למה הטמפ' יורדת

[אבי זרייהו]

למה הטמפ' יורדת

בטרופוספירה, עם העלייה בגובה?

 

[natyh]

כי הלחץ מעלינו יורד .

 

[הפרבולה]

כי האנרגיה הקינטית של מולקלות האוויר יורדת עם העליה הגובה

כמו שזורקים כדור למעלה אז המהירות שלו הולכת וקטנה ביחס ישר לשורש ריבועי של הגובה, כלומר האנרגיה הקינטית הולכת ודועכת ביחס ישר לגובה והופכת לאנרגיה פוטנציאלית.

והאנרגיה הקינטית של מולקלות האוויר היא ביחס ישר לטמפרטורה.

 

[guprnds]

 

[יאן ו]

הזכרת לי את קורס בכימיה באוניברסיטה. חוק הגזים האצילים,

שבקירוב גם נכון לגזים רגילים. בקיצור נמרץ - כשהלחץ יורד, יורד הטמפרטורה. ככל שעולים בגובה לחץ האוויר יורד ולכן יורדת גם הטמפרטורה.

PV=nRT
לחץ - P
נפח - V
מספר המולים של גז (או מספר מולקולות הגז) - n
קבוע הגז - R
טמפרטורה - T

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ideal_gas_law

 

[הפרבולה]

זה לא מסביר , שהרי הטמפרטורה תלויה גם בנפח של הגז

אז הלחץ יורד עם הגובה אבל גם האוויר נעשה דליל יותר ( הנפח עולה ) , אז לא ברור מהנוסחה של הגזים האידיאלים האם המכפלה P*V יורדת עם הגובה .
זה גם לא מסביר מדוע הטמפרטורה ( במפל אדיבטי יבש) יורדת ביחס ישר לגובה שהרי הלחץ לא יורד ביחס ישר לגובה.

לדעתי כמו שאמרתי קודם שורש הסיבה לירידת הטמפרטורה עם הגובה זה הגרביטציה, פחות אנרגיה קינטית ויותר פוטנציאלית עם העליה בגובה, ואנרגיה קינטית של המולקולות ( שזה יחס ישר לטמפרטורה ) היא ביחס הפוך לגובה .

 

[יאן ו]

בהינתן נפח זהה, מספר המולקולות יורד עם העליה בגובה, ולכן

הלחץ יורד ולכן הטמפרטורה יורדת. ״קובית״ אוויר קבועה שמטפסת לגובה, הטמפרטורה בה תרד.
נזכור שהלחץ יורד בעלייה מפני שיש פחות אוויר ״שלוחץ״ מלמעלה על קובית אוויר נתונה, וזה בעקבות כוח המשיכה. כמו בים, ככל שיורדים בעומק הלחץ עולה מפני שעמודת המים מעלינו גדלה.

 

[הפרבולה]

אבל נפח קובית האוויר לא זהה , היא עולה עם הגובה .

 

[יאן ו]

אבל אני אומר שההנחה היא שלוקחים נפח לא משתנה.

 

[guprnds]

אתה טועה

פתח ויקיפדיה
ואם אתה מתעקש, אתה יכול לחשב בקלות מהי תרומת האנרגיה הפוטנציאלית לטמפרטורה.

 

[הפרבולה]

מפל הטמפרטורה היבש שווה ל

לפי הקישור שנתת אז מפל הטמפרטורה הוא:
dT/dZ = -g/Cp

כאשר g זה תאוצת הכובד מה שמוכיח שמפל הטמפרטורה נגרם בגלל הגרביטציה
Cp זה החום הסגולי של האוויר.

