Capítulo 3 CCN e Equação de Kohler

Transcrição

1 Cpítulo 3 CCN Equção d Kohl

2 N tmosf, s gotículs d nuvm s fomm m ossóis chmdos d núclos d condnsção ou núclos higoscópicos (CCN). A tx d fomção d gotículs é dtmindo plo númo dsts núclos psnts n tmosf não pl colisão sttístic. Em gl, os ossóis podm s clssificdos d codo com su finidd com águ, ou sj: ) higoscópicos; b) Nutos; c) Hidofóbicos.

3 Nuclção m ossóis nutos qu msm supstução qu um nuclção homogên. Em ossóis hidofóbicos, os quis sistm o molhmnto, nuclção é mis difícil qu vlos ind mis ltos d sup-stução. Ms p ptículs higoscópics, s quis são solúvis m águ, sup-stução ncssái p fomção ds gotículs pod s bm mno do qu os vlos p nuclção homogên. Ent os CCNs psnts n ntuz tmos: poi, fuligm, gil, sl minho, póln, bctéis, gss d combustõs, sulftos divsos, phytoplnkton, mtéi ogânic tc.

4 Sb-s qu um substânci não volátil dissolvid no líquido, tnd diminui pssão d vpo d quilíbio do liquido. Po xmplo, pns d sguint mni: Qundo soluto é diciondo o liquido, lgums moléculs do liquido qu stvm n cmd supficil são substituíds pls moléculs do soluto. Logo, s pssão d vpo do soluto é mno qu do solvnt, pssão d vpo sá duzid n popoção d quntidd d soluto psnt. Potnto, st fito pod duzi dsticmnt pssão d vpo d quilíbio sob got; Como o sultdo, got d solução pod st m quilíbio com o mbint um sup-stução stução bm mno qu d got d águ pu p um msmo tmnho.

5 Aossóis Nuclção Aitkn Acumulção Goss Concntção Cotsi Fátim Fábio Adptdo U. Lohmnn

6 Cotsi Fátim Fábio Finlyson_Pitts & Pitts, 2000

7 Cctístics do Aossol Atmosféico Ptículs Fins Ptículs Gosss Fomção Rçõs químics Nuclção Qub mcânic Suspnsão d pois Condnsção Cogulção Pocssos nuvm/fog Composição Sulfto Nitto Amônio Íon Hidogênio Cbono Elmnt Poi ssuspns Cinz d ólo cvão Elmntos do solo CCO3, NCl Póln, spoos, fungos Compostos Ogânicos Pnus Águ Mtis Solubilidd Higoscópico, solúvl Insolúvl não higoscópico Fonts Combustão Convsão gás-ptícul Rssuspnsão d poi industil solo Constução/dmolição Aossol minho Tmpo d vid Dis smns minutos Alcnc 100s 1000s d km < 10s d km Cotsi Fátim Fábio

8 Th physics of clouds B. J. Mson. Clndon pss: Oxfod Univsity Pss, (2nd Ed.), 1971.

9 Distibuição d tmnho mítimo continntl ul ubno locl complmnto dn/dlogd (cm -3 ) ,1 0,01 0,001 0,01 0, D (µ m)

10 Efito do Soluto Eq. d Kohl

11 Entndndo st fito Assum qu um substânci com pssão pcil d vpo igul zo (soluto) sndo dissolvid m águ (solvnt). S s moléculs do soluto s distibum unifommnt tvés d águ, ntão lgums dls stão posicionds n cmd supficil, logo duzindo á d supfíci ocupd pls moléculs d águ.

12 Efito d Aossóis/Soluto

13 Potnto, fção d á totl qu fic ocupd po moléculs d águ pod s dfinid como: x n n + ond n é o númo d moléculs d águ n n s n s é numo d moléculs do soluto.

