Questão 11) Explique o que significa o perfil vertical de temperatura de uma atmosfera adiabática seca. O que esse perfil indica na atmosfera?
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que é o perfil vertical de temperatura de uma atmosfera adiabática seca e o que ele indica em termos de estabilidade atmosférica. Vamos usar conceitos de termodinâmica de gases ideais e da primeira lei da termodinâmica aplicada a um pacote de ar seco.
Passo 2
Um processo é adiabático quando não há troca de calor
entre o pacote de ar e o ambiente. Chamamos de “seco” porque não ocorre condensação de vapor d’água dentro do pacote, ou seja, não há liberação latente de calor.
Pela primeira lei da termodinâmica para o pacote de ar
Pela primeira lei da termodinâmica para o pacote de ar
onde
e, usando a relação entre
e
para gás ideal e a condição hidrostática
, chega-se ao gradiente de temperatura em função da altura:
Passo 3
Esse valor
é chamado de gradiente adiabático seco. Numericamente, para ar seco típico com
e
, obtém-se
Significa que, em um processo adiabático seco, a temperatura do ar cai cerca de
K a cada quilômetro de ascenso.
Passo 4
Esse perfil indica a variação de temperatura que um pacote de ar seco teria se fosse forçado a subir ou descer sem trocar calor. Comparando esse gradiente com o gradiente ambiental real:
Se , o ar está instável (ascensos espontâneos).
Se , a atmosfera é neutra para ar seco.
Se , a atmosfera é estável.
Se
Se
Se
Resposta
O perfil vertical de temperatura de uma atmosfera adiabática seca é aquele em que a temperatura varia com a altura segundo o gradiente
o que representa o comportamento termodinâmico de um pacote de ar seco subindo ou descendo sem trocar calor. Esse perfil serve de referência para avaliar a estabilidade atmosférica: se o gradiente ambiental for maior que
a atmosfera está instável, se for igual está neutra e se for menor está estável.