Gradient de temperatură adiabatică uscat
Așadar, să luăm în considerare un pachet de aer nesaturat care se ridică în aerul său ambiental. Deoarece presiunea aerului scade odată cu altitudinea, așa cum se arată în capitolul despre presiunea aerului, temperatura din pachetul de aer scade în conformitate cu ecuația generală a gazului. Dimpotrivă, temperatura din coletul de aer crește atunci când scade, deoarece presiunea aerului crește acolo. Aceasta este ceea ce arată această animație.
Cât de mult se schimbă temperatura în timpul acestor procese este o problemă a gradientului de temperatură (rata de scădere). Cu aer nesaturat, adică fără formarea norilor, o valoare constantă de aproximativ 1 ° C la 100 m sau 3 ° C la 1.000 ft (exact 0,98 ° C/100 m). În acest caz, este așa-numita rată de scădere adiabatică uscată (DALR).
Fig.: Gradienți adiabatici (mai sus)
ridicare adiabatică (jos)
Gradientul uscat de temperatură adiabatică se aplică schimbărilor de stare izentropice reversibile, adiabatice, adică nu există nicio schimbare în starea fizică. Se aplică modificărilor în altitudinea unui colet de aer numai atâta timp cât umiditatea relativă rămâne sub 100% la sută, adică nu există scădere sub punctul de rouă și, prin urmare, nu există condens. Prin urmare, aerul uscat în creștere se răcește întotdeauna cu 1 ° C/100 m. În schimb, atunci când aerul se scufundă, acesta se încălzește în același ritm, adică și cu 1 ° C/100 m. De altfel, gradienții de temperatură sunt numiți fără semn, așa că se vorbește de ex. de 3 ° C scăderea temperaturii la 1000 ft.
În afară de micile fluctuații datorate diferențelor în compoziția aerului, această valoare este constantă, deci creșterea sau scăderea temperaturii este liniară, așa cum se arată în figura de mai sus din stânga. Dacă cunoașteți temperatura solului, puteți calcula cu ușurință temperatura la diferite înălțimi. Cu toate acestea, acest lucru funcționează numai atât timp cât nu se formează nori și nu se condensează vapori de apă. Acest lucru corespunde ipotezelor pentru procesul adiabatic uscat, care pe lângă alimentarea cu căldură externă exclude și tranzițiile între diferite stări de agregare.
Cele două figuri din dreapta arată ascensiunea adiabatică uscată a aerului până la 2.000 m. Apoi, când umiditatea este adecvată, se instalează condens și se formează un nor. Temperatura scade doar odată cu valoarea adiabatică a umidității, pe măsură ce aerul continuă să crească. Pentru a simplifica ilustrația, numai înălțimea uscată-adiabatică trebuie luată în considerare în imaginea de jos, în ciuda formării norilor văzută mai sus, adică nu există flux de masă și/sau energie prin schimbarea volumului.
Pentru mai multe informații, vă rugăm să consultați capitolul privind nivelul condensului.
Dacă ne uităm mai departe la exemplul nostru de pachet de aer ascendent, vom constata că vaporii de apă conținuți în pachetul de aer ajung la saturație peste o anumită înălțime, începe să se condenseze și formează un nor. Datorită căldurii degajate de condens de 600 cal/g, coletul nostru de aer se va răci mai puțin puternic odată cu creșterea altitudinii. Pachetul de aer s-a schimbat astfel în starea adiabatică umedă. Pe măsură ce pachetul de aer crește mai mult, vaporii de apă se vor condensa treptat, iar picăturile de apă rezultate vor părăsi pachetul de aer sub formă de precipitații. Datorită căldurii latente adăugate, scăderea temperaturii odată cu creșterea altitudinii este mai puțin pronunțată decât în cazul adiabatic uscat.
Pe de altă parte, cu cât devine mai rece, cu atât mai puțini vapori de apă rămân în pachetul de aer.