Kondensation: Bedeutung, Prozess und Typen

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, erfahren Sie mehr über: 1. Bedeutung der Kondensation 2. Voraussetzungen für die Kondensation 3. Prozess 4. Typen.

Bedeutung der Kondensation:

Kondensation ist ein Prozess, bei dem Wasserdampf vom gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand übergeht. Wenn Luft unter den Taupunkt gekühlt wird, ändert sich ein Teil des Wasserdampfs in Flüssigkeit. Kondensation in der Luft findet nicht automatisch statt, wie es in dem verschlossenen Wasserbehälter geschieht.

In einem versiegelten Behälter kondensieren Wasserdämpfe nach Erreichen der Sättigung wieder im Wasser. In der Atmosphäre ist Kondensation jedoch kein einfacher Prozess. Voraussetzung für die Kondensation von Wasserdämpfen ist, dass eine Oberfläche vorhanden sein muss, auf der sich Wasserdämpfe am Taupunkt kondensieren können.

Die Oberfläche für die Kondensation von Wasserdämpfen wird von den Kondensationskeimen bereitgestellt, die in großer Anzahl in der Atmosphäre vorhanden sind. Die Kondensation von Wasserdämpfen in der Atmosphäre findet daher nur statt, wenn genügend Kondensationskeime vorhanden sind.

Voraussetzungen für die Kondensation:

ich. In der Luft sollte ausreichend Wasserdampf vorhanden sein.

ii. Die Sättigung der Luft wird durch Absenken der Temperatur oder durch Hinzufügen von Wasserdämpfen erreicht.

iii. Es sollten ausreichend Kondensationskeime vorhanden sein.

Ohne Kondensationskeime kann die Kondensation nicht beginnen, selbst wenn die relative Luftfeuchtigkeit 100% übersteigt. In der Luft befinden sich jedoch immer viele Staubpartikel. Unter diesen Bedingungen liegt die relative Luftfeuchtigkeit selten über 101 Prozent.

Auf der anderen Seite haben hygroskopische Kerne eine große Affinität für Wasserdämpfe, daher kann die Kondensation auch dann beginnen, wenn die relative Luftfeuchtigkeit weit unter 100% liegt. Später, wenn die relative Luftfeuchtigkeit nahezu 100 Prozent erreicht, werden die Wassertröpfchen größer. Solche Bedingungen sind für die Wolkenbildung wesentlich.

Der einzige Weg, durch den große Mengen Wasserdampf in der Atmosphäre in Flüssigkeit umgewandelt werden können, ist Kondensation und Feststoff, und zwar durch Sublimation, die zur Verringerung der Lufttemperatur nahe oder unterhalb des Taupunkts führt.

Die unsichtbare Feuchtigkeit der Atmosphäre wird in verschiedene Formen umgewandelt. Wenn die Atmosphäre gekühlt wird, verringert sich ihre Kapazität zum Halten von Wasser, und wenn sie ausreichend abgesenkt wird, findet Kondensation statt.

Die Form, in der Wasserdämpfe kondensieren, wird durch die Bedingungen bestimmt, unter denen die Kühlung stattfindet.

Prozess der Kondensation:

Es gibt vier wichtige Prozesse, bei denen Luft unter ihren Taupunkt kühlt:

1. Verlust der Heilung durch Strahlung

2. Kontakt mit kalten Oberflächen wie kühlem Boden, Blättern von Pflanzen, Schneeschichten und Eisbergen

3. Mischen mit kalter Luft und

4. Keine tatsächliche Zufuhr oder Abnahme von Wärme. Diese Art von Temperaturänderungen resultiert aus internen Prozessen bei adiabatischer Änderung, z. B. adiabatischer Kühlung durch Expansion in ansteigender Luftströmung.

Adiabatischer Prozess der Kühlung:

Adiabatischer Prozess ist der Prozess, bei dem keine Wärme von der Luftmasse hinzugefügt oder abgezogen wird. Ein Prozess der adiabatischen oder Expansionskühlung hängt in erster Linie davon ab, dass das Luftmassenstück durch die Atmosphäre in höhere Lagen steigt. Die Temperaturänderungen, die keine Abnahme oder Zugabe von Wärme beinhalten, werden als adiabatische Temperaturänderungen bezeichnet.

Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Daher behält die sich vertikal bewegende Luftmasse Wärmeenergie bei, wobei ihre thermische Identität von der umgebenden Luft verschieden ist. Wenn die Luftmasse ansteigt, dehnt sie sich aufgrund des Druckabfalls in höheren Lagen aus. Infolgedessen nimmt das Volumen der aufsteigenden Luftmasse aufgrund der Expansion zu.

Während der Expansion muss die Luftmasse gegen die umgebende Luft arbeiten. Während dieses Prozesses wird interne Wärmeenergie der Luftmasse aufgrund der Expansion verbraucht, wodurch die Wärmeenergie pro Volumeneinheit reduziert wird, was zu einer Abnahme der Temperatur führt.

