Applicazioni della termodinamica: i venti

Il clima delle regioni marittime è caratterizzato da piccole escursioni di temperatura (sia annue sia diurne) per l’azione termoregolatrice del mare che, a causa dell’elevata capacità termica dell’acqua e quindi in ultima analisi agli effetti del legame a idrogeno, si riscalda lentamente, assorbendo calore, e lentamente si raffredda, restituendolo.

Il calore specifico dell’acqua è infatti di circa quattro volte superiore a quello del suolo.

Durante il giorno la terra e il mare ricevono circa la stessa quantità di calore dal Sole, ma poiché la terra ha una capacità termica molto più bassa rispetto all’acqua la sua temperatura aumenti più rapidamente e ciò fa sì che  l’aria sopra la terra si riscaldi con conseguente  diminuzione della  sua densità che ne provoca  l’innalzamento. Questo comporta un abbassamento della pressione al livello della superficie terrestre e di conseguenza l’aria che si trova sopra la superficie del mare, più fresca e in una zona a pressione maggiore si sposta quindi verso la debole depressione generatasi sopra la terraferma inducendo un vento debole noto come brezza marina.

I raggi solari riscaldano la superficie terrestre che emette una radiazione elettromagnetica che, alla temperatura  di 15 °C, ha una lunghezza d’onda di circa 10-15  μm che cade nel campo dell’infrarosso. L’atmosfera terrestre, che è trasparente alla luce visibile e al vicino infrarosso non è tale alla lunghezza d’onda di 10-15  μm per cui solo il 12% della radiazione emessa dalla terra riesce a sfuggire nel cosmo. Il resto viene assorbito dall’atmosfera stessa e la riscalda con diminuzione della sua densità e conseguente espansione. A causa della minore densità l’aria tende a salire attraverso l’aria circostante e subisce un’ulteriore espansione quando incontra pressioni inferiori a maggiori altitudini.

Ogni volta che un gas si espande contro una pressione compie un lavoro sull’ambiente e, secondo il Primo principio della termodinamica, ΔU = Q + W.

Se questo lavoro non è accompagnato da un flusso di compensazione di calore nel sistema, la sua energia interna diminuirà, e così, di conseguenza, farà sua temperatura.

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Author: Chimicamo

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