Ngưng tụ: Ý nghĩa, quy trình và các loại

Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về: - 1. Ý nghĩa của Ngưng tụ 2. Các điều kiện cần thiết cho Ngưng tụ 3. Quy trình 4. Các loại.

Ý nghĩa của Ngưng tụ:

Ngưng tụ là một quá trình mà hơi nước thay đổi từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng. Nếu không khí được làm mát dưới điểm sương, một phần hơi nước sẽ chuyển thành chất lỏng. Ngưng tụ trong không khí không diễn ra tự động như nó xảy ra trong các thùng chứa nước kín.

Trong một hộp kín, sau khi đạt đến độ bão hòa, hơi nước bắt đầu ngưng tụ lại trong nước. Nhưng trong khí quyển ngưng tụ không phải là một quá trình đơn giản. Có một điều kiện tiên quyết cho sự ngưng tụ hơi nước là phải có một bề mặt mà hơi nước có thể ngưng tụ tại điểm sương.

Bề mặt ngưng tụ hơi nước được cung cấp bởi các hạt nhân ngưng tụ có mặt với số lượng lớn trong khí quyển. Do đó, sự ngưng tụ hơi nước trong khí quyển chỉ diễn ra, nếu có đủ số lượng hạt nhân ngưng tụ.

Điều kiện tiên quyết để ngưng tụ:

tôi. Đủ lượng hơi nước nên có sẵn trong không khí.

ii. Độ bão hòa của không khí đạt được bằng cách giảm nhiệt độ hoặc bằng cách thêm hơi nước vào nó.

iii. Cần có đủ số lượng hạt nhân ngưng tụ.

Trong trường hợp không có hạt nhân ngưng tụ, ngưng tụ có thể không bắt đầu ngay cả khi độ ẩm tương đối vượt quá 100 phần trăm. Nhưng luôn có một số lượng lớn các hạt bụi trong không khí. Trong điều kiện như vậy, độ ẩm tương đối hiếm khi vượt quá 101%.

Mặt khác, hạt nhân hút ẩm có ái lực lớn với hơi nước, do đó, ngưng tụ có thể bắt đầu ngay cả khi độ ẩm tương đối thấp hơn 100%. Sau này, khi độ ẩm tương đối đạt gần 100%, các giọt nước sẽ tăng kích thước. Loại điều kiện như vậy rất cần thiết cho sự hình thành của các đám mây.

Cách duy nhất mà một lượng lớn hơi nước trong khí quyển có thể chuyển thành chất lỏng, là ngưng tụ và rắn, là thăng hoa dẫn đến giảm nhiệt độ của không khí gần hoặc dưới điểm sương.

Độ ẩm vô hình của khí quyển được thay đổi thành nhiều dạng khác nhau. Nếu bầu không khí được làm mát, khả năng giữ nước của nó bị giảm và nếu nó được hạ xuống đủ thì quá trình ngưng tụ sẽ diễn ra.

Các hình thức trong đó hơi nước ngưng tụ, được xác định bởi các điều kiện theo đó làm mát diễn ra.

Quy trình ngưng tụ:

Có bốn quá trình quan trọng theo đó không khí nguội đi dưới điểm sương của nó:

1. Mất khả năng chữa lành bằng phóng xạ,

2. Tiếp xúc với các bề mặt lạnh như mặt đất mát mẻ, lá cây, lớp tuyết và tảng băng trôi,

3. Trộn với không khí lạnh, và

4. Không bổ sung hoặc rút nhiệt thực tế. Loại thay đổi nhiệt độ này là kết quả của các quá trình bên trong trong thay đổi đáng tin cậy, ví dụ như làm mát đáng tin cậy bằng cách mở rộng dòng không khí tăng.

