Na - K1 - Geofysica - weer en
klimaat
K1.1 INTROUCTIE
Druk en dichtheid
- Druk in gas wordt veroorzaakt door botsingen van bewegende gasmoleculen.
- Druk van een gas is kracht die het per m2 op een opp uitoefent.
F
- p=
A
- Dichtheid van een gas is totale massa van alle moleculen per m 3 van een gegeven volume.
m
- ρ=
V
- Wordt een bepaald volume gas samengeperst bij constante temperatuur, dan neemt de dichtheid
toe en daardoor ook de druk, doordat er per sec meer gasmoleculen tegen elke m 2 botsen.
Opwaartse kracht
- In een vloeistof ondergedompeld of in een gas is opwaartse kracht op een voorwerp met een
bepaald volume even groot als het gewicht van een even groot volume van die vloeistof of dat gas.
(wet van Archimedes)
- Fz = Fopw
- F opw= ρ∙ V ∙ g
Algemene gaswet
- 1 mol gas bevat 6,02∙1023 gasmoleculen.
- Volume, druk en temperatuur van afgesloten hoeveelheid gas hangen samen volgens algemeen
p∙V
gaswet: =n ∙ R (met n aantal mol en R de gasconstante 8,13 J/(mol ∙K))
T
Elektromagnetisch spectrum
- Uv-licht, zichtbaar licht en infrarode (warmte)straling zijn drie vormen van elektromagnetisch
stranling die een rol spelen in de stralingsbalans van de aarde en de atmosfeer.
- Straling van zon bestaat uit alle drie de vormen, maar atmosfeer absorbeert grotendeels uv-licht
en gedeeltelijk infrarood.
- Uitgestraalde energie wordt voor een groot deel in atmosfeer geabsorbeerd en vervolgens naar
boven en naar beneden weer uitgestraald. Door dit broeikaseffect is gemiddelde temperatuur van
aardoppervlak ongeveer 20 graden hoger dan zonder atmosfeer het geval zou zijn.
Middelpuntzoekende kracht
- Voor eenparige cirkelbeweging, of een del daarvan, is middelpuntzoekende kracht F mpz nodig.
2
m∙ v
- F mpz =
r
Warmte en temperatuur
- Bij hogere temperatuur bewegen gasmoleculen sneller, ze hebben meer E k. Temperatuur van gas is
evenredig met gemiddelde Ek van gasmoleculen.
- Wordt hoeveelheid warmte (in J) aan bepaald volume gas toegevoegd, dan neemt totale E k van
gasmoleculen in dat volume met datzelfde bedrag toe.
- Warmte kan toegevoegd worden door geleiding, stroming of straling.
, - Bij faseovergang van damp naar vloeistof neemt totale hoeveelheid E k van dampmoleculen af. Die
vrijkomende energie is warmte. Ook komt er warmte vrij als water bevriest.
- Omgekeerd onttrekt damp warmte aan vloeistof bij verdamping en is er warmte nodig om ijs te
laten smelten.
K1.2 ATMOSFEER
Een flinterdunne schil
- Atmosfeer is gasvormige omhulsel van aarde en is door F z aan aarde gebonden.
- Vergeleken met straal van aarde is atmosfeer flinterdun: meer dan 75% van alle lucht bevindt zich
beneden een hoogte van gemiddeld 10 km.
Luchtdruk en luchtdichtheid
- Atmosferische luchtdruk/luchtdruk: lucht in vrije ruimte.
- Gemeten met barometer
- Eenheid pascal: 1 Pa = 1 N/m2.
- Meestal wordt atmosferische luchtdruk aangegeven in hectopascal. 1 hPa = 100 Pa.
- Wordt veroorzaakt door Fz op luchtmoleculen, waardoor je als het ware het gewicht van alle lucht
boven je op je voelt drukken.
- Op weerkaarten wordt met isobaren (zwarte lijnen) de luchtdruk op zeeniveau aangegeven. In alle
punten van een isobaar is de luchtdruk gelijk.
- Doordat luchtdruk afneemt met hoogte, neemt ook dichtheid van lucht af als je omhooggaat.
- Hoe hoger je bent, des te lager is de druk en des te groter is het volume van elke gram lucht.
- Doordat dichtheid afneemt met hoogte, neemt luchtdruk steeds minder snel af, als je omhooggaat.
