmido é menor do que a taxa seca?

Quando o ar saturado sobe, o vapor de água condensa e libera calor latente, compensando parcialmente o resfriamento da expansão, de modo que o ar saturado resfria mais lentamente com a altura do que o ar seco.