Capítulo 2. Mistura e Convecção

Transcrição

1 Caítulo Mistura Convção

2 Mistura Mistura Isobária Mistura Adiabátia

3 Mistura isobária M,, q, w,p M,, q, w,p M,,q,w,P

4 Média Pondrada das assas q q q w w w Uidad sífia Razão d istura Prssão d Vaor

5 S durant a istura não oorrr rda ou ganho d alor, a quantidad d alor rdida la arla qunt é igual à rbida la fria. Portanto odos alular a tratura final da istura oo: ( w ( ( w ( v v ngligniando as qunas ontribuiçõs do vaor d água:

6 Figura. Diagraa higroétrio

7 Figura. Diagraa higroétrio

8 Figura. Diagraa higroétrio

9 Durant st rosso d istura, a UR da istura od atingir valors suriors a 00%. Quando isso oorrr a istura stará sur-saturada rlação a água. Lbrando qu a UR od sr dsrita oo: UR (% 00 x ou 00 x w ou 00 w s s x r r s

10 Possívis ondiçõs aós a istura Fia Sur-Saturada > s ( Não Satura < s ( Fia Saturada = s (

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13 Para sabr s irá oorrr saturação º Calulaos (istura º Calulaos (istura 3º A artir d alulaos s ( (C.C. 4º S > s ( ntão stá saturada. v v s s R L x ( ( 0 0

14 Saturado - Condnsando Enquanto o ar stivr sur-saturado, o vaor ondnsa. Nst onto tos a foração d ua nuv. A dida qu o vaor ondnsa a rssão d vaor diinui. Durant st rosso a arla libra alor latnt assi la aqu. A ondnsação ssa quando <= s(

15 Vaor ondnsado ratura da Mistura Para alular a quantidad d vaor d água ou atrial ondnsado a tratura qu a arla irá atingir aós a ondnsação, avaliaos a variação da razão d istura da arla a dida qu la sta ondnsando.

16 Vaor ondnsado ratura da Mistura A dida qu o vaor ondnsa, tos ua rdução da quantidad d vaor, ois l stá sndo onvrtido água líquida, logo a rssão d vaor diinui. Alé disso, tos qu a dida qu o vaor vai ondnsando, a arla libra alor qu é roorional ao Calor Latnt (Lv vzs a quantidad d atrial ondnsado (dw (L v dw

17 Equaionando st rosso tos

18 Condnsação - I Podos xrssar o alor librado durant o rosso d ondnsação oo: dq Ldw Mas la º li da trodinâia tos: dq d d

19 Condnsação - II Lbrando qu tos u rosso isobário (=t, a quação antrior od s silifiada oo: dq d d Ldw

20 Condnsação - III Coo a razão d istura é: w os: d Ld, onst

21 Condnsação - IV Rarranjando os tros: d L d d d L

22 d d, L Esta quação dsrv a taxa d udança da rssão d vaor ( da tratura ( durant o rosso d ondnsação. Basiant é o ofiint angular da rta qu dsrv o rosso d ondnsação isobário ntr os ontos (, ( f, f

23 Prssao d Vaor (b 4 d d L f Oorr Condnsação 0 f 5,00 0,00 5,00 0,00 ratura (C

24 Sndo qu f f rrsnta a tratura a rssão d vaor final d arla aós o rosso d ondnsação trinar. f d L f d Quando isso oorrr a arla stará silsnt saturada, ou sja, f = s ( f ou silsnt 00%

25 Para duas arlas d nuv não isturadas qu não ossu riitação onsidrávl, o rosso trodinâio od sr onsidrado oo saturado, rvrsívl adiabátio. Logo a razão d istura da água total - Q, b oo a tratura otnial quivalnt úida tabé são onsrvativas: q q q Q Q Q

26 Mistura adiabátia Durant rossos d lvantanto d ua arla d ar, as assas d ar od s isturar difrnt nívis d rssão oo no aso antrior, nuvns nvoiros od sr forar. al oo no rosso antrior, a istura irá oorrr u so nívl d rssão. Portanto odos aliar o so rodinto d istura isobária. Sndo qu nst aso, las s dsloa até o nívl da istura através d u rosso adiabátio so ou saturado.

27 Portanto, las od sofrr xansão adiabátia ( ou orssão adiabátia ( aso não stja saturadas ou ainda xansão ou orssão sudoadiabátia aso stja saturadas. Dssa anira, ants d iniiar os álulos da istura tos qu aoanhar todos os rossos d dsloanto até qu a istura oorra.