Convectie, expansie en temperatuurverloop met de hoogte
- Temperatuur in atmosfeer neemt af met hoogte, doordat atmosfeer vooral aan de onderkant
verwarmd wordt door aardoppervlak en vooral bovenin warmte verliest door uitstraling.
- Atmosfeer is grotendeels doorzichtig voor zichtbare zonlicht en krijgt alleen rechtstreeks ‘zonne-
energie’ door absorptie van infrarode zonnestraling.
- Omgekeerd stralen gassen en bewolking van atmosfeer infrarode warmtestraling uit.
- Uitstraling van atmosfeer is veel groter dan absorptie van infrarode zonnestraling.
- Atmosfeer wordt voornamelijk verwarmd vanaf aardoppervlak, dat wel veel zonnestraling
absorbeert. Warmte wordt van aardoppervlak naar atmosfeer getransporteerd door infrarode
straling, geleiding en stroming en door condensatie van waterdamp in atmosfeer.
Convectie
- Convectie/convectieve stroming: verticale beweging in de lucht of in vloeistof die aangedreven
wordt door temperatuurverschillen.
- Lucht die bij aardoppervlak verwarmd wordt ,zet een beetje uit, waardoor dichtheid een beetje
kleiner wordt. Koelere en daardoor dichtere omgevingslucht dringt onder warmere lucht en tilt
deze op: convectie wordt aangedreven door opwaartse kracht uit omgeving.
- Als er geen temperatuurverschil meer is tussen opstijgende lucht en omgeving, stopt de convectie.
- Opstijgende lucht zet uit (expansie) en koelt daardoor af, gemiddeld 1,0 K per 100 m in onderste
km van atmosfeer.
- Bij expansie verricht gasdruk arbeid, waardoor E k van dat gas afneemt.
- Temperatuur neemt tot aan tropopauze meestal minder sten af; atmosfeer krijgt niet alleen
energie door convectieve stroming van warmte. Ook menging van lucht door wind, infrarode
straling vanuit aardopp en condensatiewarmte compenseren warmteverlies door infrarode
uitstraling van lucht op elke hoogte.
klimaat
K1.1 INTROUCTIE
Druk en dichtheid
- Druk in gas wordt veroorzaakt door botsingen van bewegende gasmoleculen.
- Druk van een gas is kracht die het per m2 op een opp uitoefent.
F
- p=
A
- Dichtheid van een gas is totale massa van alle moleculen per m 3 van een gegeven volume.
m
- ρ=
V
- Wordt een bepaald volume gas samengeperst bij constante temperatuur, dan neemt de dichtheid
toe en daardoor ook de druk, doordat er per sec meer gasmoleculen tegen elke m 2 botsen.
Opwaartse kracht
- In een vloeistof ondergedompeld of in een gas is opwaartse kracht op een voorwerp met een
bepaald volume even groot als het gewicht van een even groot volume van die vloeistof of dat gas.
(wet van Archimedes)
- Fz = Fopw
- F opw= ρ∙ V ∙ g
Algemene gaswet
- 1 mol gas bevat 6,02∙1023 gasmoleculen.
- Volume, druk en temperatuur van afgesloten hoeveelheid gas hangen samen volgens algemeen
p∙V
gaswet: =n ∙ R (met n aantal mol en R de gasconstante 8,13 J/(mol ∙K))
T
Elektromagnetisch spectrum
- Uv-licht, zichtbaar licht en infrarode (warmte)straling zijn drie vormen van elektromagnetisch
stranling die een rol spelen in de stralingsbalans van de aarde en de atmosfeer.
- Straling van zon bestaat uit alle drie de vormen, maar atmosfeer absorbeert grotendeels uv-licht
en gedeeltelijk infrarood.
- Uitgestraalde energie wordt voor een groot deel in atmosfeer geabsorbeerd en vervolgens naar
boven en naar beneden weer uitgestraald. Door dit broeikaseffect is gemiddelde temperatuur van
aardoppervlak ongeveer 20 graden hoger dan zonder atmosfeer het geval zou zijn.
Middelpuntzoekende kracht
- Voor eenparige cirkelbeweging, of een del daarvan, is middelpuntzoekende kracht F mpz nodig.