Die Abnahmerate der Temperatur der sich bewegenden Luftmasse mit der Höhe wird als adiabatische Abfallrate (ALR) bezeichnet. Bleibt die Luftmasse trocken, wird die Temperaturabnahme als trockene adiabatische Abfallrate (DALR) bezeichnet. Der Wert von DALR beträgt etwa 10 ° C / km. Es unterscheidet sich von der normalen Ablaufrate. Sie wird auch als Umlaufgeschwindigkeit bezeichnet, die von einem Thermometer erfasst wird, das von einem aufsteigenden Ballon durch die Atmosphäre getragen wird.

Die Temperatur der aufsteigenden Luftmasse nimmt weiter ab, bis sie gesättigt ist. Eine weitere Abkühlung der Luftmasse führt zur Kondensation. Während der Kondensation werden Wasserdämpfe in Flüssigkeit umgewandelt, wodurch latente Kondensationswärme freigesetzt wird. Die latente Kondensationswärme vermischt sich mit der bewegten Luftmasse.

Infolgedessen kühlt sich das Luftmassenpaket langsamer ab als die adiabatische Trocknungsrate. Die niedrigere Abkühlrate wird als gesättigte adiabatische Lapse Rate (SALR) bezeichnet. Im Allgemeinen bleibt sein Wert bei etwa 5 ° C / km, sein Wert variiert jedoch von etwa 4 ° C / km für sehr feuchte Luft in den Äquatorgebieten bis zu etwa 9 ° C / km für kalte Luft in den Polarregionen.

Die Kondensation hängt daher von zwei Variablen ab, nämlich der Kühlmenge und der relativen Luftfeuchtigkeit.

Arten der Kondensation:

Verschiedene Kondensationsformen in Bodennähe sind:

1. Tau,

2. Nebel,

3. Frost und

4. Smog

I. Tau:

Tau entsteht direkt durch Kondensation in Bodennähe, wenn die Oberfläche durch austretende Strahlung gekühlt wurde. Taubildung tritt hauptsächlich auf, wenn die Nächte klar sind und der Wind ruhig ist. Im Allgemeinen bildet sich Tau auf dem Gras, auf Blättern der Pflanzen und anderen festen Objekten in Bodennähe.

Günstige Bedingungen für den Tau :

(i) Strahlungskühlung während der Nacht,

(ii) ruhige Bedingungen / leichte Winde

(iii) klarer Himmel, kühle und lange Nächte,

(iv) ausreichende Verfügbarkeit von Wasserdämpfen,

(v) Anticyclone-Wind und

(vi) kalte Advektion

Bedingungen nicht günstig für Tau:

(i) bewölkter Himmel,

(ii) starke Oberflächenwinde

(iii) Vorhandensein eines Zyklonkreislaufs und

(iv) Warme Advektion

II. Nebel:

Nebel entsteht durch die Kondensation atmosphärischer Wasserdämpfe in Wassertröpfchen, die in ausreichender Konzentration in der Luft bleiben, um die Sichtbarkeit der Oberfläche zu verringern. Nebel ist einfach eine Wolkenschicht ganz nahe an der Oberfläche. Es ist eine große Gefahr im industriellen Bereich. Im Winter ist es sehr üblich. Es ist auch sehr häufig in der Nähe von Küstengebieten.

Günstige Bedingungen für Nebel:

1. Übermäßige Feuchtigkeit, relative Luftfeuchtigkeit sollte mehr als 75% betragen.

2. ruhige / leichte Winde und

3. Anti-Zyklonwinde.

Arten von Nebel:

1. Verdunstungsnebel:

a) Frontnebel und

(b) Dampfnebel.

2. kühlender Nebel:

(a) Advection Fog,

(b) Strahlungsnebel,

(c) Inversionsnebel und

(d) Aufwärtsnebel.

(1) Verdampfungsnebel:

a) Frontnebel:

Wenn warmer Regen durch kalte Luft fällt, bilden sich Nebel- oder Stratuswolken an der Stirnfläche durch Übersättigung, die durch Verdunstung von warmem Regen in kalte Luft verursacht wird.

(b) Dampfnebel:

Es ist eine instabile Art von Nebel, der durch intensive Verdampfung von der Wasseroberfläche in relativ kalte Luft erzeugt wird. Dampfnebel findet man in den mittleren Breiten in der Nähe von Seen und Flüssen im Herbst, wenn die Wasseroberflächen noch warm und die Luft kalt ist.

(2) kühlender Nebel:

(a) Advektionsnebel:

Advevennebel wird durch den Transport warmer feuchter Luft über eine kältere Oberfläche erzeugt, was zur Abkühlung der Oberflächenschichten unter ihrem Taupunkt führt, wobei Kondensation in Form von Nebel stattfindet. Es kann auch produziert werden, wenn sich die kalte Luftmasse über die warme Meeresoberfläche bewegt.

(b) Strahlungsnebel:

Strahlungsnebel oder Bodennebel wird erzeugt, wenn sich stehend feuchte Luft in Kontakt mit Boden befindet, der in der Nacht aufgrund einer übermäßigen austretenden Strahlung zunehmend kühler geworden ist.

