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Processus thermodynamiques dans la ’atmosphère

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Processus thermodynamiques dans la ’atmosphère. Les transformations isobares Le réchauffement matinal et le refroidissement nocturne qui constituent l\'oscillation journalière normale de la température de l\'air dans les basses couches. Les transformations adiabatiques

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Presentation Transcript
processus thermodynamiques dans la atmosph re
Processus thermodynamiques dans la ’atmosphère
  • Les transformations isobares
      • Le réchauffement matinal et le refroidissement nocturne qui constituent l\'oscillation journalière normale de la température de l\'air dans les basses couches.
  • Les transformations adiabatiques
      • Il s\'agit essentiellement des détentes ou des compressions subies par les particules atmosphériques au cours de leurs mouvement verticaux.
d tente compression adiabatique
Détente/compression adiabatique

q=0

<

700 mb

Détente

Tfd

Ti

Ti

État initial

800 mb

q=0

900 mb

Compression

Tfc

>

Ti

transformation adiabatique
En admettant que l\'air est un gaz parfait, et par définition de processus adiabatique, les deux expressions mathématiques du premier principe de la thermodynamique prennent la forme:Transformation adiabatique
transformation adiabatique1
Transformation adiabatique

En éliminant dT entre ces deux équations:

transformation adiabatique2
Transformation adiabatique

comme p et sont des variables d\'état, cette équation

peut être intégrée facilement entre deux états 1 et 2,

en considérant le processus adiabatique.

ou

temp rature potentielle
Température potentielle

Les variations de température subies par la particule pendant

les mouvements verticaux peuvent être calculées

en utilisant les équations de Poisson.

temp rature potentielle1
Température potentielle

On définit alors la température potentielle d\'une

particule d ’air sec comme la température que cet air

a après avoir subit une transformation adiabatique

telle que sa pression finale est de p0, un niveau de

pression choisi comme référence

temp rature potentielle2
Température potentielle

En physique de l\'atmosphère la température potentielle est

usuellement exprimée en Kelvin et le niveau de référence

choisit est le niveau de 1000 mb.

avec p en mb.

d tente compression adiabatique1
Détente/compression adiabatique

q=0

700 mb

Détente

Tfd

<

Ti

< i

<

i

Ti

État initial

900 mb

q=0

>

1000 mb

Compression

Tfc= i

Ti

premier principe
Premier principe

Dans le cas d ’un gaz parfait cp est constant et alors,

Cette équation constitue une autre forme de la

première loi de la thermodynamique.

deuxi me principe de la thermodynamique
Deuxième principe de la thermodynamique

Le premier principe de la thermodynamique est une

affirmation de l\'équivalence des diverses formes

d\'énergie et de la conservation de celle-ci.

Le deuxième principe de la thermodynamique permet

de savoir quelles sont les transformations possibles

parmi celles qui conservent l\'énergie.

deuxi me principe

Deuxième principe

Un système e tendance à se placer dans la situation de désordre maximum car c ’est cette situation qui se produit du plus grande nombre de façons.

deuxi me principe1

Deuxième principe

Lors d ’un processus spontanée, le désordre de l ’univers augmente

deuxi me principe selon la thermodynamique
Deuxième principe: selon la thermodynamique

Le deuxième principe de la thermodynamique s\'énonce

comme suit: pour toute transformation réversible dans

système fermé, le rapport:

est la différentielle exacte d\'une fonction d\'état

S appelée entropie du système.

deuxi me principe2
Deuxième principe

On a donc dans le cas d\'une transformation

infinitésimale réversible,

Et par unité de masse

deuxi me principe3
Deuxième principe

Enceinte adiabatique

État final

État initial

Q = ?

S2-S1 =?

deuxi me principe4
Deuxième principe

Pour toute transformation irréversible d\'un système fermé

on a:

Posons:

est par définition la chaleur non compensée de Clausius

deuxi me principe5

Deuxième principe

La variation d ’entropie pendant un processus quelconque est:

deuxi me loi
Deuxième loi

Transformation réversible:

Transformation irréversible:

Transformation impossible:

changement d entropie processus r versible
Changement d ’entropie: processus réversible

Au cours d ’une transformation réversible,

la première et la deuxième loi de la

thermodynamique conduisent à:

changement d entropie changement de phase
Changement d ’entropie: changement de phase

À température et à pression constantes on a:

usage conjoint du premier et deuxi me principe
Usage conjoint du premier et deuxième principe

Premier principe:

Conjoint

Deuxième principe:

nergie libre de gibbs la 2 me loi temp rature et pression constantes
Énergie libre de GibbsLa 2ème loi à température et pression constantes

Énergie libre de Gibbs

processus quelconque possible spontan
Processus quelconque: Possible? Spontané?

Pour utiliser la deuxième loi de la

thermodynamique en pratique,

il faut calculer s et le comparer à

Comment calculer s quand le procédé est

irréversible ?

N ’oubliez pas que l ’entropie est une variable d ’état:

sa variation ne dépend que de l ’état initial et de

l ’état final!

ad