Objectifs Comprendre les processus thermodynamiques amenant à la sursaturation de l ’air et à la formation de nuage ou brouillard.

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1 Objectifs Comprendre les processus thermodynamiques amenant à la sursaturation de l ’air et à la formation de nuage ou brouillard

2 Refroidissement isobare et diabatique q, r, e restent constantes U augmente puisque e s diminue Pendant un processus de refroidissement isobarique p = p d + e reste constante. Si le système est fermé: T diminue (pertes de chaleur)

3 Refroidissement isobare et diabatique (saturation) Considérons la particule d ’air humide définie par les valeurs: p 0 = 1000 mb, T 0 = 19 °C, r 0 = 8 g / kg Dans le T  tracez le procédé qui amène à la saturation par un procédé de refroidissement isobare. Quel est l ’état final ? p f = 1000 mb, T f = 10,5 °C, r f = 8 g / kg

4 Refroidissement isobare et diabatique ( Points de rosée et de gelée ) À la saturation la température finale est de T f =T D = 10,5 °C, r f = r s (1000 mb, 10,5 °C) = 8 g / kg Le point D est le point de rosée de la particule La température du point de rosée de la particule humide est la température à laquelle cette particule devient saturée, lorsqu ’elle subit un refroidissement isobare. Si la température à la saturation est négative, on l ’appelle la température du point de gelée (frimas)

5 Refroidissement isobare et diabatique ( Points de rosée et de gelée ) p 0 = 1000 mb, T 0 = 19 °C, r 0 = 8 g / kg p f = 1000 mb, T D = 10,5 °C, r f = 8 g / kg Quelle quantité de chaleur a été perdue par unité de masse pendant ce procédé?

6 Refroidissement isobare et diabatique ( Condensation ) Si le refroidissement continue au-dessus de T D (T F ) la tension de vapeur d ’eau devient sursaturée et la condensation (condensation solide) commence...

7 Rosée

8 Gelée blanche

9 Brouillard de rayonnement On admet qu ’il y a du brouillard quand la visibilité est inférieure à 1 km Pertes de chaleur par radiation

10 Ce brouillard se produit quand une masse d ’air chaud et humide arrive au-dessus d ’une surface relativement froide Brouillard d ’advection

11 Refroidissement isobare et diabatique ( Condensation ) Quand commence la condensation le refroidissement se poursuit moins rapidement. Pourquoi ?

12 Refroidissement isobare et diabatique ( Condensation ) Situation thermodynamique: Procédé isobare : Premier principe : m = m d + m v + m w => dm = 0 m t = m v + m w => dm v + dm w = dm t = 0 Clausius Clapeyron Rapport de mélange Démonstration

13 Refroidissement isobare et diabatique ( Visibilité ) Conclusion:

14 Épaisseur du brouillard: dépendance de la température On doit démontrer que: Démonstration

15 Courbes d ’égal contenu en eau liquide (diagramme eT) notes de cours Enrico Torlaschi T-2  T

16 Diagramme eT Point de rosée et point de gelée e si e B’ B Sol. A’ A e sw T DB T FB T DA B e A’ eBeB T DA point de rosée du point image A’(e A’,T A’ ) T A’ T B’ T DB point de rosée du point image B’(e B’,T B’ ) T FB point de gelée du point image B’(e B’,T B’ ) T U(A’) ? U(B’) ?

17 La courbe du point de rosée P 1018 986 938 899 850 798 750 T 11,4 18,4 16,6 14,5 11,8 8,6 5,4 T-T D 0,0 3,2 0,5 0,3 0,0 10,0