Henrique M. J. Barbosa Instituto de Física USP

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Felipe Stachinski Bastos
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1 Henriue M. J. Brbos Instituto e Físic USP hbrbos@if.us.br

Coosição tosfer Mixingtio (%) Mixing tio () Fixe Gses Nitrogen (N 2 ) 78.08 780,000 Oxygen (O 2 ) 20.95 209,500 Argon (Ar) 0.

2 Coosição tosfer Mixingtio (%) Mixing tio () Fixe Gses Nitrogen (N 2 ) ,000 Oxygen (O 2 ) ,500 Argon (Ar) ,300 Vrible Gses Wter Vor (H 2 O) ,000 Crbon Dioxie (CO 2 ) Methne (CH 4 ) Ozone (O 3 )

3 Altitue boe se leel (k) Altitue boe se leel (k) Altitue boe se leel (k) Altitue boe se leel (k) Altitue boe se leel (k) Altitue boe se leel (k) Pressão, Densie e Grie hp (boe 99.9%) hp (boe 99%) 100 hp (boe 90%) hp (boe 50%) Air ressure (hp) Air ensity (kg -3 ) Grity ( s -2 )

4 Concentrção e ensie Moe Dieter Nuber Densie () (#/c 3 ) (g/ 3 ) Gs olecules x Aerossol Peueno < Méio < Grnge <1 10 < Hiroeteoros Neblin Nue Gro Chu

5 Pressão hirostátic Peso or unie e áre e u cert ltitue z z zgz = ressão o r (1 P=1 kg -1 s -2 = 0.01 hp=0.01 b) = ensie o r (kg/ 3 ) g = grie (/s 2 ) z = ltitue () Vlor tíico n suerfície 101,325 P = hp = b = br 760 Hg = 760 torr 10,300 kg -2 z

6 Eução e esto Lei e Boyle (1661) P~1/V r =cte Lei e Chrles (1787) V~ r P=cte Lei e Aogro ( ) V~n r P, =cte Gses ieis P V=n * Lentno u rcel Low, Low P, High V High, High P, Low V

7 Gses erfeitos * n V nn V A N * A Nk n V * = cte. uni.os gses = 8.31 J / K / ol = cte. r o r = 287 J / Kg / K N A = núero e Aogro = 6.02 x ol -1 n = núero e oles N = gs conc. (olec. c -3 ) k B = constnte e Boltznn = 1.38x10-19 c 3 hp K -1 ) * ' Exelo: = 1013 hp = 1 hp = 288 K = 270 K N = 2.55 x olec. c -3 N = 2.68 x olec. c -3

8 Lei e Dlton Pressão Prcil Pressão totl o r k B N Pressão rcil e c gás N k B N k B Coo o or é o gás trço is iortnte e is riáel Concentrção e núero N N N

9 Gás erfeito r seco Densie o r seco (g c -3 ) Concentrção e núero o r seco (olec. c -3 ) Constnte os gses r o r seco (Aenix A) ol g V n /, V A n N K kg J / / * k N A V A n V n V n B * * * Pressão Prcil o r seco(hp)

10 k N A V A n V n V n B * * * K kg J / / * V A n N ol g V n /, Gás erfeito or Densie o r seco (g c -3 ) Concentrção e núero o r seco (olec. c -3 ) Constnte os gses r o r seco (Aenix A) Pressão Prcil o r seco(hp)

11 Definição e zão e Mistur E olue (olec. e gás or olec. e r seco) E ss (ss e gás or ss e r seco) n n N N n n N N

12 zão e istur o or e águ Eução e esto r o or e águ er: zão e istur e ss o or e águ é então: * *

13 Uie Esecífic É u rzão e istur o r úio (rzão entre ss e or e ss totl e r)

14 Eução e esto o r úio Pressão totl é el so: Juntno os teros, teos: E ssi oeos escreer essão totl coo: One constnte os gses r o r úio é:

15 eertur Virtul Assi, eução e esto r o r úio oe ser escrit e us neir: é teertur necessário r o r seco ter es ressão e ensie o r úio

16 Exelo = 1013 hp, = 10 hp e = 298 K kg kg g ol hp 3 kg -1 K K 1.19 kg -3

17 Eução Hirostátic É eução e oiento n usênci e celerção erticis. É elo euilíbrio entre forç griente e ressão e grie gz Exelo Níel o r, = hp = kg -3 g = s ,,100 = hp Pressão ecresce 1 hp c 10 e ltitue

18 Euções ue rege tosfer Já teos lgu euções: gz Ms in flt is lgus...

19 Pressure (b) Altitue (k) eertur x Altitue Ozone lyer Mesouse Strtouse roouse heroshere Mesoshere Strtoshere rooshere eerture (K)

20 Quíic o Ozônio estrtosférico Fbricção O2 + h ν O + O O2 + h ν O + O O+M O+M O + O2 + M O3 + M Destruição O3 + h ν O2 + O O3 + h ν O2 + O O3 + O O2 + O2 λ < 175 n 175 n < λ < 245 n λ < 310 n λ > 310 n