(c) Inversionsnebel:

Es ist der Name für jede Art von Nebel oder Stratuswolke, die sich anfangs an der Oberseite einer feuchten Schicht entwickelt, begleitet von Absenkung oberhalb der Inversion, verstärkt diese und erzeugt die Stratuswolke, die sich als Nebel auf den Boden ausdehnen kann.

(d) Aufwärtsnebel:

Upslope-Nebel ist ein stabiler Nebel, der durch allmähliches orographisches Anheben konvektiv stabiler Luft entsteht. Die Luft kühlt sich adiabatisch ab und der Nebel beginnt sich zu bilden, wenn er eine Höhe erreicht, auf der die Luft bis zur Sättigung abgekühlt ist.

III. Frost:

Es ist nicht der gefrorene Tau. Frost tritt auf, wenn der Taupunkt der Luft unter den Gefrierpunkt (0 ° C) fällt. Wenn die Kondensation bei Temperaturen unter 0 ° C beginnt, gehen die Wasserdämpfe in der Luft direkt vom gasförmigen in den festen Zustand über (Sublimation).

Frost kann leicht oder schwer sein. Wenn der Frost stark ist, werden Ernten beschädigt. Man nennt es auch Tötungsfrost. Frostige Nächte sind während der Wintersaison im Nordwesten Indiens häufiger. Die Pflanzen, die empfindlich gegen Verletzungen bei niedrigen Temperaturen sind, erleiden einen großen Schaden.

ein. Strahlungsfrost:

Sie tritt in ruhigen, klaren Nächten auf, wenn die terrestrische Strahlung in den Raum verloren geht. Das Fehlen von Wolken und die starke Konzentration von Wasserdämpfen führt zur Bildung von Strahlungsfrost.

b. Advektion Frost:

Sie tritt in Gebieten auf, in denen kalte Luft durch stärkere Winde aus kälteren Gebieten gefördert wird. Advective Frost oder Wind Frost kann zu jeder Tages- und Nachtzeit unabhängig von den Himmelsbedingungen auftreten. In einigen Fällen kann der Advective Frost durch Strahlungsfrost verstärkt werden.

c. Raureif oder Weißfrost:

Sie wird durch die Sublimation von Eiskristallen an Objekten wie Ästen, Drähten usw. verursacht. Diese Objekte müssen eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt haben, da Luft mit einem Taupunkt unter dem Gefrierpunkt durch Kühlung in die Sättigung gebracht wird.

d. Schwarzer Frost:

Sie tritt auf, wenn die Vegetation eingefroren wird, weil die Lufttemperatur nicht ausreichend feucht ist.

Unterschied zwischen Strahlung und Advection Frost:

Bei Strahlungsfrost sind ruhige, klare Nächte und Temperaturinversion die Hauptbedingungen. Es ist von kurzer Dauer. Bei Advektionsfrost sind starke Winde und fehlende Temperaturumkehrung die Hauptbedingungen. Es ist von langer Dauer.

Frostschutz:

Der Frost sollte kontrolliert werden, um das Gewebe der Vegetation über der tödlichen Temperatur zu halten. Gemüsekulturen werden durch den Frost geschädigt. Die Schädigung der Kulturpflanzen hängt von der Art der Kultur ab. Frost auf den Blättern behindert die normale Funktion der Stomata.

Dadurch wird die Photosynthese beeinträchtigt. Bei starkem Frost können die Kulturpflanzen abgetötet werden. Daher ist es wichtig, die Ernten gegen Frostschäden zu retten.

Folgende Methoden können angewendet werden, um die Ernten vor Frostschäden zu schützen:

1. Standortwahl,

2. Erhöhte Strahlungsüberwachung (Rauchschutz)

3. Wärmedämmung

4. Luftmischung (motorgetriebene Propeller und heiße Ventilatoren, um warme Luft in der Inversionsschicht nach unten zu treiben),

5. Direkte Luft- und Anlagenheizung

6. Wasseranwendung und

7. Bodenmanipulation.

IV. Smog:

Es ist die Kombination aus Nebel und Rauch, die in großen Industriestädten in mittleren oder hohen Breiten vorkommt. Da es tagelang zusammen bleibt und so viele Krankheiten und Todesfälle verursacht, wird es auch als Killernebel bezeichnet.

Kondensation über dem Boden:

Während der Sommersaison wird die Luftmasse an der Bodenoberfläche durch intensive Wärmeenergie erwärmt. Diese Luftmasse wird im Vergleich zur Umgebung wärmer. Es werden starke vertikale Strömungen erzeugt, die die warme und leichte Luftmasse erhöhen. Die aufsteigende Luftmasse wird durch Kühlung gesättigt.

Eine weitere Abkühlung der gesättigten Luftmasse führt zur Kondensation. Die Anhebung der Luftmasse setzt sich fort, obwohl die ursprüngliche Ursache der Anhebung nicht mehr wirksam ist. Später wird die Luftbewegung nach oben durch die Auftriebskraft verursacht. Oft sinkt die Luftmasse wieder auf das vorherige Niveau. Die Auf- und Abbewegung der Luftmasse hängt von der Stabilität und Instabilität der Atmosphäre ab.


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