2
m∙ v
- F mpz =
r
Warmte en temperatuur
- Bij hogere temperatuur bewegen gasmoleculen sneller, ze hebben meer E k. Temperatuur van gas is
evenredig met gemiddelde Ek van gasmoleculen.
- Wordt hoeveelheid warmte (in J) aan bepaald volume gas toegevoegd, dan neemt totale E k van
gasmoleculen in dat volume met datzelfde bedrag toe.
- Warmte kan toegevoegd worden door geleiding, stroming of straling.
, - Bij faseovergang van damp naar vloeistof neemt totale hoeveelheid E k van dampmoleculen af. Die
vrijkomende energie is warmte. Ook komt er warmte vrij als water bevriest.
- Omgekeerd onttrekt damp warmte aan vloeistof bij verdamping en is er warmte nodig om ijs te
laten smelten.
K1.2 ATMOSFEER
Een flinterdunne schil
- Atmosfeer is gasvormige omhulsel van aarde en is door F z aan aarde gebonden.
- Vergeleken met straal van aarde is atmosfeer flinterdun: meer dan 75% van alle lucht bevindt zich
beneden een hoogte van gemiddeld 10 km.
Luchtdruk en luchtdichtheid
- Atmosferische luchtdruk/luchtdruk: lucht in vrije ruimte.
- Gemeten met barometer
- Eenheid pascal: 1 Pa = 1 N/m2.
- Meestal wordt atmosferische luchtdruk aangegeven in hectopascal. 1 hPa = 100 Pa.
- Wordt veroorzaakt door Fz op luchtmoleculen, waardoor je als het ware het gewicht van alle lucht
boven je op je voelt drukken.
- Op weerkaarten wordt met isobaren (zwarte lijnen) de luchtdruk op zeeniveau aangegeven. In alle
punten van een isobaar is de luchtdruk gelijk.
- Doordat luchtdruk afneemt met hoogte, neemt ook dichtheid van lucht af als je omhooggaat.
- Hoe hoger je bent, des te lager is de druk en des te groter is het volume van elke gram lucht.
- Doordat dichtheid afneemt met hoogte, neemt luchtdruk steeds minder snel af, als je omhooggaat.
Convectie, expansie en temperatuurverloop met de hoogte
- Temperatuur in atmosfeer neemt af met hoogte, doordat atmosfeer vooral aan de onderkant
verwarmd wordt door aardoppervlak en vooral bovenin warmte verliest door uitstraling.
- Atmosfeer is grotendeels doorzichtig voor zichtbare zonlicht en krijgt alleen rechtstreeks ‘zonne-
energie’ door absorptie van infrarode zonnestraling.
- Omgekeerd stralen gassen en bewolking van atmosfeer infrarode warmtestraling uit.
- Uitstraling van atmosfeer is veel groter dan absorptie van infrarode zonnestraling.
- Atmosfeer wordt voornamelijk verwarmd vanaf aardoppervlak, dat wel veel zonnestraling
absorbeert. Warmte wordt van aardoppervlak naar atmosfeer getransporteerd door infrarode
straling, geleiding en stroming en door condensatie van waterdamp in atmosfeer.
Convectie
- Convectie/convectieve stroming: verticale beweging in de lucht of in vloeistof die aangedreven
wordt door temperatuurverschillen.
- Lucht die bij aardoppervlak verwarmd wordt ,zet een beetje uit, waardoor dichtheid een beetje
kleiner wordt. Koelere en daardoor dichtere omgevingslucht dringt onder warmere lucht en tilt
deze op: convectie wordt aangedreven door opwaartse kracht uit omgeving.
- Als er geen temperatuurverschil meer is tussen opstijgende lucht en omgeving, stopt de convectie.
- Opstijgende lucht zet uit (expansie) en koelt daardoor af, gemiddeld 1,0 K per 100 m in onderste
km van atmosfeer.
- Bij expansie verricht gasdruk arbeid, waardoor E k van dat gas afneemt.
- Temperatuur neemt tot aan tropopauze meestal minder sten af; atmosfeer krijgt niet alleen
energie door convectieve stroming van warmte. Ook menging van lucht door wind, infrarode
straling vanuit aardopp en condensatiewarmte compenseren warmteverlies door infrarode
uitstraling van lucht op elke hoogte.
