VODA U ATMOSFERI

Voda

H2O – molekula vode sastoji se od 2 atoma vodika i jednog atoma kisika

Polarna molekula (dipol) – negativan naboj

bliže je atomu kisika (parcijalno negativan

elekrični naboj), a pozitivan atomima

vodika (parcijalno pozitivan naboj).

To uzrokuje asimetričnost molekule vode – dva atoma vodika su pod kutom od 104.5° vezana za atom kisika (V – struktura). Polarnost molekule vode uvelike određuje ostala svojstva vode.

Molekule vode međusobno su vezane vodikovim vezama. Sile koje djeluju između istovrsnih molekula zovu se kohezijske sile kohezijske sile drže kap

vode na okupu (molekule vode “lako se lijepe

jedna na drugu”).

Adhezijske sile su sile između različitih molekula,

npr. vode i stakla (posude u kojoj se voda nalazi

ili bilo kakve površine).

Kada se voda razlije po nekoj ravnoj površini, to

znači da su adhezijske sile između molekula vode

i površine jače od sila kohezije između molekula

vode (voda nije ostala u kapljicama nego se

razlila).

Površinska napetost vode (tekućine) – tangencijalna sila na površini

između vode (tekućine) i zraka uzrokovana različitim privlačenjem

molekula u tekućini i molekula u zraku.

- Sila između molekula vode jača je unutar vode nego na površini,

odnosno između molekula vode i zraka.

- Rezultantna sila na molekulu u vodi je nula. Rezultantna sila na

molekulu na granici vode i zraka nije nula, nego je usmjerena prema

tekućini (prema unutra). Stoga tekućina nastoji poprimiti najmanju

površinu – oblik kugle (kapljice).

– oko 71 % površine Zemlje prekriveno je vodom

- od toga oko 97,5 % vode je slano (mora, oceani)

- a od preostalih 2,5 % veći dio (oko 2 %) je smrznut

na polovima

- samo oko 0,5 % ukupne vode na Zemlji

je pitka voda

Voda - jedina tvar u prirodi koja se pojavljuje u sva tri agregatna stanja :

tekuće (naziv voda odnosi se na tekuće agregatno stanje)

kruto (led)

plinovito (vodena para)

Kruženje vode u prirodi – hidrološki ciklus

Stalni proces koji omogućava život na Zemlji voda se isparava

(sunčevo zagrijavanje) s oceana, vodenih površina i površine tla

vodena para diže se u zrak, hladi se te nastaju oblaci u kojima dolazi do

kondenzacije ili sublimacije nastaje oborina koja u različitim oblicima

(kiša, snijeg, tuča,....) pada na tlo površinskim ili podzemnim

tokovima opet dospijeva do mora i oceana te se taj proces neprestano

ponavlja

Voda nikad ne nestaje u tom procesu – samo mijenja oblik

Sunce je glavni pokretač cijelog procesa – isparavanje i kondenzacija

Kruženje vode u prirodi – hidrološki ciklus

AGREGATNA STANJA VODE

Fazni prijelaz između tri

agregatna stanja vode osnova

su mikrofizike oblaka.

VODA (TEKUĆINA)

LED (KRUTINA)

ČEST SE GRIJE OKOLINA SE HLADI

ČEST SE HLADI OKOLINA SE GRIJE

KONDENZACIJA

SMRZAVANJE

ISPARAVANJE

TOPLJENJE

SUBLIMACIJA

DEPOZICIJA

VODENA PARA (PLIN)

Procesi pretvorbe vode u atmosferi

Isparavanje vode, topljenje leda i isparavanje leda (sublimacija) troše

latentnu toplinu, dakle oduzimaju je od okoline.

Kondenzacija, smrzavanje i depozicija oslobađaju latentnu toplinu, dakle

predaju je okolini.

Kod ovih procesa okolini se povećava ili smanjuje temperatura, što ima

velike posljedice na vrijeme.

Latentna toplina – toplina

koja se oslobađa ili troši na

promjenu agregatnog stanja

vode u česti zraka

Vodena para je:

- voda u plinovitom agregatnom stanju – sastoji se od molekula vode koje

lebde u zraku

- bez boje, prozirna, bez mirisa

- važan staklenički plin (uz ugljikov dioksid i metan) – vrlo efikasno apsorbira

dugovalnu radijaciju Zemlje - uzrokuje da je srednja temperatura na Zemlji

oko 15 °C, pogodna za život

- nastaje isparavanjem tekuće vode ili sublimacijom leda

- stalno je prisutna u atmosferi – o njoj ovisi

vjerojatnost pojave oborina

- oblaci nastali kondenzacijom

vodene pare

Vlažnost zraka je:

- količina vodene pare u zraku

Može se izraziti na različite načine, i to kao:

- tlak vodene pare

- apsolutna vlažnost

- omjer miješanja

- specifična vlažnost

- relativna vlažnost

- rosište ili deficit rosišta (rosišna razlika)

Tlak vodene pare je sila kojom molekule vodene pare djeluju na jedinicu

površine.

Mjera za tlak vodene pare je hPa ili mbar.

U atmosferi tlak vodene pare je dio ukupnog tlaka zraka (tj. parcijalni tlak).

Razlikujemo stvarni tlak vodene pare (obično se označuje malim slovom

e) i maksimalni tlak vodene pare (još: ravnotežni ili zasičujući; obično se

označuje velikim slovom E).

