Post on 01-Dec-2018
Tópico 3 – Umidade
Profa.: Rita Ynoue
2010
Disciplina: 1400200 - Física da Terra e do Universo para
Licenciatura em Geociências
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
Escalas de temperatura
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.
373212100Ponto de
ebulição da
água
273320Ponto de
fusão do
gelo
Kº Fº C
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
6
7
9
10
8
1112
13
14
15
16
17
18
Trajetórias
diurnas
do Sol
Leste
Oeste
N S
Inverno
17
7
Verão
19
5
Pri/Out
Sol da meia-noite
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:
Umidade do ar
• Transporte e distribuição de calor (ciclo hidrológico)
• Absorção de comprimentos de onda da radiação solar e terrestre
• Condensação (Orvalho, nuvens, chuva)
• Evaporação
Consumo de energia na
superfície pela evaporação
(ex: resfriamento da pele
pela evaporação do suor)
Liberação de energia na
atmosfera devido à
condensação
http://www.school-for-champions.com/science/images/evaporation.gif
O que ocorre a 100oC?
Alta energia:
Evaporam
Média energia:
Voltam para o corpo
d água
Baixa energia:
Permanecem na fase
líquida
Moléculas com diferentes energias:
• 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).
http://www.geog.ucsb.edu/~joel/g110_w08/lecture_notes/water_
vapor/agburt05_01c.jpg
Taxa de
evaporação
Taxa de
condensação
http://www.mwit.ac.th/~physicslab/hbase/kinetic/imgkin/vapp3.gif
Taxa de
evaporação
em equilíbrio
com a taxa de
condensação:
pressão de
vapor de
saturação
Evaporação
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.
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.
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.
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.
Como obter a Td?
http://biomet.ucdavis.edu/frostprotection/Measure%20Dewpoint/image0
02.gif
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.
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.
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.
http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap5/cap5-5.html
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)
22/5/2010 0 20,3 53 14,3 10,4 873,9 2,3 197° 4,2 -3,5 0,0
22/5/2010 1 19,4 54 13,7 9,8 875,6 2,2 179° 4,4 -3,5 0,0
22/5/2010 2 17,8 60 13,1 9,9 876,0 1,4 171° 3,7 -3,5 0,0
22/5/2010 3 17,3 62 12,9 10,0 876,7 1,4 164° 3,4 -3,5 0,0
22/5/2010 4 16,5 65 12,6 9,9 876,7 1,7 158° 2,8 -3,5 0,0
22/5/2010 5 16,0 67 12,4 9,8 878,1 1,5 164° 3,3 -3,5 0,0
22/5/2010 6 14,9 70 11,7 9,4 878,2 1,0 169° 2,6 -3,5 0,0
22/5/2010 7 14,6 71 11,6 9,3 877,4 1,0 139° 2,0 -3,5 0,0
22/5/2010 8 13,7 75 11,2 9,4 877,3 0,9 155° 1,8 -3,5 0,0
22/5/2010 9 12,9 78 10,8 9,2 877,9 0,2 146° 2,0 -3,5 0,0
22/5/2010 10 15,0 69 11,7 9,4 880,0 0,3 144° 1,1 63,3 0,0
22/5/2010 11 18,6 57 12,9 9,8 893,2 1,5 120° 3,0 675,7 0,0
22/5/2010 12 20,6 52 14,4 10,3 902,0 2,1 118° 3,3 1441,0 0,0
22/5/2010 13 22,3 53 16,0 12,3 903,9 2,0 107° 4,2 2104,0 0,0
22/5/2010 14 24,2 49 17,0 12,9 902,6 2,7 68° 5,5 2594,0 0,0
22/5/2010 15 26,4 43 17,7 12,9 901,0 3,2 4° 5,6 2841,0 0,0
22/5/2010 16 28,1 32 16,8 9,9 898,8 3,7 309° 8,5 2850,0 0,0
