aula de hoje: Água na atmosfera
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Aula de hoje: ÁGUA NA ATMOSFERA. Umidade do ar. A água é a única substância que ocorre nas três fases na atmosfera e a Terra é provavel/e o único planeta do Sistema Solar onde isso acontece. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Aula de hoje: ÁGUA NA
ATMOSFERA
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A água é a única substância que ocorre nas três fases na atmosfera e a Terra é provavel/e o único planeta do Sistema Solar onde isso acontece.
A água na atmosfera e suas mudanças de fase desempenham papel importantíssimo em diversos processos físicos naturais:
Umidade do ar
• Transporte e distribuição de calor (ciclo hidrológico)
• Absorção de comprimentos de onda da radiação solar e terrestre
• Condensação /congelamento (Orvalho, nuvens, chuva, neve, granizo etc)
• Evaporação
Consumo de energia na superfície pela evaporação
(ex: resfriamento da pele pela evaporação do suor)
Liberação de energia na atmosfera devido à
condensação
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Neste momento, está ocorrendo evaporação? Ou...
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http://www.school-for-champions.com/science/images/evaporation.gif
O que ocorre a 100oC?
Alta energia:
Evaporam
Média energia:
Voltam para o corpo d´água
Baixa energia:
Permanecem na fase líquida
Moléculas com diferentes energias:
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http://www.tapintoquality.com/facts/glossary/evaporation.jpg
... a evaporação só ocorre a 100oC?diferenças entre ebulição, vaporização e evaporação
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• Evaporação: mudança de fase do líquido para gás a temperaturas abaixo do ponto de ebulição; é um fenômeno de superfície na qual algumas moléculas têm energia cinética suficiente para “escapar” da tensão superficial.
• Ponto de ebulição: temperatura na qual a pressão de vapor da substância que está em estado líquido é igual á pressão atmosférica. (Portanto, depende da pressão atmosférica).
• Vaporização: o processo comum a ambos
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E condensação?
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http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter7/graphics/saturate2.free.gif
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http://www.geog.ucsb.edu/~joel/g110_w08/lecture_notes/water_vapor/agburt05_01c.jpg
Taxa de evaporação
Taxa de condensação
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http://www.mwit.ac.th/~physicslab/hbase/kinetic/imgkin/vapp3.gif
Taxa de evaporação em equilíbrio com a taxa de condensação: pressão de vapor de saturação
Evaporação
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Umidade do ar• Principal fonte: oceanos (tropical), lagos, rios, florestas etc• Moléculas de vapor d’água acima da superfície de água
líquida se movem em todas as direções. Aquelas que estão próximas da superfície de água e movendo-se em direção à superfície podem retornar à água líquida. No entanto, qto mais alto menos água há.
• Da mesma forma, há sempre moléculas de água líquida com energia suficiente para deixar a superfície, evaporando.
• Quando o número de moléculas que evapora é igual ao número de moléculas que condensa, a atmosfera acima da superfície d’água se encontra saturada.
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Umidade do ar
• A pressão de saturação do vapor depende da temperatura
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Umidade relativa
• A UR indica quão próximo o ar está da saturação, ao invés de indicar a real quantidade de vapor d’água no ar.
• A umidade relativa significa o quanto de vapor de água o ar contém sobre o máximo que cabe nestas condições. Neste caso a temperatura é um fator importante, pois qto mais quente mais cabe.
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Quanto maior a temperatura, maior quantidade de vapor d’água pode ser “retida”.
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Variação da UR
Variações da umidade relativa causadas por variações da temperatura ocorrem na natureza tipicamente por:
1) variação diurna da temperatura; 2) movimento horizontal de massa de ar; 3) movimento vertical de ar.
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Temperatura do ponto de orvalho
• Td ( temperature of dew). Dew=orvalho• É a temperatura até a qual o ar deve se
resfriar para atingir seu ponto de saturação• É um bom indicador do conteúdo de vapor
d’água no ar.
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Como obter a Td?
http://biomet.ucdavis.edu/frostprotection/Measure%20Dewpoint/image002.gif
Coloque água numa cuba metálica e adicione alguns cubos de gelo para diminuir a temperatura. Misture a água com um termômetro para homogeneizar a temperatura no sistema água-gelo. Quando começar a condensação na parede da cuba, anote a temperatura: esta é a temperatura de ponto de orvalho.
