Obieg pary wodnej w atmosferze nie powoduje wymiany masy, ale transfer ciepła z oceanu do atmosfery.

Transkrypt

1

2 Dla tatu i ciśniń otykanych w atofz, ciśnini ay nayconj zako zkacza watość 60 hpa, a tounk zizania 30 g kg -, czyli Paa wona wytęuj w atofz tylko w ilościach ślaowych. Zgoni z ównani Clauiua-Clayona ciśnini ay nayconj ośni kotncjalni z tatuą. Paa wona jt oukowana w toikach, gzi wyoka tatua owizchni oza (SS a ufac tatu) oowiaa najwyżzj watości ciśninia ay nayconj, a zat najwyżzu tounkowi zizania. Watość ta alj w kiunku bigunów.

3 Ilość ay wonj znijza ię w wyniku konnacji i wyaania w otaci oau kutk aiabatyczngo ochłazania w wyniku ozężania (uch o góy) i znijzania watości ciśninia ay nayconj. Konnacja zachozi ówniż w wyżzych zokościach gogaficznych na kutk ochłazania aiacyjngo. Poukcja ay wonj na owizchni oza natęuj tylko, jśli zotani zaabobowana wna ilość ciła, ażby ogła zajść ziana fazowa. Ciło jt abobowan albo z oza albo bzośnio z oiniowania kótkofalowgo. Kiy aa wona konnuj, ciło ziany fazowj jt uwalnian o otocznia i ozotaj w atofz o wyanięciu oau. Obig ay wonj w atofz ni owouj wyiany ay, al tanf ciła z ocanu o atofy. 3

4 NASA Wat Vao Pojct (NVAP) otal Colun Wat Vao 99 h an itibution of ciitabl wat, o total atohic wat ao abo th Eath' ufac, fo 99. hi iction inclu ata fo both atllit an aioon obation. (Iag couty of hoa Von Haa an Dai anl, Coloao Stat Uniity, Fot Collin.) 4

5 Atofa jt izaniną uchgo owitza i woy; oocj ą zinn. Zawatość woy nigy ni zkacza au ocnt ay uchgo owitza. Bęziy ozważać ukła kłaający ię z uchgo owitza i woy, zy czy woa bęzi wytęowała w co najnij jnj z konnowanych faz. Pawo Gibba-Daltona (awziw la ciśniń oniżj unktu kytyczngo) ówi, ż ojynczy kłanik izaniny wóch gazów zachowuj ię tak, jakby inn kłaniki były niobcn. Paa wona bęąca w ównowaz z woą i znajująca ię w owitzu zachowuj ię tak jakby była wyizolowana. ównania wyowazon la jnokłanikowgo ukłau złożongo z woy znozą ię o oiu owitza i woy w óżnych fazach. 5

6 W tani lotny aę woną ożna uważać za gaz okonały. ównani tanu la ay wonj: ρ, ρ - ciśnini ay wonj, ρ gętość ay wonj, tała gazowa la ay wonj 8.96 g ol, 8 g ol, 0.6 uniwalna tała gazowa aa olowa inywiualna tała gazowa 8.34 J ol K, 87 J kg K, 46.5 J kg K ρ 6

7 Ciśnini ay czątkow ciśnini ay wonj [b, hpa] Gętość ay ρ wilgotność bzwzglęna (abolut huiity)[kg/ 3 ] Wilgotność właściwa,, (cific huiity) aa ay wonj w jnotc ay owitza wilgotngo. [] kg/kg, g/kg Stounk zizania (ixing atio) tounk ay ay wonj w jnotc ay uchgo owitza.[] kg/kg, g/kg 7 ρ ρ ( ) ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ

8 Wilgotność wzglęna (lati huiity) f, tounk aktualngo ciśninia ay o ciśninia ay w tani naycnia (lub w zybliżniu tounk aktualngo tounku zizania ay o tounku zizania w tani naycnia w tj aj tatuz i ciśniniu). f, ( ) f f f f f f f ( f ) f f 8