22/5/2010 17 27,9 30 16,2 8,7 895,8 5,5 304° 9,5 2649,0 0,0
22/5/2010 18 27,9 32 16,6 9,6 891,9 4,2 317° 9,6 2160,0 0,0
22/5/2010 19 27,4 31 15 8,9 888,3 4,6 302° 8,3 1494,0 0,0
22/5/2010 20 25,7 35 15,5 9,1 883,3 3,7 299° 8,0 731,3 0,0
22/5/2010 21 22,2 48 15,1 10,5 875,2 1,6 296° 7,2 81,0 0,0
22/5/2010 22 20,4 55 14,5 11,0 868,7 1,0 313° 2,5 -3,5 0,0
22/5/2010 23 18,9 61 14,2 11,2 867,7 0,7 302° 1,5 -3,5 0,0
Data Hora Temperatura Tw Depressão Umidade Umidade Pto. Orvalho Pressão
UTC (°C) (°C) (°C) (%) (%) (°C) (hPa)
22/5/2010 0 20,3 14,3 53 10,4 873,9
22/5/2010 1 19,4 13,7 54 9,8 875,6
22/5/2010 2 17,8 13,1 60 9,9 876,0
22/5/2010 3 17,3 12,9 62 10,0 876,7
22/5/2010 4 16,5 12,6 65 9,9 876,7
22/5/2010 5 16,0 12,4 67 9,8 878,1
22/5/2010 6 14,9 11,7 70 9,4 878,2
22/5/2010 7 14,6 11,6 71 9,3 877,4
22/5/2010 8 13,7 11,2 75 9,4 877,3
22/5/2010 9 12,9 10,8 78 9,2 877,9
22/5/2010 10 15,0 11,7 69 9,4 880,0
22/5/2010 11 18,6 12,9 57 9,8 893,2
22/5/2010 12 20,6 14,4 52 10,3 902,0
22/5/2010 13 22,3 16,0 53 12,3 903,9
22/5/2010 14 24,2 17,0 49 12,9 902,6
22/5/2010 15 26,4 17,7 43 12,9 901,0
22/5/2010 16 28,1 16,8 32 9,9 898,8
22/5/2010 17 27,9 16,2 30 8,7 895,8
22/5/2010 18 27,9 16,6 32 9,6 891,9
22/5/2010 19 27,4 15 31 8,9 888,3
22/5/2010 20 25,7 15,5 35 9,1 883,3
22/5/2010 21 22,2 15,1 48 10,5 875,2
22/5/2010 22 20,4 14,5 55 11,0 868,7
22/5/2010 23 18,9 14,2 61 11,2 867,7
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
0,5 95 95 95 95 95 95 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96
1,0 90 90 90 90 91 91 91 91 92 92 92 92 92 92 93 93 93 93
1,5 84 85 85 86 86 86 87 87 87 88 88 88 88 89 89 89 89 90
2,0 79 80 81 81 82 82 83 83 83 84 84 84 85 85 85 86 86 86
2,5 75 75 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 81 82 82 82 83 83
3,0 70 71 71 72 73 74 74 75 76 76 77 77 78 78 78 79 79 80
3,5 65 66 67 68 69 70 70 71 72 72 73 74 74 75 75 76 76 76
4,0 60 62 63 64 65 66 66 67 68 69 69 70 71 71 72 72 73 73
4,5 56 57 58 60 61 62 63 63 64 65 66 67 67 68 69 69 70 70
5,0 51 53 54 55 57 58 59 60 61 62 63 63 64 65 65 66 67 67
5,5 47 48 50 51 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 62 63 64 64
6,0 43 44 46 47 49 50 51 53 54 55 56 57 58 59 59 60 61 62
6,5 38 40 42 43 45 46 48 49 50 52 53 54 55 56 56 57 58 59
7,0 34 36 38 40 41 43 44 46 47 48 49 51 52 53 53 54 55 56
7,5 30 32 34 36 38 39 41 42 44 45 46 47 49 50 51 52 52 53
8,0 26 28 30 32 34 36 37 39 41 42 43 44 46 47 48 49 50 51
8,5 22 24 26 29 31 32 34 36 37 39 40 42 43 44 45 46 47 48
9,0 18 20 23 25 27 29 31 33 34 36 37 39 40 41 42 43 44 45
9,5 14 17 19 21 24 26 28 29 31 33 34 36 37 38 40 41 42 43
10,0 10 13 16 18 20 22 24 26 28 30 32 33 34 36 37 38 39 41
10,5 6 9 12 15 17 19 21 23 25 27 29 30 32 33 35 36 37 38
11,0 3 6 9 11 14 16 18 20 22 24 26 28 29 31 32 33 35 36
11,5 2 5 8 11 13 15 17 20 21 23 25 27 28 30 31 32 33
Temperatura de bulbo seco (oC)
Difere
nça e
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tura
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eco e
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ulb
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(p=930hPa)