กระบวนการอะเดียแบติกแบบแห้งและแบบชื้น

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของกลุ่มก้อนอากาศที่ไม่อิ่มตัวและอิ่มตัวขณะลอยขึ้นหรือลดลงโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม

Definition

กระบวนการอะเดียแบติกคือการเปลี่ยนแปลงสถานะของกลุ่มก้อนอากาศโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม โดยจะเรียกว่าแบบแห้งเมื่ออากาศไม่อิ่มตัว และแบบชื้นเมื่อการควบแน่นปลดปล่อยความร้อนแฝงระหว่างการลอยขึ้น

Scope

ครอบคลุมอัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติกแบบแห้ง, อัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติกแบบอิ่มตัวหรือแบบชื้น, อุณหภูมิศักย์และอุณหภูมิศักย์สมมูลในฐานะปริมาณที่อนุรักษ์ไว้, ระดับการควบแน่นจากการยกตัว, และบทบาทของการปลดปล่อยความร้อนแฝงในการปรับเปลี่ยนการเย็นตัวของกลุ่มก้อนอากาศ

Core questions

• เหตุใดอัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติกแบบแห้งจึงมีค่าคงที่ประมาณ 9.8 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร?
• การปลดปล่อยความร้อนแฝงช่วยลดอัตราการเย็นตัวของการลอยขึ้นแบบอิ่มตัวได้อย่างไร?
• ปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ใดบ้างที่ถูกอนุรักษ์ไว้ระหว่างการเคลื่อนที่แบบอะเดียแบติก?

Key theories

อัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติก

การประยุกต์ใช้กฎข้อที่หนึ่งกับกลุ่มก้อนอากาศที่ลอยขึ้นแบบอะเดียแบติกให้ผลลัพธ์เป็นอัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบแห้งที่คงที่ และการเพิ่มการปลดปล่อยความร้อนแฝงเมื่อถึงจุดอิ่มตัวให้ผลลัพธ์เป็นอัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบชื้นที่น้อยกว่าและขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

Mechanisms

เมื่อกลุ่มก้อนอากาศที่ไม่อิ่มตัวลอยขึ้น มันจะขยายตัวและเย็นลงด้วยอัตราอะเดียแบติกแบบแห้ง ซึ่งกำหนดโดยแรงโน้มถ่วงและความร้อนจำเพาะของอากาศ อุณหภูมิศักย์ ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่กลุ่มก้อนอากาศจะมีหากถูกนำมายังความดันอ้างอิงแบบอะเดียแบติก จะถูกอนุรักษ์ไว้ในการลอยขึ้นแบบแห้ง เมื่อกลุ่มก้อนอากาศถึงจุดอิ่มตัวที่ระดับการควบแน่นจากการยกตัว การควบแน่นจะปลดปล่อยความร้อนแฝงที่ชดเชยการเย็นตัวจากการขยายตัวบางส่วน ดังนั้นอัตราอะเดียแบติกแบบชื้นจึงมีค่าน้อยกว่าและแปรผันตามอุณหภูมิ อุณหภูมิศักย์สมมูลจะถูกอนุรักษ์ไว้ตลอดกระบวนการแบบชื้นนี้

Clinical relevance

แนวคิดอะเดียแบติกถูกนำมาใช้ในการประมาณความสูงฐานเมฆ, การพยากรณ์การเย็นตัวและการอุ่นขึ้นแบบพาความร้อน, และการติดตามมวลอากาศบนแผนภาพอุณหพลศาสตร์

History

ความแตกต่างระหว่างกระบวนการอะเดียแบติกแบบแห้งและแบบชื้นแบบเสมือนอะเดียแบติก และปริมาณที่อนุรักษ์ไว้คืออุณหภูมิศักย์สมมูล ได้รับการพัฒนาโดย von Bezold และ Normand ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 และยังคงเป็นรากฐานสำคัญของอุตุนิยมวิทยาการพาความร้อน

Key figures

• Wilhelm von Bezold
• Craig Bohren

Seminal works

• bohren1998
• iribarne1981

Frequently asked questions

เหตุใดอัตราการลดลงของอุณหภูมิแบบอะเดียแบติกแบบชื้นจึงน้อยกว่าอัตราแบบแห้ง?

เมื่ออากาศอิ่มตัวลอยขึ้น ไอน้ำจะควบแน่นและปลดปล่อยความร้อนแฝง ซึ่งช่วยชดเชยการเย็นตัวจากการขยายตัวบางส่วน ดังนั้นอากาศอิ่มตัวจึงเย็นตัวช้ากว่าอากาศแห้งเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น