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PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE DE L'AIR

PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE DE L'AIR. - TEMPÉRATURE et TRANSMISSION DE CHALEUR - LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE - L'HUMIDITÉ - NOTION DE CHALEUR LATENTE - STABILITÉ ET INSTABILITÉ DE L'AIR - L'ÉMAGRAMME. PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE DE L'AIR. L'air "chimiquement pur". OXYGENE 21%. GAZ RARES 1%.

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PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE DE L'AIR

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Presentation Transcript

  1. PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE DE L'AIR - TEMPÉRATURE et TRANSMISSION DE CHALEUR - LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE - L'HUMIDITÉ - NOTION DE CHALEUR LATENTE - STABILITÉ ET INSTABILITÉ DE L'AIR - L'ÉMAGRAMME

  2. PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE DE L'AIR

  3. L'air "chimiquement pur" OXYGENE 21% GAZ RARES 1% Argon 0.9% ; Xénon ; Ozone ; Néon ; Hélium etc. AZOTE 78%

  4. Vapeur d'eau Traces de gaz CO2, H2 etc. Glace Eau liquide Particules solides (pollens, suies, poussières, cristaux de sel etc.) L'air atmosphérique De l'air "chimiquement pur"… … et des impuretés.

  5. Ce sont justement ces "impuretés" qui vont jouer un rôle très important dans les phénomènes météorologiques

  6. LA TEMPÉRATURE ET LA TRANSMISSION DE LA CHALEUR

  7. de chaud et de froid. La température, exprime la notion…

  8. Elle illustre le niveau d'agitation qui anime les particules constituant les molécules. Plus l'agitation est grande, plus la température est élevée.

  9. -273° C (Celsius) 0° K (Kelvin) Si l'agitation cesse, la température est minimale : C'est le zéro "absolu".

  10. Transmission de la chaleur La chaleur se propage selon trois modes :

  11. Le rayonnement

  12. T'affolepas… … tu vas en avoir ! Je veux des cendres ! La conduction

  13. La convection

  14. Le rayonnement C’est la transmission de la chaleur… …sans support matériel… …mais sous forme d’ondes électromagnétiques. Tout corps dont la température est non nulle émet un rayonnement calorifique

  15. Quand le rayonnement entre en contact avec un corps, celui-ci s’échauffe.

  16. Le rayonnement calorifique se propage en ligne droite, presque instantanément (300 000 km/s), dans le vide, les gaz et dans certains matériaux transparents. Il résulte de l'association de plusieurs radiations de longueurs d'onde différentes.

  17. Selon la température de l'objet qui émet le rayonnement, ce dernier peut être très lumineux… … ou au contraire totalement invisible. On parle alors de rayonnement obscur.

  18. La température du corps émetteur détermine la longueur d’onde du rayonnement et sa luminosité. Quand la longueur d’onde diffère, les effets du rayonnement sur les corps récepteurs sont modifiés.

  19. Ainsi, l'air est transparent vis à vis du rayonnement solaire direct (très lumineux,onde très courte). Celui –ci le traverse sans l'échauffer.

  20. Par contre, il reçoit de la chaleur grâce au rayonnement obscur de la terre qui ré-émet la chaleur reçue du soleil (grande longueur d’onde)

  21. Le rayonnement solaire est absorbé… … par les matériaux sombres qui alors s’échauffent

  22. Le rayonnement solaire traverse les matériaux transparents Sans les échauffer

  23. Il se réfléchit sur les surfaces planes et glacées (effet miroir)

  24. Les matériaux rencontrés dans la nature sont parfois absorbants, parfois réfléchissants et parfois transparents : les effets des radiations calorifiques dépendent : de la nature des matériaux, de leur couleur, de leur état de surface… Et de l’incidence du rayonnement.

  25. La conduction

  26. L'air est mauvais conducteur Si on lui donne artificiellement une "masse compacte", il est, au contraire un très bon isolant. Polystyrène expansé, laine de verre, neige etc.

