l
  • Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Temat nie został wyczerpany?
    Zapraszamy na Forum Naukowy.pl
    Jeśli posiadasz konto w serwisie Facebook rejestracja jest praktycznie automatyczna.
    Wystarczy kilka kliknięć.

    Gradient suchoadiabatyczny

    Przeczytaj także...
    Mechanika płynów (ang. fluid mechanics) - dział mechaniki ośrodków ciągłych zajmujący się analizą ruchu płynów. Przez płyny rozumie się tutaj zarówno ciecze jak i gazy. Rozwiązaniem zagadnień mechaniki płynów zwykle jest określenie własności płynu (takich jak gęstość, temperatura) i własności danego przepływu (podanie pola prędkości, ciśnienia), w zależności od współrzędnych przestrzennych i czasu.Pierwsza zasada termodynamiki – jedno z podstawowych praw termodynamiki, jest sformułowaniem zasady zachowania energii dla układów termodynamicznych. Zasada stanowi podsumowanie równoważności ciepła i pracy oraz stałości energii układu izolowanego.
    Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub Ew) w termodynamice – całkowita energia układu będącą sumą: energii potencjalnej i kinetycznej makroskopowych części układu, energii kinetycznej cząsteczek, energii potencjalnej oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych, etc.

    Gradient adiabatyczny - wielkość używana w dziedzinach nauk stosujących mechanikę płynów, m.in. w meteorologii, oceanografii czy astrofizyce (konwekcja). Jest uwzględniana w wybranych modelach zjawisk zachodzących przy założeniu, że cząstka próbna (próbny element płynu) jest termicznie odizolowana, a zmiany temperatury cząstki zależą tylko od wewnętrznych procesów, takich jak zmiana objętości elementu próbnego czy przemiana fazowa. W modelu tym przemieszczający się element próbny nie wymienia energii wewnętrznej z otoczeniem (przemiana adiabatyczna), co niekoniecznie musi być prawdą w realnych procesach.

    Kilometr (symbol: km) – powszechnie stosowana wielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Dokładniej, kilometr to 1000 metrów. Stowarzyszona i dość często używana jednostka powierzchni to kilometr kwadratowy (symbol: km²), a objętości – kilometr sześcienny (symbol: km³).Gradient – w analizie matematycznej, a dokładniej rachunku wektorowym, pole wektorowe wskazujące kierunki najszybszych wzrostów wartości danego pola skalarnego w poszczególnych punktach, przy czym moduł (długość) każdej wartości wektorowej jest równy szybkości wzrostu. Wektor przeciwny do gradientu nazywa się często antygradientem.

    Gradient temperatury z wysokością jest zdefiniowany jako: \gamma = -\frac{T_2 - T_1}{z_2 - z_1}

    gdzie:

  • γ - gradient temperatury,
  • T - temperatura,
  • z - wysokość.
  • Przy założeniu adiabatyczności procesów w atmosferze gradient ten nazywany jest gradientem adiabatycznym. Ogólnie mówiąc gradient temperatury może mieć też składowe poziome.

    Konwekcja – proces przekazywania ciepła związany z makroskopowym ruchem materii w gazie, cieczy bądź plazmie, np. powietrzu, wodzie, plazmie gwiazdowej. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym.Objętość właściwa – objętość zajmowana w dowolnych warunkach przez substancję o masie 1 kg, wyrażona w metrach sześciennych na kilogram. Jest odwrotnością gęstości i wyraża się wzorem

    Stałe określane dla atmosfery[ | edytuj kod]

    W wyniku zmiany wysokości cząstki próbnej powietrza zmienia się jego ciśnienie, w wyniku czego zmienia się jej temperatura. W meteorologii wprowadza się teoretyczne stałe określające gradient temperatury podczas zmiany wysokości cząstki powietrza w określonych warunkach. Zakłada się adiabatyczność procesu czyli, że nie ma żadnej wymiany ciepła z otoczeniem, np. promieniowania cząstki, pochłanianie promieniowania otoczenia lub słonecznego.