Quá trình làm mát đáng tin cậy:

Quá trình đáng tin cậy được định nghĩa là quá trình trong đó không có nhiệt được thêm hoặc trừ khỏi khối không khí. Một quá trình làm mát đáng tin cậy hoặc mở rộng phụ thuộc trong trường hợp đầu tiên vào phần khối lượng không khí tăng qua bầu khí quyển đến độ cao cao hơn. Sự thay đổi nhiệt độ không liên quan đến phép trừ hoặc thêm nhiệt được gọi là thay đổi nhiệt độ.

Không khí là một chất dẫn nhiệt kém. Do đó, khối không khí chuyển động thẳng đứng giữ lại năng lượng nhiệt giữ cho bản sắc nhiệt của nó khác với không khí xung quanh. Khi khối không khí tăng lên, nó nở ra do áp suất giảm ở độ cao cao hơn. Kết quả là, khối lượng của khối không khí tăng lên do sự giãn nở.

Trong quá trình mở rộng, khối không khí phải làm việc chống lại không khí xung quanh. Trong quá trình này, năng lượng nhiệt bên trong của khối không khí được tiêu thụ do sự giãn nở làm giảm năng lượng nhiệt trên một đơn vị thể tích dẫn đến giảm nhiệt độ.

Tốc độ giảm nhiệt độ của khối không khí chuyển động với chiều cao được gọi là tốc độ trôi đi đáng tin cậy (ALR). Nếu khối không khí vẫn khô, tốc độ giảm nhiệt độ được gọi là tốc độ trôi đi do khô (DALR). Giá trị của DALR là khoảng 10 ° C / km. Nó khác với tỷ lệ trôi đi bình thường. Nó cũng được gọi là tốc độ trôi đi của môi trường, được ghi lại bằng nhiệt kế được mang trong khí quyển bằng một quả bóng bay lên.

Nhiệt độ của khối không khí tăng tiếp tục giảm cho đến khi nó trở nên bão hòa. Tiếp tục làm mát khối không khí dẫn đến ngưng tụ. Trong quá trình ngưng tụ, hơi nước được chuyển thành chất lỏng giải phóng nhiệt ngưng tụ tiềm ẩn. Nhiệt ẩn của ngưng tụ trộn với khối không khí chuyển động.

Kết quả là, khối lượng không khí nguội đi chậm hơn tốc độ trôi nhanh của ruột thừa. Tốc độ làm mát thấp hơn được gọi là tốc độ trôi đi của bão hòa (SALR). Nói chung, giá trị của nó vẫn duy trì khoảng 5 ° C / km, tuy nhiên, giá trị của nó thay đổi từ khoảng 4 ° C / km đối với không khí rất ẩm ở vùng xích đạo đến khoảng 9 ° C / km đối với không khí lạnh ở vùng cực.

Ngưng tụ, do đó, phụ thuộc vào hai biến, tức là lượng làm mát và độ ẩm tương đối trong không khí.

Các loại ngưng tụ:

Các hình thức ngưng tụ khác nhau gần mặt đất là:

1. Sương,

2. Sương mù,

3. Sương giá, và

4. Sương khói.

I. Sương:

Sương hình thành trực tiếp bằng cách ngưng tụ gần mặt đất, khi bề mặt đã được làm mát bằng bức xạ đi ra. Sự hình thành sương chủ yếu xảy ra khi màn đêm trong và gió lặng. Nói chung sương hình thành trên cỏ, trên lá của cây và bất kỳ vật thể rắn nào khác gần mặt đất.

Điều kiện thuận lợi cho sương :

(i) Làm mát bằng bức xạ vào ban đêm,

(ii) Điều kiện bình tĩnh / gió nhẹ,

(iii) Trời trong, đêm mát mẻ và dài,

(iv) Có đủ lượng hơi nước,

(v) Gió lốc xoáy và

(vi) Cảm lạnh.

Điều kiện không thuận lợi cho sương:

(i) Bầu trời nhiều mây,

(ii) Gió mặt mạnh,

(iii) Sự hiện diện của hoàn lưu lốc xoáy và

(iv) Sự thăng tiến nồng hậu.