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Outra forma de se obter a UR:
• Temperatura de bulbo úmido (Tw=wet) bulb) A temperatura de bulbo úmido cai,
devido ao calor retirado para evaporar a água. O seu resfriamento é proporcional à secura do ar. Quanto mais seco o ar, maior o resfriamento. Portanto, quanto maior a diferença entre as temperaturas de bulbo úmido e de bulbo seco, menor a umidade relativa; quanto menor a diferença, maior a umidade relativa. Se o ar está saturado, nenhuma evaporação ocorrerá e os dois termômetros terão leituras idênticas.
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Diferença entre Td e Tw• Note-se que a temperatura de ponto de orvalho não
deve ser confundida com a temperatura de bulbo úmido. Elas não são iguais, mas são próximas
• A temperatura de bulbo úmido é determinada induzindo-se resfriamento por evaporação.
• A temperatura de ponto de orvalho é obtida pelo resfriamento do ar até atingir o ponto de saturação.
• Em geral, a temperatura de bulbo úmido é maior que a de ponto de orvalho. Quando o ar está saturado, a temperatura de bulbo úmido, de ponto de orvalho e do ar ambiente são as mesmas.
http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap5/cap5-5.html
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Atividade: Calcular a UR a partir de T e Tw
Data Hora Temperatura Umidade Tw Pto. Orvalho Pressão Vento Radiação Chuva UTC (°C) (%) (°C) (°C) (hPa) Vel. (m/s) Dir. Raj. (kJm²) (mm)
22/5/2010 0 20,3 53 14,3 10,4 873,9 2,3 197° 4,2 -3,5 0,022/5/2010 1 19,4 54 13,7 9,8 875,6 2,2 179° 4,4 -3,5 0,022/5/2010 2 17,8 60 13,1 9,9 876,0 1,4 171° 3,7 -3,5 0,022/5/2010 3 17,3 62 12,9 10,0 876,7 1,4 164° 3,4 -3,5 0,022/5/2010 4 16,5 65 12,6 9,9 876,7 1,7 158° 2,8 -3,5 0,022/5/2010 5 16,0 67 12,4 9,8 878,1 1,5 164° 3,3 -3,5 0,022/5/2010 6 14,9 70 11,7 9,4 878,2 1,0 169° 2,6 -3,5 0,022/5/2010 7 14,6 71 11,6 9,3 877,4 1,0 139° 2,0 -3,5 0,022/5/2010 8 13,7 75 11,2 9,4 877,3 0,9 155° 1,8 -3,5 0,022/5/2010 9 12,9 78 10,8 9,2 877,9 0,2 146° 2,0 -3,5 0,022/5/2010 10 15,0 69 11,7 9,4 880,0 0,3 144° 1,1 63,3 0,022/5/2010 11 18,6 57 12,9 9,8 893,2 1,5 120° 3,0 675,7 0,022/5/2010 12 20,6 52 14,4 10,3 902,0 2,1 118° 3,3 1441,0 0,022/5/2010 13 22,3 53 16,0 12,3 903,9 2,0 107° 4,2 2104,0 0,022/5/2010 14 24,2 49 17,0 12,9 902,6 2,7 68° 5,5 2594,0 0,022/5/2010 15 26,4 43 17,7 12,9 901,0 3,2 4° 5,6 2841,0 0,022/5/2010 16 28,1 32 16,8 9,9 898,8 3,7 309° 8,5 2850,0 0,022/5/2010 17 27,9 30 16,2 8,7 895,8 5,5 304° 9,5 2649,0 0,022/5/2010 18 27,9 32 16,6 9,6 891,9 4,2 317° 9,6 2160,0 0,022/5/2010 19 27,4 31 15 8,9 888,3 4,6 302° 8,3 1494,0 0,022/5/2010 20 25,7 35 15,5 9,1 883,3 3,7 299° 8,0 731,3 0,022/5/2010 21 22,2 48 15,1 10,5 875,2 1,6 296° 7,2 81,0 0,022/5/2010 22 20,4 55 14,5 11,0 868,7 1,0 313° 2,5 -3,5 0,022/5/2010 23 18,9 61 14,2 11,2 867,7 0,7 302° 1,5 -3,5 0,0