    Równowaga hydrostatyczna (równowaga dynamiczna) – stan równowagi materii, kiedy siła grawitacji jest zrównoważona przez siłę gradientu ciśnienia, działającą w odwrotnym kierunku.Przemiana adiabatyczna (Proces adiabatyczny) – proces termodynamiczny, podczas którego izolowany układ nie nawiązuje wymiany ciepła, lecz całość energii jest dostarczana lub odbierana z niego jako praca. Przemianę tę można zrealizować dzięki użyciu osłon adiabatycznych lub wówczas, gdy proces zachodzi na tyle szybko, że przepływ ciepła nie zdąży nastąpić.

    Gradient suchoadiabatyczny[ | edytuj kod]

    Gradient suchoadiabatyczny jest zmianą temperatury cząstki powietrza podczas wznoszenia lub opadania przy założeniu, że woda (para wodna) zawarta w cząstce nie zmienia stanu skupienia. Gradient suchoadiabatyczny w atmosferze Ziemi wynosi 9,8 °C/km (3 °C/1000 stóp (304 m)).

    Cząstka próbna lub skrótowo cząstka, objętość próbna to w meteorologii (w mechanice płynów) wyizolowana objętość płynu, która przemieszcza się w powietrzu zachowując lub zmieniając określajace ją parametry. Parametry określające cząstkę, są jednakowe dla całej cząstki dlatego w rozumieniu praw fizyki jest ona traktowana jako ciało fizyczne.Pionowy gradient temperatury – zjawisko zmiany temperatury wraz z wysokością w atmosferze a także wielkość określająca zmianę temperatury w atmosferze ziemskiej, przypadającą na jednostkę wysokości. Zazwyczaj jest wyrażany w stopniach Celsjusza na 100 metrów wysokości (°C/100 m).

    Przemianie adiabatycznej dla gazu doskonałego zachodzi związek: P dV = -V dP / \gamma

    Z pierwsza zasada termodynamiki wynika: m c_v dT - V dp/ \gamma = 0 \alpha = V/m \gamma = c_p/c_v

    Z powyższych zależności można uzyskać: c_p dT - \alpha dP = 0

    gdzie c_p jest ciepłem właściwym przy stałym ciśnieniu, a \alpha objętością właściwą.

    Stosując powyższe zależności do równowagi hydrostatycznej gazu w polu grawitacyjnym:  dP = - \rho g dz

    gdzie:

  • g - przyspieszenie ziemskie
  • \rho - gęstość
  • Powyższa zmiana wyrażona jako zależność zmiany temperatury od wysokości w powietrzu: \Gamma_d = -\frac{dT}{dz}= \frac{g}{c_p} = 9.8 \ ^{\circ}\mathrm{C}/\mathrm{km}

    Gradient wilgotnoadiabatyczny[ | edytuj kod]

    Gradientem wilgotnoadiabatycznym nazywa się teoretyczny gradient temperatury zachodzący podczas ruchu cząstki próbnej w atmosferze gdy zawarta w niej para wodna jest nasycona i w wyniku adiabatycznego sprężania lub rozprężania zachodzi odpowiadające mu skraplanie lub parowanie wody. Wartość gradientu wilgotnoadiabatycznego zależy od temperatury i ciśnienia cząstki i rodzaju przejścia fazowego (skraplanie/parowanie resublimacja/sublimacja). Dla typowych warunków atmosferycznych wynosi 4,9 °C/km (1,5 °C/1000 ft)

    Gradient temperatury atmosfery[ | edytuj kod]

    W atmosferze pionowy gradient temperatury zależy od pory dnia i od wielu innych czynników i zazwyczaj zawiera się pomiędzy gradientem sucho- i wilgotnoadiabatycznym. Typowa wartość wynosi około 6,5 °C na km (3,57 °F/1000 ft lub 1,99 °C/1000 ft).

    Zobacz też[ | edytuj kod]

    Przemiana adiabatyczna

    1. Landau and Lifshitz, Fluid Mechanics, Pergamon, 1979
    2. Kittel and Kroemer, Thermal Physics, Freeman, 1980; chapter 6, problem 11



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)


    Reklama

    tt