Thermodynamique de l`atmosphère

1
Thermodynamique de
l’atmosphère
Objectifs : Comprendre les
processus thermodynamiques
amenant à la sursaturation de l’air et
à la formation de nuage ou brouillard

Thermodynamique avancée – E. Monteiro 2
Ce qu’il faut connaître
Système fermé
énergie interne
enthalpie
entropie
chaleur
premier et deuxième
principes
processus isobare
processus adiabatique
saturation
vapeur saturante
équation de Clausius
Clapeyron
chaleur latente.
condensation/évaporation
lois de Kirchhoff
D
Dé éfinition de l finition de l’é ’état du tat du
syst
systè ème : me :
quantification de
quantification de
l
l’ ’humidit humidité édans l dans l’ ’air air

Thermodynamique avancée – E. Monteiro 3
Équation d ’état de l ’air humide
Air humide = air sec + vapeur d ’eau
dv
mdv
mm
V
ρ
ρρ
+
′
′
==+
d
mv m
,,Vpm
d
dd
p
RT
ρ
′
′=
vv
e
RT
ρ
′=
()
11
md
R
T
pe
p
ρ
ε
=
−
−
d
v
R
R
ε =

Thermodynamique avancée – E. Monteiro 4
Équation d ’état de l ’air humide
dv
pRT
ρ
=
()
1
11
ve
TT p
ε
−
⎡
⎤
=−−
⎢
⎥
⎣
⎦d
v
R
R
ε =
où Tv est la température virtuelle et T la température

Thermodynamique avancée – E. Monteiro 5
Quantification de l’humidité dans l’air
Combien il y a de la vapeur d’eau dans l’air ? Plusieurs
grandeurs nous permettent de connaître l’état d’humidité
de l’air. Entre autres :
La pression partielle de la vapeur d
La pression partielle de la vapeur d’ ’eau, eau, e e= = ρ ρv
vR
Rv
vT
T
Humidit
Humidité ésp spé écifique, cifique, q q= = m mv
v/m
/m
Rapport de m
Rapport de mé élange, lange, r r= = m mv
v/m
/md
d
Humidit
Humidité érelative (%) U (%) ou H (%) = relative (%) U (%) ou H (%) =e e/ /e ew
wx 100
x 100