Objectifs Comprendre les processus thermodynamiques amenant à

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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 (Condensation)
Situation thermodynamique: m = md + mv + mw => dm = 0 mt = mv + mw => dmv + dmw = dmt = 0 Procédé isobare : Premier principe : Rapport de mélange Clausius Clapeyron

3 Refroidissement isobare et diabatique (Condensation)

4 Refroidissement isobare et diabatique (Visibilité)
Conclusion:

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

6 Courbes d ’égal contenu en eau liquide (diagramme eT)
notes de cours Enrico Torlaschi

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

8 Saturation et condensation par apport de vapeur d ’eau
Brouillard d ’évaporation: de l ’air froid se déplace sur des étendues d ’eau liquide. Le brouillard ainsi formé est peu épais à moins que d ’autres facteurs interviennent. Un phénomène analogue se produit au sein d ’une couche d ’air traversée par des précipitations qui s ’évaporent partiellement

9 Brouillard d ’évaporation
Considérons, dans les basses couches atmosphériques, des particules d ’air humide, non saturé, en contact avec une étendue d ’eau liquide: e < es(Teau) < es(Tair) Air: Tair, p, r, e Quand e = es(Teau) l ’évaporation s’arrête Eau: Teau Pourquoi ? Conclusion : e < es(Tair) Il n ’y aura pas de brouillard ! 1) Tair > Teau

10 Brouillard d ’évaporation
Air: Tair, p, r, e e < es(Tair) < es(Teau) L ’air devient saturé quand e = es(Tair) < es(Teau) Eau: Teau L ’évaporation continue, puisque il y a un gradient de pression de vapeur 2) Tair < Teau Il y aura du brouillard !

11 Procédé isobarique et adiabatique
Ce qu ’il faut savoir: Isobarique Adiabatique Procédé isenthalpique Chaleur latente et enthalpie: Lois de Kirchhoff:

12 Procédé isobarique et adiabatique
Système thermodynamique État initial: T, p, m, mv, mw dh = 0 État final: T ’, p ’, m, m ’v, m ’w Équation du procédé: démonstration

13 Procédé isobarique et adiabatique
Équation qui relie les variables d ’état initiales et finales.

14 Procédé isobarique et adiabatique
Avec les approximations habituelles

15 Température du thermomètre mouillé

16 Température du thermomètre mouillé
La température du thermomètre mouillé est la température à laquelle l ’air peut être refroidi, en y évaporant de l ’eau à pression constante et sans échange de chaleur avec l ’environnement, jusqu ’à ce que l ’air soit saturé.

17 Pseudo température du thermomètre mouillé ( le téphigramme ) Taw
p = 850 mb T = 10 °C r = 5 g/kg On utilise l ’adiabatique saturée: Taw = 6 °C 1) pour une particule à un niveau donné et point de rosée donné,soulevez adiabatiquement la particule jusqu ’à saturation. 2) Descendez-la maintenant selon l ’adiabatique saturée jusqu ’au niveau initial de la particule.

18 Pseudo température du thermomètre mouillé ( le téphigramme ) Taw
Questions 1) Décrivez le processus thermodynamique qu ’on vient de faire dans le T. 2) Quelle est la température la plus élevée: Tw ou Taw ? Pourquoi? 3) Quelle est la température potentielle du thermomètre mouillé?

19 Température équivalente Te

20 Température équivalente Te
La température équivalente est définie comme la température que l ’air humide atteindrait si cet air était complètement séché par condensation de toute la vapeur d ’eau suivant un processus isentalpique

21 Pseudo température équivalente Tae
p = 850 mb T = 10 °C r = 5 g/kg Tae = 23,5 °C 1) Pour une particule à un niveau donné et point de rosée donné,soulevez la particule jusqu ’à saturation. 2) Continuez le soulèvement selon une adiabatique saturée jusqu ’au niveau où cette courbe a la même pente que les adiabatiques sèches. 3) Redescendez jusqu ’au niveau de pression original en suivant une adiabatique sèche.

22 Pseudo température équivalente Tae
Questions 1) Décrivez le processus thermodynamique qu ’on vient de faire dans le T. 2) Quelle est la température la plus élevée: Te ou Tae ? Pourquoi? 3) Quelle est la température potentielle équivalente?

23 Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)

24 Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)

25 Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)

26 Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)
Par définition de température équivalente

27 Rapport de mélange en fonction de la température du thermomètre mouillé

28 Refroidissement de l ’air par évaporation de la pluie
L ’effet de température du thermomètre mouillé est la principale cause de la chute de température observée lorsque la précipitation commence.