II. Sương mù:

Sương mù là kết quả của sự ngưng tụ hơi nước trong khí quyển thành các giọt nước đọng lại trong không khí ở nồng độ đủ để làm giảm tầm nhìn bề mặt. Sương mù chỉ đơn giản là một lớp mây rất gần bề mặt. Đó là một mối nguy hiểm lớn trong khu vực công nghiệp. Nó rất phổ biến trong mùa đông. Nó cũng rất phổ biến gần các khu vực ven biển.

Điều kiện thuận lợi cho sương mù:

1. Độ ẩm quá mức, độ ẩm tương đối phải lớn hơn 75%.

2. Gió lặng / gió nhẹ và

3. Gió chống bão.

Các loại sương mù:

1. Sương mù bay hơi:

(a) Sương mù phía trước, và

(b) Sương mù hơi nước.

2. Sương mù làm mát:

(a) Sương mù khuyên,

(b) Sương mù bức xạ,

(c) Sương mù đảo ngược và

(d) Sương mù lên cao.

(1) Sương mù bay hơi:

(a) Sương mù phía trước:

Khi mưa ấm rơi qua không khí lạnh, sương mù hoặc các tầng mây hình thành ở bề mặt phía trước do siêu bão hòa gây ra bởi sự bốc hơi từ mưa ấm vào không khí lạnh.

(b) Sương mù hơi nước:

Đây là một loại sương mù không ổn định được tạo ra bởi sự bốc hơi mạnh từ mặt nước vào không khí tương đối lạnh. Sương mù hơi nước được tìm thấy ở các vĩ độ trung bình trong vùng lân cận của hồ và sông vào mùa thu khi mặt nước vẫn ấm và không khí lạnh.

(2) Sương mù làm mát:

(a) Sương mù khuyên:

Sương mù khuyến khích được tạo ra bởi sự vận chuyển không khí ẩm ấm trên bề mặt lạnh hơn, dẫn đến việc làm mát các lớp bề mặt bên dưới điểm sương của chúng, với sự ngưng tụ diễn ra dưới dạng sương mù. Nó cũng có thể được sản xuất, nếu khối không khí lạnh di chuyển trên mặt biển ấm áp.

(b) Sương mù bức xạ:

Sương mù bức xạ hoặc sương mù mặt đất được tạo ra khi không khí ẩm ứ đọng tiếp xúc với mặt đất đã trở nên lạnh dần trong đêm vì bức xạ quá mức.

(c) Sương mù đảo ngược:

Đó là tên được đặt cho bất kỳ loại sương mù hoặc tầng mây nào ban đầu phát triển ở đỉnh của một lớp ẩm, kèm theo sụt lún phía trên đảo ngược, tăng cường tầng sau và tạo ra đám mây tầng có thể tích tụ xuống mặt đất dưới dạng sương mù.

(d) Sương mù lên cao:

Sương mù Upslope là loại sương mù ổn định do sự nâng cao dần về mặt địa lý của không khí ổn định đối lưu. Không khí lạnh đi một cách đáng tin cậy và sương mù bắt đầu hình thành khi nó đạt đến độ cao nơi không khí lạnh đến mức bão hòa.

III. Sương giá:

Nó không phải là sương đông lạnh. Sương giá xảy ra khi điểm sương của không khí rơi xuống dưới điểm đóng băng (0 ° C). Khi ngưng tụ bắt đầu với nhiệt độ dưới 0 ° C, hơi nước trong không khí chuyển trực tiếp từ trạng thái khí sang trạng thái rắn (thăng hoa).