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29 Durant st rosso d istura adiabátia, tanto a tratura otnial da istura oo a rstiva uidad sífia od sr rrsntados la édia ondrada das assa das arlas d ar. q q q

30 Postriornt, a dida qu a oluna d ar stivr totalnt isturada a uidad sifia tndrá a u valor onstant dntro da oluna q M z z qdz z M dz z

31 Usando a aroxiação hidrostátia dz g d g dz d P P P P z z g d q M q g d q M qdz M q

32 z z g z dz M qd g d q g q d o so s alia ara a razão d istura (w a rssão d vaor (

33 Finalnt quando a oluna stivr totalnt isturada, a variação da tratura o a altura na oluna vrtial da istura s aroxiará da taxa d variação d tratura o altura ara u rosso adiabátio so, ou sja, d dz d

34 Exlo aostras d ar o sa assa são isturadas isobariant u nvoiro s fora. A º aostra stá o ua tratura d 30ºC 90% d UR nquanto qu a º aostra t ua tratura d ºC UR=80%. Assuindo qu a istura oorru no nívl d 000 b, dtrin a tratura do ar do nvoiro o ontúdo d água líquida ondnsada graos d vaor or quilo d ar.

35 Mas oo = = C o

36 Já a rssão d vaor d Saturação da istura é s (6 o C so x L R v v o 6, x,5 x ,5 73,5 6 s 0 6, b 0 73,5 K L v,5 x 0 6 J / kg o ( 6 C 8, 8 s b R v 46 J / kgk

37 Agora tos qu alular a rssão d vaor da Mistura Mas UR 00 s ( s ( 30 0,9 x 4, 45 38, 05 b 0,8 00 s ( 0,8 x 7, 06 5, 648 b 38, 05 5,648, 93 b

38 Coo > s ( Nvoiro s ( = s(6ºc = 8,8 b. =,93 b > s ( Então tos ondnsação

39 Dssa anira, a rssão d vaor do nvoiro irá diinuir o a tratura a dida qu a ondnsação oorr, odos xrssa-la oo: d d L

40 Logo odos intgrar a quação antrior dsd o stágio iniial da istura (, até o stágio qu a arla d ar fiará sont saturada (*,* * d L * d L Coo sabos qu a ondnsação ira oorrr até qu a arla fiqu silsnt saturada, sabos qu no final * = s(* * *

41 Pla quação d Clausius-Clayron s(* od sr xrsso oo: s ( * s ( x L R v v * Lbrando qu Lv =,5x0 6 J/kg, Rv = 46 J/kgK =,93 b, s( = 8,8 b = 6ºC

42 Dssa anira, tos qu fazr u rosso d intração ntr as quaçõs d ondnsação C.C d fora qu * = s (*. * * L s ( * s ( x L R v v *

43 Intração *( o C *(b s (* 6,0,93 8,8 8,0 0,64 0,85 7,0,8 9,55 7,5 0,96 0,9 7,75 0,80 0,5 7,875 0,7 0,68 7,94 0,68 0,77 7,9 0,70 0,73 7,89 0,7 0,70 s =,93 b, s( = 8,8 b = 6ºC *,93 * L ( * 8,8 x L R v v * 73 6,5, 0 6

44 Agora ara alularos o ontúdo d água liquida ondnsada risaos sabr qual foi a diinuição da razão d istura durant st rosso d ondnsação, ou sja, quanto d água líquida foi ondnsada =-(w*-w Coo, tos qu: w * 0, 6 x 0, , 0875 w 0, 6 x, , 0364 =7,6x0-4 kg/kg = 0,76 g/kg 0,76 l

45 Artigo Arsntação:5/8/07 htt://

46 Lista : Entrga 5/8/07 Faça u rsuo do Artigo intitulado: Dro growth du to high sursaturation ausd by isobari ixing htt://

47 Suonha qu ua assa d ar olar s dsloa sobr o Rio d Janiro xist ossibilidad d oorrr foração d nvoiro. Assua qu a assa d ar Polar a assa d ar sobr o Rio d Janiro t assas M M são isturadas isobariant ao nívl d 950 hpa. A assa d ar Polar sta o ratura d ºC ua uidad rlativa d 30,4% A assa d ar sobr o RJ sta o tratura d 37ºC uidad rlativa d 84,9 %.

48 a Calul qual o intrvalo d assas (M M qu ossibilita a foração d nvoiro. b Calul a tratura do nvoiro água líquida ondnsada litros ara a istura qu arsntar a aior sursaturação. A artir d qu valor d uidad rlativa a assa d ar sobr o RJ tria qu tr ara qu não tivéssos a foração d u nvoiro. d A artir d qu tratura a assa d ar Polar t qu sr aquida ara não tros a foração d u nvoiro.

49 ( ( ( ( / 79 5, ] / 00 0, * [,93 30 / 03, /,93, ( ( ( ( ( ( } ( ( { ( ( ( ( ( ( ( ( v w Kkg J kg kg kj x w kgk kj kgk kj v w w w w w w w w w w w w w w v v v v v v v v v v v v v v v Donstração da xrssão d