6. Convecção

Question 1

O que é, sucintamente, a convecção?

Answer 1

Convecção é o movimento ascendente ou descendente de matéria em num fluido (i.e. líquidos, gases

Question 2

Descreva as condições oceânicas de convecção durante o inverno, tendo em conta a ação da atmosfera no mesmo:

Há ou não convecção?

Como é a troca de energia com a atmosfera?

Answer 2

Existe convecção desde a superfície do oceano até profundidades de 1000 m.

Há uma grande perda de calor por parte da superfície oceanica.

Question 3

O que acontece no oceano no inverno quando este está sobre a anomalia da superfície fria?

Há convecção?

Como é a troca de energia com a atmosfera?

Answer 3

Durante esta anomalia, não existe convecção em profundidade, mas sim em pequenos ciclos à superfície, compostos por água fria.

Não há muita perda de calor para a atmosfera, neste caso.

Question 4

Como se caracteriza a temperatura em termos energéticos, ou seja, a que é equivalente?

Answer 4

É equivalente à energia interna de um sistema, ou seja, a energia cinética média das moléculas associadas ao movimento desorganizado de cada uma delas.

Question 5

A que é igual a energia total transferida para um dado sistema?

Answer 5

Á variação da sua energia interna.

Question 6

1ª lei da termodinâmica?

Answer 6

A energia total transferida para um sistema é igual à variação de sua energia interna.

Question 7

Qual é o segundo princípio da termodinâmica?

Answer 7

Num processo de transformação de energia, parte dela torna-se menos
utilizável. Se o processo continuar toda a energia torna-se inutilizável.

Question 8

Num caso onde tenhamos dois objetos, um com uma temperatura mais elevada do que o outro, a energia flui de onde para onde?

Answer 8

Do objeto com temperatura mais alta para o objeto com tempertura mais baixa.

Question 9

Dados dois sítios com diferentes pressões, a energia fluí em que sentido?

Answer 9

Fluí do sítio de pressão elevada para pressão baixa.

Question 10

Dados duas correntes elétricas diferentes, em que sentido fluí a energia?

Answer 10

Fluí de um potêncial elétrico elevado para um potêncial elétrico baixo.

Question 11

Dados dois potênciais gravíticos diferentes, a energia fluí em que sentido?

Answer 11

De um potêncial gravítico mais alto para o mais baixo.

Question 12

O que é a entropia?

Answer 12

Grandeza que quantifica a energia de fraca qualidade num sistema.

Question 13

Para que tende a entropia de um sistema termicamente isolado?

Answer 13

Essa entropia tende aumentar até um valor máximo.

Question 14

O que é o calor?

Answer 14

É uma forma de fluxo de energia entre corpos que estejam a temperaturas diferentes.

Question 15

Na atmosfera, o que acontece ao ar à medida que sobe em altitude?

Answer 15

Este expande à medida que sobe porque a densidade da atmosfera diminui com a altitude.

Question 16

Porque é que à medida que subimos na atmosfera a sua temperatura diminui, mesmo havendo convecção, que em teoria, homogenesaria a temperatura da mesma?

Answer 16

Porque o ar é compressível, ou seja, à medida que sobe expande e realiza trabalho à custa de energia interna, ou seja, arrefece um pouco.

Question 17

Porque é que há convecção na atmosfera e no oceano, quando estes estão em equilíbrio hidroestático?

Ou seja, porque é a que as forças aplicadas a um volume num fluído é zero?

Answer 17

Porque os movimentos são indirectamente forçados por instabilidades geradas pelo aquecimento.

Ou seja, essa instabilidade resulta de uma perturbação quando o sistema afasta ainda mais a perturbação do estado de equilíbrio.

Analogia da esfera em posições diferentes de equlíbrio.

Question 18

Porque é que o estado de um fluído pesado sobre um fluído leve é instável?

Answer 18

Porque existem movimentos verticais no fluído que o levam a um estado estável.

Question 19

Quando o equilíbrio hidroestático atua com compressibilidade, o que acontece à pressão à medida que a altura diminuí?

Answer 19

A pressão diminuí com a altura.

Question 20

O ar denso encontra-se sob ar menos denso, por isso é afastado da sua posição de equilíbrio hidroestático.

