Disciplina: Física da Terra e do Universo para Licenciatura em Geociências. Tópico 3 Umidade. Profa.: Rita Ynoue 2010

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1 Disciplina: Física da Terra e do Universo para Licenciatura em Geociências Tópico 3 Umidade Profa.: Rita Ynoue 2010

2 Revisão das aulas passadas Tópico 1: Evolução da atmosfera terrestre Composição química Tópico 2: Temperatura Escalas de temperatura Diferença entre tempo e clima Estrutura vertical da atmosfera Variação diurna da temperatura Estações do ano

3 Escalas de temperatura º C º F K Ponto de fusão do gelo Ponto de ebulição da água O ponto zero da escala Kelvin (zero absoluto) corresponde, ao menos teoricamente, à temperatura na qual cessa o movimento molecular e o objeto não emite radiação eletromagnética. Não há temperaturas abaixo dessa.

4 Camadas da atmosfera Tendo como base a variação da temperatura com a altura, a atmosfera divide-se em 4 camadas: 1. Troposfera 2. Estratosfera 3. Mesosfera 4. Termosfera

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6 Esquema da Órbita da Terra em torno do Sol Sol

7 Trajetórias Pri/Out diurnas do Sol Verão 15 7 Inverno 16 7 Leste 6 5 N 17 S Oeste 19 Sol da meia-noite

8 Aula de hoje: Umidade do ar

9 Umidade do ar A água é a única substância que ocorre nas três fases na atmosfera e a Terra é 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: Transporte e distribuição de calor (ciclo hidrológico) Absorção de comprimentos de onda da radiação solar e terrestre Condensação (Orvalho, nuvens, chuva) Evaporação Liberação de energia na atmosfera devido à condensação Consumo de energia na superfície pela evaporação (ex: resfriamento da pele pela evaporação do suor)

10 Neste momento, está ocorrendo evaporação? Ou...

11 ... a evaporação só ocorre a 100 o C?

12 Moléculas com diferentes energias: Alta energia: Evaporam Média energia: Voltam para o corpo d água Baixa energia: Permanecem na fase líquida O que ocorre a 100 o C?

13 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).

14 E condensação?

15 2.free.gif

16 Taxa de evaporação Taxa de condensação vapor/agburt05_01c.jpg

17 Evaporação Taxa de evaporação em equilíbrio com a taxa de condensação: pressão de vapor de saturação

18 Umidade do ar Principal fonte: oceano tropical 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. 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.

19 Umidade do ar A pressão de saturação do vapor depende da temperatura

20 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. APENAS PARA VISUALIZAÇÃO: dissolvendo sal na água... Variando o conteúdo de sal até chegar à saturação (à temperatura constante) Variando a temperatura, varia a quantidade de sal que satura a solução.

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22 Quanto maior a temperatura, maior quantidade de vapor d água pode ser retida.

23 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.

24 Temperatura do ponto de orvalho Td 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.

25 Como obter a Td? 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 gif

26 Outra forma de se obter a UR: Temperatura de bulbo úmido (Tw) 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.

27 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. 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. Exceto na saturação, 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.

28 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/ , ,3 10,4 873,9 2, ,2-3,5 0,0 22/5/ , ,7 9,8 875,6 2, ,4-3,5 0,0 22/5/ , ,1 9,9 876,0 1, ,7-3,5 0,0 22/5/ , ,9 10,0 876,7 1, ,4-3,5 0,0 22/5/ , ,6 9,9 876,7 1, ,8-3,5 0,0 22/5/ , ,4 9,8 878,1 1, ,3-3,5 0,0 22/5/ , ,7 9,4 878,2 1, ,6-3,5 0,0 22/5/ , ,6 9,3 877,4 1, ,0-3,5 0,0 22/5/ , ,2 9,4 877,3 0, ,8-3,5 0,0 22/5/ , ,8 9,2 877,9 0, ,0-3,5 0,0 22/5/ , ,7 9,4 880,0 0, ,1 63,3 0,0 22/5/ , ,9 9,8 893,2 1, ,0 675,7 0,0 22/5/ , ,4 10,3 902,0 2, ,3 1441,0 0,0 22/5/ , ,0 12,3 903,9 2, ,2 2104,0 0,0 22/5/ , ,0 12,9 902,6 2,7 68 5,5 2594,0 0,0 22/5/ , ,7 12,9 901,0 3,2 4 5,6 2841,0 0,0 22/5/ , ,8 9,9 898,8 3, ,5 2850,0 0,0 22/5/ , ,2 8,7 895,8 5, ,5 2649,0 0,0 22/5/ , ,6 9,6 891,9 4, ,6 2160,0 0,0 22/5/ , ,9 888,3 4, ,3 1494,0 0,0 22/5/ , ,5 9,1 883,3 3, ,0 731,3 0,0 22/5/ , ,1 10,5 875,2 1, ,2 81,0 0,0 22/5/ , ,5 11,0 868,7 1, ,5-3,5 0,0 22/5/ , ,2 11,2 867,7 0, ,5-3,5 0,0

29 Data Hora Temperatura Tw Depressão Umidade Umidade Pto. Orvalho Pressão UTC ( C) ( C) ( C) (%) (%) ( C) (hpa) 22/5/ ,3 14, ,4 873,9 22/5/ ,4 13,7 54 9,8 875,6 22/5/ ,8 13,1 60 9,9 876,0 22/5/ ,3 12, ,0 876,7 22/5/ ,5 12,6 65 9,9 876,7 22/5/ ,0 12,4 67 9,8 878,1 22/5/ ,9 11,7 70 9,4 878,2 22/5/ ,6 11,6 71 9,3 877,4 22/5/ ,7 11,2 75 9,4 877,3 22/5/ ,9 10,8 78 9,2 877,9 22/5/ ,0 11,7 69 9,4 880,0 22/5/ ,6 12,9 57 9,8 893,2 22/5/ ,6 14, ,3 902,0 22/5/ ,3 16, ,3 903,9 22/5/ ,2 17, ,9 902,6 22/5/ ,4 17, ,9 901,0 22/5/ ,1 16,8 32 9,9 898,8 22/5/ ,9 16,2 30 8,7 895,8 22/5/ ,9 16,6 32 9,6 891,9 22/5/ , ,9 888,3 22/5/ ,7 15,5 35 9,1 883,3 22/5/ ,2 15, ,5 875,2 22/5/ ,4 14, ,0 868,7 22/5/ ,9 14, ,2 867,7

30 Diferença entre temperatura de bulbo seco e de bulbo úmido ( o C) UR (%) Temperatura de bulbo seco ( o C) (p=930hpa) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

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