9 9 Wźy óbkę owitza o objętości V, ającą całkowit ciśnini. Zgoni z aw Gibba la gazu okonałgo ciśnini jt uą ciśniń czątkowych izaniny, czyli uchgo owitza ( ) i ay wonj (). V V ρ ρ V ρ V V ρ ρ aa olowa uchgo owitza aa olowa ay wonj aa uchgo owitza w objętości V aa ay wonj w objętości V V ρ gętość wilgotngo owitza

10 0 Poocj zizania ay wonj i owitza () ziniają ię w atofz, zat inywiualna tała gazowa oiująca tę izaninę ( ) bęzi ię ziniać ρ ρ n n n n ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] ( ) 0,608 0,608 ( )

11 ρ ρ ( ) ( ) ( ) [ ( ) ] [ ] ( ) [ ] 0.6 ( 0.608) ( 0, ) 608 ρ ciśnini wilgotngo owitza ; atua witualna ( ) jt to tatua uchgo owitza, któ iałoby taką aą gętość jak owitz wilgotn zy any ciśniniu tała gazowa la uchgo owitza ρ gętość wilgotngo owitza

12 ównani tanu gazu la uchgo owitza oż być zatoowan o owitza wilgotngo, jśli tatuę zatąiy zz tatuę witualną óżnica oięzy tatuą i tatuą witualną jt ała i częto oż być zanibana. Altnatywną toą jt oi owitza zy użyciu ównania tanu la owitza wilgotngo (tała gazowa ) [ 0,698] [ 0.608]

13 Ciło zkazan w takci ziany izobaycznj ięzy woa ukłaai jnoonyi bęącyi w tj aj fazi jt oocjonaln o ziany tatuy Ciło zkazan w ziani izobaycznj ięzy woa fazai ukłau nijnoongo zachozi bz ziany tatuy. Pzływ ciła jt związany z zianą fazy anj ay ubtancji (co jt związan z zianą ngii wwnętznj) oaz acą związaną z zianą objętości ukłau. Ciło ziany fazowj (L) finiuj ię jako ilość ciła ochłoniętą w takci izobaycznj ziany fazy (wygoni jt użyć ntalii hδ): L δ h ziana ntalii ziany fazowj h 3

14 Ciła zian fazowych:. Cicz aa (aoization), L l. Faza tała cicz (fuion), L il 3. Faza tała aa (ubliation), L i Związan ą natęującą lacją: L L L i il l Ciło ziany fazowj jt włanością ukłau i la nijnoongo ukłau złożongo z wóch faz zalży o tatuy LL(). ozważy wa ukłay jnoon: jn w fazi a ugi w fazi b (n. a- aa wona, b cicz). Dla ocu izobayczngo zachozącgo ięzy woa jnoonyi tanai zawiającyi tylko jną fazę h h h a c h b a a b c b óżnica ntalii ięzy fazą a i b : Δh hb ha, ( Δh) ( cb ca) 4

15 Ziana ntalii jt ówna ciłu utajonu ziany fazowj (L) L δ Δh ( Δh) ( c c ównani Kichhoffa L b a) Δc Δ c Zakłaając, ż ciło właściw ni zalży o tatuy ożna łatwo całkować to ównani, n. ciło ziany cicz - aa: L l ( ) L ( c c ) ( ) lo l o h h a Δh h b tał całkowania w tatuz 0 o C: L L L l0 il0 i J kg J kg J kg Ciło właściw c i c l zalży o tatuy, al zinność ni zkacza % w zaki tatu 0ºC 30 ºC (abla na natęnj toni). 5

16 Ciło ziany fazowj (L) oiuj zianę ntalii w takci ziany fazowj (cont). Ziana ngii wwnętznj : u δ u L h h δ 0 δ L la ziany izobaycznj Dla toninia jt zanibywalni ał, zat: 0 u L Dla aowania i ubliacji objętość fazy gazowj jt itotni więkza o objętości fazy cikłj lub tałj, zat: u L 6

17 Ukła kłaający ię z wóch faz oiaa tylko jn toynaiczny toiń woboy, zat ównani tanu a otać (). Okślni tatuy ukłau wyznacza jgo ciśnini a zat okśla tan toynaiczny. ozważy wi fazy tj aj ubtancji a i b i zianę zachozącą w oób owacalny. g a ( g ) ( g b b, a Δ Δ g a g ) ( b b a ) 0 Waunk ównowagi chicznj Δ onoi ię o ziany aatu oięzy fazai L Δ ównani Clauiua-Clayona Pzływ ciła związany oc ziany fazy ówna ię ciłu ziany fazowj. δ δ L L 7