 

[guprnds]

אתה דיברת על אנרגיה פוטנציאלית כבידתית, לא על g. לדוגמא, g נכנס גם לחשבון כוח הציפה הפועל על גוף השקוע במים, ואין לזה קשר לעומק השקיעה. חימום האוויר בשכבות הנמוכות בא מהקרינה (בעיקר בתחום אינפרא אדום) מהקרקע. חימום הסטרטוספרה בא בעיקר מהקרינה החללית. המשחק בשכבות הנמוכות קשור בעיקר בהסעה. כמובן שלכבידה חלק בזה (הרי היא מצופפת את האטמוספירה). עניין האנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית בטל בשישים.

 

[הפרבולה]

אנרגיה פוטנציאלית כבידתית נובעת מ g

נעשה חשבון
אנרגיה קינטית של מול אוויר בתלות בטמפרטורה
Ek =3*R*T
R קבוע בולצמן = 8.31 גאול למול ולמעלה
T טמפרטורה בקלווין

אנרגיה פוטנציאלית של מול אוויר ( משקלו 0.029 קילוגרם ) היא
Ep=M*g*z
M=0.029
g=9.81
z הגובה במטרים
נשווה את שינוי ב Ep ו Ek
dEk=-dEp
3*R*dT = -M*g*dz
dT/dz = -M*g/3*R =0.029 *9.81 /3*8.31 = 0.011 K/meter =-11K/km

יצא לי שמפל הטמפרטורה הוא 11 מעלות לקילומטר גובה .

 

[guprnds]

you bit me

סחטיין!
המספר החפשי הוא לעניות דעתי 5/2 (היות ומדובר במולקולות דו-אטומיות) אבל זה כמובן לא משנה הרבה בחשבון.
כשאני מבצע חשבון פר מולקולה אני מקבל 13.4 מעלות קלווין ל-1000 מטרים שזה בערך פי שניים מהערך האמיתי.
אני מאוד מופתע מהתוצאה היות ומקובל שחימום קרינתי (מהאדמה מעלה) הוא פקטור דומיננטי במפל הטמפרטורה אבל אני מודה שאף פעם לא ביצעתי את החשבון התרמודינמי המלא. הייתי מצפה שהחימום הזה יגדיל את הגרדיאנט ולא יקטין אותו.
זו הפתעה!

 

[הפרבולה]

אוקי , אבל הערך האמיתי הוא 9.8 מעלות לקמ

לפי ויקפדיה למה אתה אומר שהוא אמור להיות חצי מ 13.4 ?
אגב לפי כאן המספר החופשי הוא 7/2 לגזים דו אטומיים ו 5/2 לקלים ( אז אני לא בטוח לגבי אוויר שהוא תערובת של חמצן וחנקן ועוד גזים ).

 

[guprnds]

צודק לגבי המפל היבש

עד כמה שידוע לי בממוצע יש ירידה של 6.4 מ"צ לקילומטר.
יפה שהרמת את הכפפה וביצעת חשבון פשוט. אני מאוד מפותע מהתוצאה, ובפרט אני לא מצליח להבין איך התרומה של החימום הקרינתי משתלבת בו...

 

[יניב ריז]

התחממות קרינתית, מניעה את הקונווקציות.

בלי התחממות קרינתית לא אחידה, הייתה מקבל שכבות סטטיות שמקימות מפל אדיאבטי.

ההתחממות הקרינתית, מעניקות את המפל הסופר אדיאבטי, שיוצר קוונוקציות, ומניע הן את האקלים והסירקולציה הגלובלית, שמנסה כל הזמן לחזור למצב שיווי משקל אדיאבטי.

וכמובן גם ברמה המקומית, התחממות קרינתית מאפשרת קונווקצמיות מקומיות.

 

[quant1]

כי הטרופוספירה מקבלת את מרבית החום שלה מהקרקע

 

[guprnds]

 

[יניב ריז]

אז אם הקרקע שלי היא מישור גבוה מעל פני הים?

נניח מישטח מישורי בגובה 1000 מטר מפני הים, הטמפ תהיה זהה לפני הים? הרי שניהם צמודי קרקע. והקרינה לא משתנה בהבדלי גובה כאלו ביחס למישור נרחב