14 Nst sntido, podmos diz qu zão nt pssão pcil d vpo d águ d quilíbio (stução) p dus gotículs (d msmo tmnho), poém um com um d solução quos ( ) out d águ pu ( sc ), dv s mntid igul n popoção d x, logo: x sc Solução Águ Pu

15 n x n + n s sc Est xpssão dfin Li d Roult p um solução idl qu é comumnt nuncid como: A pssão pcil d vpo d um componnt n solução líquid é popocionl à fção mol dqul componnt multiplicdo pl su pssão d vpo qundo puo.

16 Mnipulndo s quçõs lmbndo qu lguns íons s dissocim (i númo d íons dissocidos) dunt o pocsso, tmos qu: sc 3i 4π ρ msm M s M mss d um mol d águ Ms mss d um mol d soluto ms mss do soluto io d gotícul Est qução most qu pssão d vpo d stução d águ sob solução diminui pidmnt com o dcéscimo do io d got qundo um soluto d mss m s é dissolvido m um gotícul d águ pu. Isso implic qu um gotícul d águ constituíd d um solução stá m quilíbio com o mio um pssão d stução bm infio à qul d um gotícul d águ pu com msmo tmnho.

17 Dfinindo b como: b 3im M b 1 s 3 4πρ LM s sc D Eq. d Klvin, tínhmos sc s 2σ xp RvTρ L 2σ R T V ρ L sc s xp s 1 + sc s 1 +

18 Combinndo ntão os dois fitos: águ pu + soluto sc b s s 1 3 sc s s sc s b 1 sc 3 s s b

19 4 0 b b b b s + + Ngligncindo o tmo 3 1 b s + Eq. d Eq. d Kohl Kohl

20 Cuvtu s 1+ b 3 Soluto Est xpssão most os fitos d tnsão supficil (cuvtu) ds substâncis higoscópics (soluto).

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22 And, M. O., nd D. Rosnfld. "Aosol cloud pcipittion intctions. Pt 1. Th ntu nd soucs of cloud-ctiv osols." Eth-Scinc Rviws 89.1 (2008):

23 Rio Cítico Sup Stução Cític b d d ds d d s 0 + S* b S b b d d * * *

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25 CCN n Amzôni And, M.O., t l., Smoking in clouds ov th Amzon. Scinc 303,

26 Th physics of clouds B. J. Mson. Clndon pss: Oxfod Univsity Pss, (2nd Ed.), b CCN S

27 Tmnho x Soluto Tmnho Composição Químic Dusk, U., t l., Siz mtts mo thn chmisty fo cloud nuclting bility of osol pticls. Scinc 312,

28 And, M. O., nd D. Rosnfld. "Aosol cloud pcipittion intctions. Pt 1. Th ntu nd soucs of cloud-ctiv osols." Eth-Scinc Rviws 89.1 (2008):

29 Distibuição vticl d CCN p 0,5% d supstução ALTIT TUDE (m) /09-19:30 23/09-20:16 24/01-21:04 27/09-20:03 28/09-19:38 30/09-20:40 01/10-16:25 01/10-21:20 04/10-16:25 05/10-18:18 05/10-21:01 08/10-20:30 11/10-16:10 11/10-18:46 CCN CONCENTRATION (cm -3 ) 12/10-17:38 13/10-19:50 Mtins, Jog Albto, t l. "Cloud condnstion nucli fom biomss buning duing th Amzonin dy-to-wt tnsition sson." Mtoology nd tmosphic physics (2009):

30 Distibuição vticl d CCN zão d mistu /09/ :00-20:00 ALTIT TUDE (m) ,2 % 0,3 % 0,5 % 0,7 % Mix.Rtio CCN CONC. (10 2 cm -3 ) - MIX. RATIO (g.kg -1 ) Mtins, Jog Albto, t l. "Cloud condnstion nucli fom biomss buning duing th Amzonin dy-to-wt tnsition sson." Mtoology nd tmosphic physics (2009):

31 Poluído Limpo Mtins, Jog Albto, t l. "Cloud condnstion nucli fom biomss buning duing th Amzonin dy-to-wt tnsition sson." Mtoology nd tmosphic physics (2009):