18 L Δ ównani Clauiua-Clayona jt ównani tanu la nijnoongo ukłau, w któy ay wi fazy. Oiuj uozczon owizchni oowiaając taki tano. 8

19 ównani Clauiua-Clayona L Δ la ziany toninia: faza tała cicz ównani wygoni jt zaiać w otaci: Δ L Poniważ ziana objętości zy ziani toninia jt ała, to: tonini 0 Linia ównowagi oięzy woą i lo jt awi ionowa. 9

20 L Δ Ziana objętości zy zjściu cicz-aa wona lub ló-aa wona oowiaa w zybliżniu objętości ay wonj: Δ aowani ubli acja L ln aowani ubli acja L Ciśnini ay w tani ównowagi fazowj z woą: w z lo i L w l w i L i i 0

21 Pzy wyowazniu ównania Clauiua-Clayona zakłaaliśy, ż ozatujy fazę gazową w otaci czytj ay wonj. W atofz ay zawz o czyninia z izaniną ay wonj i uchgo owitza. Zatoowani ównania Clauiuia-Clayona o okślnia ciśninia ay nayconj w atofz ni jt ścił oniważ: faza konnowana jt o ciśnini ówny ciśniniu izaniny ( w ), a ni tylko w ciśnini izaniny gazów ni jt ściśl ówn ui ciśniń czątkowych ozczgólnych gazów (awo Daltona ni jt ściśl awziw) faza konnowana ni kłaa ię wyłączni z woy, al jt izanina woy i owitza (ciśnini ay na izanina jt nijz niż ciśnini ay na czytą ubtancją ; awo aoulta) ożna okazać, ż ochylni o tanu ialngo wowaza błą ~ %. Inny obl jt ozwiązani ównania Clauiua-Clayona w clu uzykania zalżności ciśninia ay nayconj o tatuy. Jśli wyagana jt wyoka okłaność ozwiązani nalży toować an iyczn.

22 Jśli uch ionowy w atofz jt niwilki i natęuj tylko ał ojści o tanu oczątkowgo, to oc oż być oiany jako oc izobayczny. Jśli ni zachozi konnacja, to I zaaa toynaiki la wilgotngo owitza oż być zaiana jako: δ h c c jt watością la wilgotngo owitza c c (0.87 ) lub oż być zybliżon zz c Jśli wilgotn owitz jt ochłazan, ośni wilgotność wzglęna (f), f ( ) (, ) ię ni zinia, al oniważ alj tatua, to alj (i ). Powitz ochozi o tanu naycnia i alj bęzi zachoziła konnacja.

23 atua, w któj owitz taj ię naycon w takci ochłazania izobayczngo nazywa ię: tatua unktu oy (w oint tatu). atua unktu oy jt zachowana w czai ocu izobayczngo zy baku konnacji. Analogiczni o tatuy unktu oy ożna zfiniować tatuę unktu zonu f (fot-oint tatu): i ( f ) lub i ( f ) 3

24 atua unktu oy jt zfiniowana jako: ( ) lub ( ), gzi jt ciśnini ay wonj znajującj ię aktualni w owitzu o tatuz, cont jt tounki zizania. ożna oliczyć owacając ównani:, t L x l t atua unktu zonu f : i ( f ) lub i ( f ), t L x i t f 4

25 Poio tgo, ż jnotką tatuy unktu oy jt toiń Klina, to jt ona iaą wilgotności w atofz (wilgotność wzglęna f) a ni tatuy. ównani Clauiua-Clayona całkujy oięzy tatuą i ( w tatuz ciśnini ay nayconj jt (), w tatuz ciśnini ay nayconj jt ówn aktualnu ciśniniu ay w owitzu, czyli ( )): () ( ) ln ln f Ll ln f L x l Ll ln L l Ll ln L l Pzy założniu, ż L l jt tał. Jśli zyjąć śnią watość L l la tatu z zziału,, to założni to jt oawn! - nazywa ię ficyt unktu oy 5