Logo o que se pode concluir sobre a sua pressão (Pp)?

Answer 20

Esta irá permanecer igual à pressão ambiente, Pa.

Pp = Pa

Question 21

Na situação onde ar denso se encontra sob ar menos denso, o que acontece, para delta ts pequenos?

Answer 21

A parcela de ar denso não troca calor com o ambiente, mas realiza trabalho.

Question 22

Se:

1. Pp < Pa? Fimp?
2. Pp > Pa? Fimp?
3. Pp = Pa? Fimp?

Answer 22

1. A parcela sobe. Fimp > 0
2. A parcela desce. Fimp < 0
3. A parcela fica onde está. Fimp = 0

Question 23

Dado um pacote de água(fluído incompressível)

Se a temperatura diminui e a densidade aumentar o que se conclui sobre a instabilidade do pacote de ar?

Answer 23

Que é instável.

Question 24

Dado um pacote de ar (fluído compressível)

Se a temperatura diminui mais lentamente com a altitude do que a temperatura do ar, o que se conclui sobre a estabilidade do pacote?

Answer 24

É instável.

Question 25

Qual é a condição suficiente de instabilidade?

Answer 25

É que uma parcela de ar, ao subir, tenha a sua temperatura a diminuir, por mais de 10 K/km do que a atmosfera.

Question 26

Se não houver saturação nem condensação, a consequente libertação de calor latente pode resultar em quê?

Answer 26

Em variações da temperatura com a altitude (dT/dz) maiores, em módulo, que Td.

Question 27

Quando estamos na presença de um ciclo normal de ar, isto é, quando a temperatura do ar diminui por 6,4 º C por cada kilómetro, o que concluímos sobre essa massa de ar e sobre a circulação do ar que contém?

Answer 27

Que é instável e que o ar circula constantemente entre as àreas quentes e frescas, logo o ar é capaz de misturar e espalhar quaisquer poluentes presentes nessa massa de ar.

Question 28

Que nome se dá a camadas de ar em que a diminuição normal da temperatura do ar com altitudes crescentes é invertida, ou seja, o ar acima do solo é mais quente que o ar abaixo?

Answer 28

Inversão térmica

Question 29

Porque é que as camadas de inversão são significativas para a meteorologia?

Answer 29

Estas bloqueam o fluxo atmosférico.

Question 30

Que implicações tem a variação da temperatura com a altura quando um pacote de ar húmido sobe?

Answer 30

Se o arrefecimento for suficiente para ocorrer saturação, então o vapor de água condensa e liberta calor latente e forma-se uma núvem.

Question 31

Que nome se dá quando o calor latente de um pacote de ar húmido, em ascensão, é libertado?

Answer 31

Convecção húmida

Question 32

Se ocorre saturação no pacote de ar e condensação, o que podemos concluir?

Answer 32

Que o calor latente libertado representa uma fonte interna de calor.

Question 33

Como se forma uma núvem lenticular?

Answer 33

O ar húmido é forçado a soprar para cima ao redor do topo da montanha, onde as gotículas de água condensam (ficar líquido) a partir do ar húmido que arrefece abaixo do ponto de orvalho.

Estas núvens são grupos opacos destas gotículas de água.

Question 34

A atmosfera é estável na ausência de condensação?

Answer 34

Sim, em média.

Question 35

Com o que é que está associada a maior parte da convecção na atmosfera?

Answer 35

Está associada com a convecção húmida, acompanhada de saturação e condensação.

Question 36

Que tipo de movimento compreende a convecção?

Answer 36

Compreende o movimento ascendente intenso com a formação de núvens e regiões de movimento descendente lento com ar seco, sem núvens.

Question 37

Descreva a núvem convectiva “Cumulus”

Answer 37

Pouca extensão vertical e não produz precipitação.

Question 38

Descreva a núvem “Cumulonimbus”

Answer 38

De grande extensão vertical e que produz precipitação intensa, tempestades e por vezes até granito.

Question 39

O que requer a convecção?

Answer 39

Uma superfície quente por baixo do ar.

Question 40

Onde é que a convecção profunda é mais frequente?

Answer 40

É frequente nas três regiões equatoriais:

Oceano Pacífico
Indonésia
Amazónia
África