Fisica dell Atmosfera: composizione e struttura

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4 dell Atmosfera Cos è l Atmosfera Terrestre Involucro gassoso che avvolge la Terra, sede dei fenomeni meteorologici di varia natura Approfondimenti Atmosfera degli altri pianeti del sistema solare

5 Caratteristiche fisiche degli strati -Troposfera - con uno spessore che, a seconda della latitudine, varia dagli 8 ai 16 km, contiene il 75% della massa totale di gas -Stratosfera (15-50 km) - caratterizzata da una temperatura crescente dovuta alla grande concentrazione di O, O2, O3, gas che assorbono le radiazioni ultraviolette -Mesosfera ( km) - Ha temperatura decrescente -Termosfera ( km) - Ha temperatura crescente fino al altissime temperature (100 C a 100 km, 1000 C a 300 km di altitudine) -Esosfera o Magnetosfera ( km) ApprofondimentiLa TROPOsfera

6 L Atmosfera Cosa cambia con l altezza Temperatura (K) Pressione (hpa) Densità (kg/m 3 ) Velocità del Suono (m/s)

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8 dell Atmosfera di cosa è fatta Azoto N 2 : PM:28 OssigenoO 2 : PM:32 Vapor Acqueo H 2 O: PM:18 Anidride carbonica CO 2 : PM:44 Ossido nitroso N 2 O: PM:44 Metano CH 4 : PM:22

9 Il Peso dell Aria L aria è una miscela di gas e quindi un fluido. I fluidi sono caratterizzati da un Peso Specifico (Peso per Unità di Volume) o da una Densità (Massa per Unità di Volume). Conoscendo il PESO di una MOLE (PM) possiamo quindi ricavare le due grandezze precedenti a partire dal VOLUME di una MOLE. Q Calcoliamo il PM dell aria come media pesata di Azoto e Ossigeno Calcolatore html

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11 Cos è l umidità? 3 modi in intenderla UMIDITA ASSOLUTA (Absolute Humidity): si tratta di una densità, quella della massa di vapore riferita al volume unitario (g w /m 3 ) UMIDITA SPECIFICA (Humidiy Ratio): si tratta di un rapporto tra masse, quella del vapore e quella dell aria (secca) in cui è contenuto (g w /g as ) UMIDITA RELATIVA (Relative Humidity): è un valore che si rifà al concetto di Pressione Parziale (e) e al fatto che ogni vapore possiede una Pressione Parziale massima (e s ) che dipende dalla Temperatura alla quale raggiunge la Saturazione (quindi condensa) RH = UR = e w /e ws

12 Il Bulbo Umido Il contenuto massimo di vapore nell aria (e s ) dipende dalla temperatura. Questo fa si che se una superficie è mantenuta bagnata da un velo d acqua, questo si pone ad una temperatura (più bassa) caratteristica dell Umidità di vapor saturo corrispondente per quel valore di UR alla T dell aria (stessa Umidità Specifica). Tale valore prende il nome di Temperatura di Bulbo Umido Nota: T f F = T c C; T c C = (T f F 32)/1.8 NOTA: Le condizioni di Bulbo Umido sono mantenute da un flusso di Energia

13 Il diagramma Psicrometrico Si tratta di una carta, da utilizzare letteralmente per la misura del freddo che descrive il comportamento di una miscela gas-vapore: in questo caso aria secca e vapor d acqua:

14 Esercizi Q. Se su un muro umido la temperatura è di 15 C mentre nella stanza la temperatura dell aria è di 25 C qual è (presumibimente) l umidità della stanza? Q. Se in una stanza con l 80% di umidità inizialmente a 15 innalzo la temperatura a 25 quale sarà il nuovo valore di HR UR?

15 Esercizio svolto Se siamo a 20 C e con una una RH del 80%, qual è la densità dell aria? Sul Diagramma Psicrometrico leggiamo a 20 C un Umidità Assoluta dell aria paria0.012 g w /g as che in termini di rapporto molare vale /18 = 1/51 m w /m as e quindi che ogni 51 molecole d aria secca 1 molecola è di vapore, da cui possiamo calcolare il PM medio: V n=1 = RT P = = ρ as = = 24 = ρ as = = 29 = 1.21 g/l PM au = = 28.8 = ρ au = = 1.20 g/l

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