26 W wnych waunkach izobayczn zizani wóch a ninaycongo owitza oż oowazić o owtania izaniny nayconj aą woną. ozważy izobayczn izani wóch wilgotnych ninayconych a owitza (Y i Y ) ających óżn tatuy i óżn wilgotności, al to ao ciśnini. Załóży, ż ni zachozi konnacja. Dla aiabatyczngo i izobayczngo izania zatoujy ównani I zaay toynaiki (wyażon zz ntalię) H δ V 0 H c c i oowiaają ziani tatuy, któa natęuj w wyniku izania. Zanibujy wkła ay wonj o ciła właściwgo. Y Y Y Y 6

27 ównani całkujy o tanu wyjściowgo okślongo tatuai i o tanu końcowgo okślongo tatuą. ( ) c ( ) c 0 Y Y Y Y Całkowita aa ozotaj tała w wyniku izania, zat wilgotność właściwa izaniny jt śnią ważoną wilgotności właściwych i. Poniważ, to ożna założyć ż tounki zizania tż izają ię liniowo. Poniważ /, a oc zachozi w oób izobayczny to ciśnini czątkow ay tż iza ię liniowo. 7

28 Poniważ ównani Clauiua-Clayona jt niliniow, to izobayczn i aiabatyczn izani owazi o wzotu wilgotności wzglęnj (kt. Y na yunku). Jśli, to unkt i izaniny lży okłani na śoku linii łączącj Y i Y. Jśli izanina bęzi iała wilgotność wzglęną więkzą o 00% to natąi konnacja, zotani uwolnion ciło utajon i izanina zjzi o unktu Y. Y Y Y Y Nachylni linii Y-Y jt okślon zz I zaaę toynaiki la aiabatyczngo i izobayczngo izania z konnacją. h 0 c 0 c L l Ll, / c L l 8

29 Watości (,) w unkci Y ożna znalźć zz jnoczn ozwiązani oznigo ównania oaz ównania Clauiua Clayona. Ilość woy konnowanj w ty oci wynoi: Y Y Y Δ l [ ( Y ) ( Y ')] Y Pzykła twoznia chuy w wyniku aiabatyczngo izobayczngo izania: Sugi konnacyjn za aolot. giłka twoząca ię w wyychany owitzu Saolot lci na ozioi o ciśniniu 00 b. atua owitza z alinai i aą woną wynoi 600K. Suga konnacyjna bęzi ię twozyła gy tatua w otoczniu bęzi nijza niż -47ºC (6 K). y 6.4 C&W 9

30 Jśli ozężani (ężani) wynikając z uchu ionowgo zachozi zybko, to zływ ciła o/z otocznia jt zanibywalny, aa w fazi konnowanj ni wyaa na zwnątz. Zachowani takigo ukłau ożna oiać zy użyciu aiabatyczngo ocu owacalngo la owitza naycongo. Poniważ ilość konnatu jt bazo ała, a uwzglęnini jgo w oii ocu byłoby bazo uciążliw, touj ię zybliżni Poc uo-aiabatyczny Ukła jt otwaty; faza konnowana jt uuwana (oawana) o ukłau zaaz o (z) jj wyoukowaniu (zniknięciu) Poc uo-aiabatyczny oż być kontuowany z wóch taów:. Owacaln naycon aiabatyczn ozężani (ężani) owoując oukcję (znikani) fazy konnowanj oaz wyzilani (obiani) ciła utajongo ziany fazowj. Uunięci (oani) fazy konnowanj 30

31 L l Γ Γ L l c Gaint wilgotno-aiabatyczny zinia ię z wyokością. (ºC) Γ <Γ (hpa) ianownik (IAN) w ty wyażniu jt zawz więkzy o licznika (LICZ): L LICZ l L IAN l c A Ll LICZ A L IAN l c 3 A L 6 l c

32 <0 θ ( z ) cont >0 3

33 W toofz (oza obza watwy ganicznj i chu) zybkość chłoznia aiacyjngo wynoi: K/ziń W tatofz (i ówniż w obliżu niktóych chu): 0K/ziń Chłozni związan z ozężani aiabatyczny t a z Γ z t ' z t Γ w0./ w toofz, w/ w tatofz ' w 33