Aula de hoje: ÁGUA NA

ATMOSFERA

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

Neste momento, está ocorrendo evaporação? Ou...

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:

http://www.tapintoquality.com/facts/glossary/evaporation.jpg

... a evaporação só ocorre a 100oC?diferenças entre ebulição, vaporização e evaporação

• 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

E condensação?

http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter7/graphics/saturate2.free.gif

http://www.geog.ucsb.edu/~joel/g110_w08/lecture_notes/water_vapor/agburt05_01c.jpg

Taxa de evaporação

Taxa de condensação

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

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.

Umidade do ar

• A pressão de saturação do vapor depende da temperatura

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.

Quanto maior a temperatura, maior quantidade de vapor d’água pode ser “retida”.

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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)

Atividade

• Obter a UR a partir de dados de T e Tw• Fazer o gráfico de:

– T– Tw– UR