elgavrilis's blog

Οι κινήσεις στην ατμόσφαιρα της Γης, ασκούν μεγάλη επίδραση στη ζωή των ανθρώπων, ελέγχοντας το κλίμα, τις βροχοπτώσεις, τον καιρό και τις μεγάλες μετακινήσεις αερίων μαζών. Προκαλούνται κυρίως από διαφορές στην Ηλιοφάνεια, με επιδράσεις και από άλλους παράγοντες όπως η τοπογραφία, οι ακτογραμμές και ειδικά η περιστροφή του πλανήτη Γη. Οι παράγοντες αυτοί ελέγχουν την κίνηση αερίων μαζών σε τοπική κλίμακα όπως μεταξύ όρους και κοιλάδας, σε μεγαλύτερη κλίμακα περιλαμβάνοντας συστήματα καταιγίδας, και σε παγκόσμια κλίμακα καθορίζοντας τις κυρίαρχες κατευθύνσεις στο σύνολο του πλανήτη. Όλες αυτές οι κυκλοφορίες αερίων ρευμάτων καθορίζονται από παρόμοιες φυσικές αρχές οι οποίες εξηγούν τους ανέμους, τα καιρικά πρότυπα και το κλίμα.

1. ΠΩΣ ΤΑ ΑΕΡΙΑ ΣΥΜΠΕΡΙΦΕΡΟΝΤΑΙ ΣΕ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ 

Η ατμόσφαιρα αποτελείται στο μεγαλύτερο μέρος κυρίως από αέρια, με μικρότερες  ποσότητες υγρών όπως σταγονίδια νερού, και στερεά όπως σκόνη και πάγος. Από τη φύση τους τα αέρια εκτονώνονται ή συστέλλονται μεγαλώνοντας ή μικραίνοντας τον όγκο τους ως αποτέλεσμα μεταβολών στη θερμοκρασία ή την πίεση. Διακυμάνσεις στη θερμοκρασία και εμφάνιση αλλαγών στην πίεση είναι η κινητήρια δύναμη της κίνησης των αερίων μέσα στην ατμόσφαιρα.

Α. Πως ένα αέριο συμπεριφέρεται όταν θερμαίνεται ή ψύχεται;

Η ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης παρουσιάζει διακυμάνσεις. Οι διακυμάνσεις αυτές στην ηλιοφάνεια είναι συνάρτηση του γεωγραφικού πλάτους, των καιρικών διακυμάνσεων σε ημερήσια και εποχική χρονική κλίμακα.  Οι διακυμάνσεις αυτές στην ηλιοφάνεια  προκαλούν μεταβολές στη θερμοκρασία. Πως όμως τα αέρια συμπεριφέρονται σε μεταβολές στη θερμοκρασία;

Ας εξετάσουμε τι συμβαίνει όταν θέλουμε να ετοιμάσουμε ένα αερόστατο που ανυψώνεται γεμισμένο με θερμό αέρα. Ένας καυστήρας προπανίου θερμαίνει τον περιβάλλοντα αέρα, με αποτέλεσμα αυτός να εκτονωθεί, να αυξηθεί δηλαδή ο όγκος του. Αυτή η αύξηση όγκου φουσκώνει το μπαλόνι, και εφ’ όσον η ίδια ποσότητα αέρα καταλαμβάνει τώρα μεγαλύτερο όγκο η πυκνότητά του μειώνεται. Άρα η πυκνότητα του θερμού αέρα μέσα στο μπαλόνι, είναι μικρότερη από εκείνη του περιβάλλοντα (εξωτερικά του μπαλονιού) αέρα, με αποτέλεσμα το μπαλόνι να ανυψώνεται. Συνεπώς όταν μια ποσότητα αέρα αυξάνει τη θερμοκρασία του, τείνει να αυξήσει τον όγκο του και γίνεται λιγότερο πυκνός.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει πως μια ποσότητα αερίου, συμπεριφέρεται είτε στην αύξηση της θερμοκρασίας (θέρμανση), ή στη μείωση της θερμοκρασίας (ψύξη).

Η αρχική κατάσταση παριστάνεται με τον κύβο αερίου αριστερά. Μια αύξηση στη θερμοκρασία του αερίου, σημαίνει μόρια με μεγαλύτερη ενέργεια. Συνεπώς μεγαλύτερος όγκος πρέπει να συνοδεύει την ίδια ποσότητα του αερίου.