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Data Hora Temperatura Tw Depressão Umidade Umidade Pto. Orvalho Pressão UTC (°C) (°C) (°C) (%) (%) (°C) (hPa)
22/5/2010 0 20,3 14,3 53 10,4 873,922/5/2010 1 19,4 13,7 54 9,8 875,622/5/2010 2 17,8 13,1 60 9,9 876,022/5/2010 3 17,3 12,9 62 10,0 876,722/5/2010 4 16,5 12,6 65 9,9 876,722/5/2010 5 16,0 12,4 67 9,8 878,122/5/2010 6 14,9 11,7 70 9,4 878,222/5/2010 7 14,6 11,6 71 9,3 877,422/5/2010 8 13,7 11,2 75 9,4 877,322/5/2010 9 12,9 10,8 78 9,2 877,922/5/2010 10 15,0 11,7 69 9,4 880,022/5/2010 11 18,6 12,9 57 9,8 893,222/5/2010 12 20,6 14,4 52 10,3 902,022/5/2010 13 22,3 16,0 53 12,3 903,922/5/2010 14 24,2 17,0 49 12,9 902,622/5/2010 15 26,4 17,7 43 12,9 901,022/5/2010 16 28,1 16,8 32 9,9 898,822/5/2010 17 27,9 16,2 30 8,7 895,822/5/2010 18 27,9 16,6 32 9,6 891,922/5/2010 19 27,4 15 31 8,9 888,322/5/2010 20 25,7 15,5 35 9,1 883,322/5/2010 21 22,2 15,1 48 10,5 875,222/5/2010 22 20,4 14,5 55 11,0 868,722/5/2010 23 18,9 14,2 61 11,2 867,7
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13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 300,5 95 95 95 95 95 95 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 961,0 90 90 90 90 91 91 91 91 92 92 92 92 92 92 93 93 93 931,5 84 85 85 86 86 86 87 87 87 88 88 88 88 89 89 89 89 902,0 79 80 81 81 82 82 83 83 83 84 84 84 85 85 85 86 86 862,5 75 75 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 81 82 82 82 83 833,0 70 71 71 72 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 78 79 79 803,5 65 66 67 68 69 70 70 71 72 72 73 74 74 75 75 76 76 764,0 60 62 63 64 65 66 66 67 68 69 69 70 71 71 72 72 73 734,5 56 57 58 60 61 62 63 63 64 65 66 67 67 68 69 69 70 705,0 51 53 54 55 57 58 59 60 61 62 63 63 64 65 65 66 67 675,5 47 48 50 51 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 62 63 64 646,0 43 44 46 47 49 50 51 53 54 55 56 57 58 59 59 60 61 626,5 38 40 42 43 45 46 48 49 50 52 53 54 55 56 56 57 58 597,0 34 36 38 40 41 43 44 46 47 48 49 51 52 53 53 54 55 567,5 30 32 34 36 38 39 41 42 44 45 46 47 49 50 51 52 52 538,0 26 28 30 32 34 36 37 39 41 42 43 44 46 47 48 49 50 518,5 22 24 26 29 31 32 34 36 37 39 40 42 43 44 45 46 47 489,0 18 20 23 25 27 29 31 33 34 36 37 39 40 41 42 43 44 459,5 14 17 19 21 24 26 28 29 31 33 34 36 37 38 40 41 42 43
10,0 10 13 16 18 20 22 24 26 28 30 32 33 34 36 37 38 39 4110,5 6 9 12 15 17 19 21 23 25 27 29 30 32 33 35 36 37 3811,0 3 6 9 11 14 16 18 20 22 24 26 28 29 31 32 33 35 3611,5 2 5 8 11 13 15 17 20 21 23 25 27 28 30 31 32 33
Temperatura de bulbo seco (oC)
Dife
renç
a en
tre te
mpe
ratu
ra d
e bu
lbo
seco
e d
e bu
lbo
úmid
o (o C
)
UR (%) (p=930hPa)
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Atividade
• Obter a UR a partir de dados de T e Tw• Fazer o gráfico de:
– T– Tw– UR