21 C Liite Dytie Nighttie

22 rnferênci e Energi Conução rnsferênci e energi entre oléculs Conecção rnsferênci e energi or oientos erticis e ss e u fluío Aecção rnsorte horizontl elo ento éio ição rnsferênci e energi el eissão ou bsorção e rição eletrognétic

23 Clor sensíel Clor esecíficio (J / kg / K) É energi necessári r uentr e 1K tertur e 1kg e u substânci Exelos: for ry ir for liui wter 1360 for cly 827 for sn Bixo clor esecífico Substânci uece is riente o receber clor Ex: o solo esuent is urnte o i o ue águ

24 Conução Só é iortnte róxio o chão, ois fluxo e clor or conução (W -2) H c k / z z One k z = conutiie téric (W / / K) Ar seco = Águ líui = 0.6 Próxio o chão z 12K 1 Hc 300W / 2 roosfer lire z 6.5K 1k Hc 0.15W / 2

25 urbulênci É o oiento cótico o ento eio interção os órtices e ários tnhos Win urbulênci téric: turbulênci eio flutução e u rcel uente e eio o r frio urbulênci ecânic: turbulênci eio o cislhento, conergênci ou iergênci o ento

26 Conection Moiento erticl o r Lire: oiento erticl eio turbulênci téric Forç: oiento erticl eio turbulênci ecânic L

27 Clor Ltente É energi necessári r u substânci ur e fse Conensção, congelento, eosição Liber energi e esuent o r Eorção, fusão, sublição bsore energi e esfri o r

28 Clor ltente O clor ltente é iferenç e entli (h=c +cte) entre os ois estos, ssi, su rição co teertur é or: Integrno L e L c, V Substituino s constntes (J kg -1 ) L e c W c c e, 0 W, V 0 L 2370 e c

29 Vor res sure (hp) Eução e Clusius-Cleyron A ressão e or e sturção ri co teertur:, s, s E oeos encontrr u exressão r el: L e 120, s c 6.112ex c Oer liui wter eerture ( o C)

30 Conensção/Eorção Conensção r >,s Eorção r <,s

31 Vor ressure (hp) (hp) Fortion of in in Col Clous Ice Crystl (Bergeron) Process Oer liui wter Oer ice wter rolet gs olecules ice crystl eerture ( o C),s sobre gelo é enor ue sobre águ As gots eor e o or flui r os cristis

32 1 lei teroinâic A rieir lei teroinâic oe ser escrit r tosfer coo: Q c, Que oe ser rescrit coo: 1 t 1 c Q t 1 c P t O roble é ue c eene e e

33 1 lei teroinâic Não os ostrr to eução, s oeos efinir u teertur otencil irtul 1000hP Que já inclui rição co ressão e finlente escreer eução resoli elos oelos 1 t c Q t

34 Euções ue rege tosfer gz 1 t c V t V V Q t V P g hP bé não os entrr e etlhes, s eução e conserção e oento le eução e Nier- Stokes: 2

35 Eução continuie otl Nx yz Consierno ens ireção x, teos: Nxy z u1n1y zt u2n2yzt

36 Eução continuie Diiino os ois los or t e elo olue (xyz) N u2n2 u1n1 t x E tono o liite r t, x 0, encontros N t un x Que oe ser generlizo r escreer eução e conserção n for e iergênci o fluxo N t VN Siilr conserção e crg elétric

37 Eução continuie Coo ss e c olécul não u Usno regr cei N N t Dá efinição e eri totl: A t t V rnsorte o griente Substituino, chegos for iergênci elocie: Lgrngeno N t N Eulerino t

38 Continuie uie esecífic A uie esecífic é or Substituino n eução continuie, teos: r ( ) / t ( ) ρ t t ρ (ρ ) ρ Assi eução r uie esecífic fic: t 0 t

39 Detlhes Assuios ue o fluxo er o elo (Vento * N), s tbé há u fluxo eio ifusão oleculr. Pel lei e Fick: Fψ D One D é o coeficiente e ifusão oleculr. bé esueceos s fontes e suiouros. Consierno tuo junto, teos: 2 N t N D N F S D 0.2 c 2 /s

40 Pr o or e águ N troosfer e n estrtosfer, o tero e ifusão é esrezíel ois o lire cinho éio s oléculs é uito eueno. Mo. Brownino (Einstein) Assi: x (1 ) t 30is 2D 20.2c 2 / s t F A for lgrngen (/t) uito siles é o ue está ns bses os oelos e rcel. S 2

41 Conserção A eução e conserção e ss é seelhnte conserção e oento: 2 N t N DN N FN SN D 2 t t 2 F P S g Fontes e suiouros e oento: 2ª lei e Newton

42 Coo resoler s e. tos.? São leis e conserção físic. São euções iferenciis e reresent u conserção locl! São contínus e ális e toos os ontos o esço físico (x,y,z,t) O ue contece uno iscretizos s euções?

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