Ravnotežni tlak vodene pare je maksimalno mogući tlak vodene pare pri

nekoj temperaturi zraka.

suh zrak vlažan zrak – isparavanje

jače izraženo

vlažan zasićeni zrak –

vlada ravnoteža između

isparavanja i kondenzacije

Apsolutna vlažnost zraka

- je masa vodene pare koja se nalazi u jedinici volumena (1 m3) vlažnog

zraka

ili

- maksimalna količina vodene pare koju može primiti 1m³ zraka (u

gramima)

Računa se iz tlaka vodene pare (e) i temperature zraka (T).

a = 217 x e/T

SI jedinica za apsolutnu vlažnost je kg m-3, no u meteorologiji je

praktičnije koristiti tisuću puta manju jedinicu, odnosno g m-3.

Maksimalna apsolutna vlažnost toplog zraka

T=30°C je približno 30 g/m3

Maksimalna apsolutna vlažnost hladnog

zraka T=0°C je približno 5 g/m3

Relativna vlažnost (oznaka r ili U)

- je omjer stvarno prisutne količine vodene pare i maksimalne količine

vodene pare koju bi zrak mogao imati pri istoj temperaturi i tlaku

ili

- veličina koja u postocima pokazuje odnos između količine vodene pare

koja postoji u zraku i maksimalne količine vodene pare koju bi zrak na toj

temperaturi mogao primiti da bi bio zasićen

stvarni tlak vodene pare e

r = ___________________ % = _______ %

ravnotežni tlak vodene pare E

Relativna vlažnost – prisutna u svakodnevnim meteo izvještajima

- osjet ugode vezan uz relativnu vlagu

Primjer : ako je ljeti relativna vlaga 100% ljudsko tijelo nema mogućnost

hlađenja isparavanjem znoja sa površine kože – čini nam se toplije nego

što u stvarnosti je

T= 24 °C, U=100% → Tfeel= 27 °C

T= 24 °C, U=0% → Tfeel= 21 °C

- relativna vlažnost ne mora biti 100% kada pada kiša – 100% relativne

vlažnosti (zrak zasićen vodenom parom) mora biti prisutno u oblaku da

bi došlo do kondenzacije

- mnogi elektronski uređaji imaju specifikaciju na rad u uvjetima

relativne vlažnosti između 5 i 95 %

- THI (temperature humidity index)

Rosište (td, dew point temperature)

- je ona temperatura do koje je potrebno ohladiti zrak (pri istom tlaku) da bi

para koja se u njemu nalazi postigla stanje zasićenosti

ili

- je temperatura kod koje je stvarni tlak jednak ravnotežnom

(maksimalnom) tlaku te zrak postaje zasićen vodenom parom

Rosište se određuje iz tlaka vodene pare, a iskazuje se u Celzijevim

stupnjevima. Umjesto rosišta, u meteorologiji se često gleda vrijednost

rosišne razlike tj. deficit rosišta.

Rosišna razlika ili deficit (D) je jednostavno razlika između temperature

zraka t i rosišta td .

Rosište – točka zasićenja

- vezano uz relativnu vlagu

- relativna vlaga od 100% ukazuje na to da je t = td i da je zrak

maksimalno zasićen vodenom parom

- ako rosište ostane konstantno,

a temperature raste, relativna vlaga pada

* Rosište je povezano sa količinom

vlage u zraku, dok je relativna vlažnost

povezana sa činjenicom koliko je zrak

blizu zasićenja.

Instrumenti za mjerenje vlažnosti zraka

- Higrometar

- Higrograf

Količina vodene pare u zraku ne može se izravno mjeriti, tj. nema

instrumenta koji bi izravno mjerio tlak vodene pare, nego se vlažnost zraka

određuje pomoću formule u koju se uvrštavaju mjerljive veličine.

e = E’ – k(ts – tm) e – parcijalni tlak vodene pare,

E’ – tlak zasićenih vodenih para

k = 66,7 Pa/K

To je tzv. psihrometrijska formula pomoću koje se tlak vodene pare

proračunava na temelju podatka o temperaturi zraka ts (engl. “dry-bulb

temperature”) i tzv. temperaturi mokrog termometra tm (engl. “wet-bulb

temperature”).

Temperatura mokrog termometra je najniža temperatura na koju

možemo ohladiti mokri termometar putem isparavanja vode s tkanine.

obični, suhi termometar mokri termometar

Obični termometar (tzv. suhi termometar) i mokri termometar (obični

termometar, ali je spremište žive omotano mokrom tkaninom) zajedno čine

psihrometar.

Psihrometar je instrument koji se sastoji od dva jednaka termometra.

Posudica jednog termometra je omotana platnenom krpicom koja se

namoči destiliranom vodom. Taj se termometar naziva mokri termometar,

za razliku od drugog koji se naziva suhi termometar.

S krpice mokrog termometra voda hlapi, pa se njemu temperatura

snižava. Što je manja relativna vlažnost zraka, to je i veća razlika

temperature između vlažnog i suhog termometra. Poznavajući suhu i

mokru temperaturu, iz psihrometrijskih tablica moguće je

odrediti relativnu vlažnost zraka, stvarni i ravnotežni tlak pare, te

temperaturu rosišta.

Ravnotežno stanje nastaje 4 do 5 minuta nakon vlaženja krpice mokrog

termometra. Tada se živa u mokrom termometru zaustavi u spuštanju i

treba očitati temperaturu mokrog termometra.

- osim tablica – postoje i psihrometrijske karte

HVALA NA PAŽNJI