  27. La conduction s'opèrera toutefois sur de faibles épaisseurs au contact des parties chaudes du sol.

  28. La convection La chaleur est véhiculée grâce au déplacement d’un fluide porteur (liquide ou gaz)

  29. La convection peut être naturelle (radiateurs, cumulus etc.)… … ou forcée.

  30. Vent… Turbulence… Brassage mécanique

  31. Propagation de la chaleur vers l'atmosphère

  32. Du rayonnement reçu du soleil, une partie est réfléchie par l’atmosphère, une partie la traverse. L’absorption est infime.

  33. La chaleur qui traverse l’atmosphère est pour une part réfléchie (océans, banquises)… … une autre est absorbée (continents, évaporations des eaux).

  34. La partie éclairée de la terre reçoit de la chaleur Le sol se réchauffe. Une partie de la chaleur est rayonnée vers l'atmosphère (rayonnement obscur). Une autre sert à l'évaporation des eaux. La partie non éclairée (nuit) la rayonne vers l'atmosphère (rayonnement obscur).

  35. Les couches nuageuses constituent des "accidents" pour ces phénomènes : Nuages diurnes Nuages nocturnes Déficit de réchauffement Mauvais rayonnement Journée froide Nuit chaude

  36. La croûte terrestre échauffée, déclenche la convection. Celle-ci apporte de la chaleur à l'atmosphère.

  37. Mais la nature est bien faite… L'équilibre radiatif est atteint CHALEUR ABSORBÉE = CHALEUR RAYONNÉE La température à la surface de la terre reste sensiblement constante : 17° environ

  38. La chaleur reçue par l'atmosphère a pour origine : Le rayonnement solaire direct (environ 10%) ; La restitution par le sol (environ 80%) ; La chaleur produite par la condensation de la vapeur d'eau lors de la formation des nuages (10%) Pour l'atmosphère, la source de chaleur n'est pas le soleil mais la terre. Ceci explique que l'atmosphère soit plus chaude dans les basses couches qu'en altitude.

  39. isothermie Température à 0 m : 15°C Tropopause 11000 m Gradient : 6.5°C / 1000 m -56.5°C Tropopause à 11000 m à –56.5°C Isothermie au dessus -6.5°/1000m Elles définissent l'atmosphère "type" ou atmosphère "standard". 0 m 15°C Le gradient de température de l'atmosphère est donné par les valeurs suivantes : Ces valeurs sont des moyennes parfois assez différentes de l'atmosphère réelle.

  40. Selon le lieu Selon le jour. Seul un sondage permet de connaître le profil de température exact de l'atmosphère L'atmosphère réelle peut être sensiblement différente : Selon la saison

  41. En général on retrouve : Une inversion nocturne Une tranche présentant un profil semblable à l'atmosphère standard Des inversions d'altitude Une isothermie au niveau de la tropopause.

  42. LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE

  43. Hauteur d'air Lapression La pression atmosphérique est égale au poids de la colonne d'air qui surmonte la surface horizontale sur laquelle elle s'exerce. Elle est directement liée à la hauteur d'air situé au dessus du point de mesure

  44. h H H => P h => p Plus le point de mesure est élevé, plus la hauteur de la colonne d'air qui le surmonte est faible et plus la pression est faible La pression atmosphérique décroît avec l'altitude

  45. Air peu dense Air dense L'air est un gaz compressible. L'air des basses couches est "écrasé" par celui des couches supérieures, sa densité est plus forte. La variation de pression par tranche d'altitude est plus forte dans les basses couches

  46. PRESSION ATMOSPHÉRIQUE Décroissance en fonction de l'altitude Altitude en km 30 20 10 8 6 4 2 0 200 400 600 800 1000 Pression en Hpa

  47. Gradientde pression en altitude

  48. La relation 1 Hpa = 8.5 m n'est valable que pour les basses couches de l'atmosphère (<1000 m).

  49. Un gaz qui se détend se refroidit Pneu qu'on dégonfle, Bombe de crème chantilly, Extincteur à CO2 etc.

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