Atmosfer Termodinamiği
Termodinamik yasalarının havaya uygulanmasıyla sıcaklık, basınç, nem ve dikey hareketlerin enerjisini yöneten bir alandır.
Tanım
Atmosfer termodinamiği, atmosfer fiziğinin, havanın ve su buharının durumunu, enerjisini ve faz dönüşümlerini tanımlamak amacıyla termodinamik yasalarını uygulayan bir dalıdır.
Kapsam
Bu kapsam, kuru ve nemli havanın termodinamik davranışını içermektedir: gaz yasaları ve hidrostatik denge, yükselen ve alçalan hava kütlelerine uygulanan birinci yasa, adyabatik süreçler ve sıcaklık düşüş oranları, suyun faz değişimlerinin termodinamiği, statik kararlılık ve konveksiyonun enerjisi ile atmosferik sondajları analiz etmek için kullanılan grafiksel termodinamik diyagramlar bu alanda incelenmektedir.
Alt konular
Temel sorular
- Yükselen bir hava kütlesi nasıl soğur ve nem bu hızı nasıl değiştirir?
- Atmosferin dikey harekete direnç gösterip göstermediğini veya onu destekleyip desteklemediğini ne belirler?
- Konveksiyon için mevcut enerji, bir sıcaklık ve nem profilinden nasıl teşhis edilir?
Temel kuramlar
- Hava Kütlelerine Uygulanan Birinci Yasa
- Bir hava kütlesini termodinamik bir sistem olarak ele almak, sıcaklık değişimlerini genleşme sırasında yapılan iş ve yoğuşma ile salınan gizli ısı ile ilişkilendirerek kuru ve nemli adyabatik sıcaklık düşüş oranlarını vermektedir.
- Kararlılığın Hava Kütlesi Kuramı
- Yer değiştiren bir hava kütlesinin sıcaklığını çevresiyle karşılaştırmak, kaldırma kuvvetini ve dolayısıyla statik kararlılığı belirler; bu da konveksiyonu teşhis etmenin temelini oluşturmaktadır.
Mekanizmalar
Hava, ideal gaz yasasına büyük ölçüde uymaktadır ve dikey basınç yapısı hidrostatik dengeyi takip etmektedir. Bir hava kütlesi yükseldiğinde, doygunluğa ulaşana kadar kilometre başına yaklaşık 9.8 santigrat derecelik kuru adyabatik hızda genleşir ve soğur; doygunluktan sonra ise gizli ısı salınımı, soğumayı nemli adyabatik hıza düşürmektedir. Bir hava kütlesinin sıcaklığı ile çevresinin sıcaklığı arasındaki fark, onun kaldırma kuvvetini belirleyerek dikey yer değiştirmelerin sönümlenip sönümlenmeyeceğini veya güçlendirilip güçlendirilmeyeceğini kontrol etmektedir.
Klinik önem
Termodinamik akıl yürütme, fırtınaların ve şiddetli konveksiyonun tahmin edilmesinin, model fiziğinin oluşturulmasının ve radyosonda sondajlarının yorumlanmasının temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Atmosfer termodinamiği, on dokuzuncu yüzyılın sonları ve yirminci yüzyılın başlarında Hertz, von Bezold ve Normand'ın klasik termodinamiği nemli havaya uygulayarak adyabatik diyagramı ve konvektif analizin merkezinde yer alan eşdeğer potansiyel sıcaklık kavramını ortaya koymalarıyla olgunlaşmıştır.
Öne çıkan isimler
- Craig Bohren
- Julio Iribarne
İlgili konular
Temel eserler
- bohren1998
- iribarne1981
Sıkça sorulan sorular
- Yükselen hava, çevresine ısı kaybetmeden neden soğur?
- Yükselen bir hava kütlesi, çevresindeki daha düşük basınca karşı genleşir, iş yapar ve iç enerjiyi işe dönüştürür; bu nedenle, ısı alışverişi olmasa bile sıcaklığı adyabatik olarak düşer.