Sương giá có thể nhẹ hoặc nặng. Khi sương giá, mùa màng bị hư hại. Nó cũng được gọi là giết chết băng giá. Đêm băng giá phổ biến hơn trong mùa đông ở tây bắc Ấn Độ. Các loại cây trồng, nhạy cảm với chấn thương nhiệt độ thấp, chịu thiệt hại lớn.

a. Sương giá phóng xạ:

Nó xảy ra vào những đêm yên tĩnh, trong trẻo khi bức xạ trên mặt đất bị mất vào không gian. Sự vắng mặt của những đám mây và sự tập trung nặng của hơi nước dẫn đến sự hình thành của sương giá bức xạ.

b. Lời khuyên về sương giá:

Nó xảy ra ở những khu vực nơi không khí lạnh được đẩy ra từ những vùng lạnh hơn bởi những cơn gió mạnh hơn. Sương giá hay sương gió có thể xảy ra vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày hay đêm bất kể điều kiện bầu trời. Trong một số trường hợp, sương giá tiến bộ có thể được tăng cường bởi sương giá bức xạ.

c. Sương mù hoặc sương trắng:

Nó được gây ra bởi sự thăng hoa của các tinh thể băng trên các vật thể như cành cây, dây điện, v.v ... Những vật thể này phải ở nhiệt độ dưới mức đóng băng vì không khí có điểm sương dưới mức đóng băng được đưa đến bão hòa bằng cách làm mát.

d. Sương đen:

Nó xảy ra khi thảm thực vật bị đóng băng vì nhiệt độ của không khí không đủ độ ẩm.

Sự khác biệt giữa bức xạ và sương giá:

Trong trường hợp sương muối bức xạ, đêm yên tĩnh, trời trong và đảo nhiệt độ là điều kiện chính. Đó là thời gian ngắn. Trong trường hợp sương muối tiến lên, gió mạnh và không có sự đảo ngược nhiệt độ là điều kiện chính. Đó là thời gian dài.

Kiểm soát băng giá:

Sương giá nên được kiểm soát để duy trì các mô của thảm thực vật trên nhiệt độ gây chết người. Cây rau bị thiệt hại do sương giá. Thiệt hại của cây trồng phụ thuộc vào loại cây trồng. Sự hiện diện của sương trên lá làm cản trở hoạt động bình thường của khí khổng.

Kết quả là quang hợp bị ảnh hưởng xấu. Trong điều kiện băng giá nghiêm trọng, cây trồng có thể bị giết. Do đó, nó trở nên thiết yếu để cứu các cây trồng chống lại thiệt hại băng giá.

Các phương pháp sau đây có thể được áp dụng để cứu cây trồng khỏi thiệt hại do sương giá:

1. Lựa chọn trang web,

2. Tăng khả năng chặn bức xạ (màn khói),

3. Cách nhiệt,

4. Trộn không khí (cánh quạt điều khiển động cơ và quạt nóng để lái không khí ấm trong lớp đảo ngược xuống dưới),

5. Không khí trực tiếp và sưởi ấm nhà máy,

6. Ứng dụng nước, và

7. Thao tác đất.

IV. Khói bụi:

Đó là sự kết hợp giữa sương mù và khói được tìm thấy trên các thành phố công nghiệp lớn ở vĩ độ trung bình hoặc cao. Vì nó tồn tại nhiều ngày cùng nhau và gây ra rất nhiều bệnh tật và tử vong, do đó, nó còn được gọi là sương mù giết người.

Ngưng tụ trên mặt đất:

Trong mùa hè, khối không khí ở mặt đất bị đốt nóng do năng lượng nhiệt cực mạnh. Khối không khí này trở nên ấm hơn so với môi trường xung quanh. Dòng điện thẳng đứng được tạo ra, làm tăng khối lượng không khí ấm và nhẹ. Khối không khí tăng lên bị bão hòa do làm mát.

Làm mát thêm khối không khí bão hòa dẫn đến ngưng tụ. Sự nâng cao của khối không khí vẫn tiếp tục mặc dù nguyên nhân ban đầu của việc nâng lên đã hết hiệu lực. Sau đó, sự di chuyển lên của không khí được gây ra bởi lực nổi. Thường thì khối không khí chìm trở lại mức cũ. Sự chuyển động lên và xuống của khối không khí phụ thuộc vào sự ổn định và không ổn định của khí quyển.