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adrienne-bruno
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Les processus thermodynamiques amenant à la sursaturation de l ’air et à la formation de nuage ou brouillard
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
Saturation et condensation par apport de vapeur d ’eau
Brouillard d ’évaporation
Considérons, dans les basses couches atmosphériques,des particules d ’air humide, non saturé, en contact avec une étendue d ’eau liquide:
Air: Tair, p, r, e
Eau: Teau
e < es(Teau) < es(Tair)
Quand e = es(Teau) l ’évaporation s’arrête
Pourquoi ?
Conclusion : e < es(Tair) Il n ’y aura pas de brouillard !
1) Tair > Teau
Brouillard d ’évaporation
Air: Tair, p, r, e
Eau: Teau
e < es(Tair) < es(Teau)
2) Tair < Teau
L ’air devient saturé quande = es(Tair) < es(Teau)
L ’évaporation continue, puisque il y a un gradient de pression de vapeur
Il y aura du brouillard !
Procédé isobarique et adiabatique
Ce qu ’il faut savoir:
0dhAdiabatique 0q
Isobarique 0dp
Procédé isenthalpique
Chaleur latente et enthalpie:
Lois de Kirchhoff:
v v wl h h v
pv wp
dlc c
dT
Procédé isobarique et adiabatique
Système thermodynamique
État initial: T, p, m, mv, mw
État final: T ’, p ’, m, m ’v, m ’w
dh = 0
Équation du procédé: démonstration
Procédé isobarique et adiabatique
' '' v v
pd t w pd t w
l T r l T rT T
c rc c rc
' '' v v
pd t w pd t w
l T r l T rT T
c rc c rc
Équation qui relie les variables d ’état initialeset finales.
t v wm m m v wt
d
m mr
m
Procédé isobarique et adiabatique
' '' v v
pd t w pd t w
l T r l T rT T
c rc c rc
Avec les approximations habituelles
' 'v v
pd pd
l lT r T r
c c ' 'v v
pd pd
l lT r T r
c c
Température du thermomètre mouillé
const.v vw s w
pd pd
l lT r T T r
c c const.v v
w s wpd pd
l lT r T T r
c c
' sr r
'' v v
pd pd
l r l rT T
c c
Température du thermomètre mouillé
vw s w
pd
lT T r r T
c v
w s wpd
lT T r r T
c
La température du thermomètre mouillé est latempérature à laquelle l ’air peut être refroidi, en y évaporant de l ’eau à pression constante et sanséchange de chaleur avec l ’environnement, jusqu ’à ce que l ’air soit saturé.
Pseudo température du thermomètre mouillé ( le téphigramme ) Taw
On utilise l ’adiabatique saturée:
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 initialde la particule.
p = 850 mb
T = 10 °Cr = 5 g/kg Taw = 6 °C
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?
Température équivalente Te
constanteve
pd
lT T r
c
' 0r
' '' v v
pd t w pd t w
l T r l T rT T
c rc c rc
Température équivalente Te
ve
pd
lT T r
c v
epd
lT T r
c
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
Pseudo température équivalente Tae
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 originalen suivant une adiabatique sèche.
p = 850 mb
T = 10 °Cr = 5 g/kg
Tae = 23,5 °C
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?
Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)
v vw s w
pd pd
l lT r T r T
c c
er
p
v v sw
pd pd
l l eeT T
c p c p
ss
er
p
Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)
v v sw
pd pd
l l eeT T
c p c p
ps w w
v
pce e T T T
l
Représentation d ’un processus isenthalpique (diagramme eT)
Page 13: notes de cours Enrico Torlaschi
ps w w
v
pce e T T T
l p
s w wv
pce e T T T
l
ps w w
v
pce e T T T
l
Température du thermomètre mouilléLe psychromètre
v ve w s w
pd pd
l lT T r T T r
c c v v
e w s wpd pd
l lT T r T T r
c c
La température du thermomètre mouillé est latempérature à laquelle l ’air peut être refroidi, en y évaporant de l ’eau à pression constante et sanséchange de chaleur avec l ’environnement, jusqu ’à qu ’il soit saturé.
Température du thermomètre mouilléLe psychromètre
pds D s w w
v
ce T e T p T T
l pd
s D s w wv
ce T e T p T T
l
Le psychromètre nous donneT et Tw
TwT
Nous pouvons alors calculer TD
Température du thermomètre mouillé:la température de rosée
pds D s w w
v
ce T e T p T T
l pd
s D s w wv
ce T e T p T T
l
C ’est l ’équation psychrométrique. Le coefficient cpd/lv est appelé constante psychrométrique.
Température du thermomètre « gelé »:la température de gelée blanche
pds D si i i
v
si f
ce T e T p T T
l
e T
pds D si i i
v
si f
ce T e T p T T
l
e T
Refroidissement de l ’air par évaporation de la pluie
L ’effet de températuredu thermomètre mouilléest la principale cause dela chute de températureobservée lorsque la précipitation commence.