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| Was
wird erklärt ... |
Mischungsverhältnis |
...
und wie dargestellt |
Die
Mischungsverhältnislinie (gestrichelt) trägt der Tatsache Rechnung,
dass der Kondensationspunkt eines aufsteigenden Luftpakets sich verzögert. Ist somit eine > Taupunkt-Hinauszögerungslinie <
Diese Verzögerung beträgt
0.2°C pro 100m Aufsteigen.
Die Mischungsverhältnislinie
gibt an, wie sich der Taupunkt bei zunehmender Höhe hinauszögert. |
Weitere Informationen:
Mischungsverhältnis: ==> Verhältnis zwischen Wasserdampfmasse >mW< und Masse der trockenen Luft >md<.
Wenn weder Wasserdampf entnommen noch hinzugefügt wird, verändert sich das Mischungsverhältnis nicht.
Dieses Verhalten wird als "adiabatisch" bezeichnet. Es ist eine konservative Grösse. Siehe dazu die Berechnung
So kondensiert der "Wasserdampf" in zunehmender Höhe später als in tieferen Lagen.
Dies muss bei der Auswertung des Emagramms mitberücksichtigt werden.
Warum verschiebt sich der Taupunkt mit zunehmender Höhe?
Erklärungsversuch I:
Die Luft dehnt sich mit zunehmender 100 Höhenmeter (ca.10hPa) "trockenadiabatisch" um minus 1 °Celsius aus.
Remember: "expandierende" Luft kühlt aus, "komprimierende" Luft erwärmt sich.
Die in der Luft gespeicherte Wärme verliert so pro 10hPa Druckabnahme 1 °C an die Volumenvergrösserung.
Nicht zu verwechseln mit der Taupunkt-Abnahme von lediglich 0.8 °Celsius pro 10hPa (= ca. 100Höhenmeter).
Erklärungsversuch II:
Die bodennahe Luft hat einen messbaren Luftfeuchtegehalt. Wenn diese Luftmasse aufgeheizt wird, so ändert sich die darin enthaltene Menge Feuchte kaum. Doch erwärmt sich die Feuchte ebenfalls und speichert so die Wärmeenergie besser, denn die Luft selber ist ein schlechter Wärmespeicher. Da sich die aufsteigende Thermikblase "isoliert" verhält, kann die gespeicherte Wärme höher/länger hinauf getragen werden.
Resultat des Energiehaushaltes einer Thermikblase!
Erklärungsversuch III:
Wasser hat je nach Luftdruck einen anderen "Siedepunkt".
- Bei üblichem Luftdruck (1013 mbar) beträgt der Siedepunkt 100 °Celsius (Wasser wird gasförmig)
- Bei absolutem Vacuum (0 mbar) beträgt der Siedepunkt noch 20 °Celsius (Wasser wird gasförmig)
So gesehen, verhält sich der Sättigungs-Dampfdruck auch unterhalb des Siedepunktes annähernd gleich.
Erklärungsversuch IV:
Bei der Erwärmung am Boden "expandieren" die Wasserstoffmoleküle stärker als die Luftmoleküle und können so mehr Wärme "speichern". Denn Wasser ist ein besserer Wärmespeicher als Luft. In der aufsteigenden Luftblase dehnen sich die Luftmoleküle (adiabatisch) aus und verlieren so 1 °C Wärme pro 100m Aufstieg. Die Wasserstoffmoleküle dagegen "kollabieren" durch Wärmeabgabe an die Luftmoleküle und verzögern so die Temperaturabnahme, respektive den Taupunkt um 0.2 °C pro 100m. Das Zusammenziehen (schrumpfen) der Wasserstoffmoleküle bremst die Ausdehnung und Auskühlung der Luftblase. Siehe => Anomalie von Wasser
Daraus resultiert eine Taupunkt-Verzögerung, ...fast sinngemäss wie bei feuchtadiabatischer Abkühlung.
Erklärungsversuch V:
Die latente Wärme eines jeden Wasserstoffmoleküles lässt die Temperatur in einer Thermikblase bis zu ihrer Kondensation (Taupunkt) gerade mal um 0.8 °Celsius pro 10hPa Druckabnahme (= ca. 100m) abklingen.
Nach dem Kondensations-Niveau (100% Feuchte) beträgt die Temperaturabnahme lediglich noch um 0.65 °Celsius pro 10hPa Druckabnahme. Grund dafür ist die vermehrte Wärmeabgabe beim Kondensations-Vorgang während der Verflüssigung.
Erklärungsversuch VI:
Mit zunehmender Höhe verringert sich die Taupunktdifferenz "Spread" in einer aufsteigender Luftblase wegen des Temperatur-Rückgangs, der den zeitgleichen Druckabfall (wegen Ausdehnung) jedoch überkompensierend, bis Sättigung (100% Luftfeuchte) erreicht ist.
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