Meteorologia Geral 2011

Cláudio Paulo & Gilberto Mahumane Página 1

PRÁTICA 3

TEMPERATURA E TERMODINÂMICA DA ATMOSFERA

(5/10/2011)

1. Porquê a temperatura média anual (25,5ºC) em Maputo (26ºS) é praticamente a mesma (26º) de Dar-es-Salaam (6ºS), se ambas são próximas do mar e Dar-es-Salaam está mais próxima do Equador?

2. Explique porquê a Europa Ocidental, embora situada em latitudes altas, é relativamente quente, enquanto a Califórnia, que fica na costa Oeste da América do Norte, em latitudes menores é relativamente fria.

3. A variação anual da temperatura média do hemisfério norte é de 14ºC, enquanto a do hemisfério sul é de apenas 7ºC. Essa diferença é devido a:

a. No verão do hemisfério norte a Terra está mais próxima do sol;

b. O hemisfério sul tem um continente grande (a Antárctica) em torno do pólo sul, enquanto o hemisfério norte tem um oceano (o Árctico);

c. O hemisfério norte tem mais Terras (39%) do que o hemisfério sul (19%).

4. Na Tabela abaixo são dados a altitude, a temperatura média anual e o intervalo de temperaturas de três cidades: Bulawayo (Zimbabwe), Cabo (RSA) e Tamatave (Madagascar). Complete a Tabela identificando as cidades, usando critérios como a latitude, aproximação do mar e as massas de ar que podem agir sobre a região.

Altitude (m) Temperatura média (ºC) Intervalo (ºC) Cidade

1 1453 19,4 ºC 8,3 ºC

2 7 23,9 ºC 5,5 ºC

3 19 16,7 ºC 8,9 ºC

5. Usando a equação do gás ideal calcule a densidade do ar seco para condições normais de temperatura e pressão (T = 0ºC e P = 1013,25 hPa).

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6. O ar húmido é mais/menos denso que o ar seco à mesma temperatura e pressão.

7. Use a equação hidrostática aproximada ∆P = - ρ.g.∆h/Rd.T e calcule a variação de pressão em 10 m, com a pressão média da camada de 1013,25 hPa e temperatura média da camada de 15ºC. Faça o mesmo cálculo usando a equação hipsométrica e compare os resultados.

8. Use a Tabela abaixo para estimar a densidade do ar na atmosfera padrão nas alturas de 1 km, 5 km, 10 km e 20 km. Desenhe um gráfico da densidade em função da altura.

Altura (Km)

Temperatura (K)

Pressão (mb)

Altura (Km)

Temperatura (K)

Pressão (mb)

0.0 288.2 1013.2 11.0 216.8 227

1.0 281.7 898.8 12.0 216.6 194

2.0 275.2 795 14.0 216.6 141.7

3.0 268.7 701.2 16.0 216.6 103.5

4.0 262.2 616.6 18.0 216.6 75.65

5.0 255.7 540.5 20.0 216.6 55.29

6.0 249.2 472.2 25.0 221.6 25.49

7.0 242.6 411 30.0 226.5 11.97

8.0 236.2 356.5 35.0 236.5 5.746

9.0 229.7 308 40.0 250.4 2.871

10.0 223.3 265 50.0 270.6 0.798

9. Num certo dia a espessura entre os níveis de 1000 e 500 hPa aumentou de 5280 m para 5460 m. Sabe-se que a inclinação do perfil de temperatura se manteve constante, a temperatura na superfície:

a. Diminuiu;

b. Manteve-se constante;

c. Aumentou;

d. Tanto pode ter aumentado como diminuído.

10. Classifique as transformações abaixo, sofridas por um gás, segundo sejam isovolumétricas (V), isobáricas (P), isotérmicas (T) ou adiabáticas (A):

a. ( ) ar saindo de uma câmara de ar e se resfriando;

b. ( ) resfriamento do ar à superfície por perda de radiação infravermelha;

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c. ( ) aquecimento de uma amostra de ar dentro de uma garrafa tapada;

d. ( ) ar levado do nível de 850 hPa até o nível de 1000 hPa.

11. Complete a Tabela abaixo (valores em joules) para as transformações indicadas:

∆u ∆w ∆Q EXPANSÃO/CONTRAÇÃO

ISOVOLUMÉTRICA 300

ISOTERMA - 250

ISOBÁRICA - 71,7 - 100,4

ADIABÁTICA 150

12. Uma parcela de ar está na superfície à pressão de 960 hPa e temperatura de 23ºC e é levada adiabaticamente até o nível de 768 hPa. Pede-se:

a. A temperatura no nível de 768 hPa;

b. A densidade do ar no nível de 960 hPa;

c. A densidade do ar no nível de 768 hPa.

13. Calcule a temperatura potencial de uma parcela de ar que está no nível de 960 hPa à temperatura de 23ºC, sabendo-se que o nível de 1000 hPa se encontra a 336,7 m abaixo do nível do mar.

14. Prove que, para uma transformação adiabática:

P.α = constante.

15. Aviões a Jato voam usualmente à altura aproximada de 12 km (2000 hPa), onde a temperatura média é de - 60ºC. Que temperatura teria uma parcela desse ar se fosse trazida rapidamente para a superfície do mar?

16. Uma parcela de ar é obrigada a descer da altura de 1500 m até o nível de 900 m. Se a temperatura original era de - 2ºC, qual a temperatura final da parcela?

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700

750

800

850

900

950

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12

P( hPa)

T (ºC)

17. Sabendo-se que a taxa de variação vertical da temperatura da atmosfera é em média - 6.5ºC/km e a de uma transformação adiabática é - 9.8ºC/km, pode-se concluir que:

a. A atmosfera média é neutra;

b. A atmosfera média é instável;

c. A atmosfera média é estável.

18. Desenhe um gráfico e represente o perfil de temperatura adiabático seco e o perfil médio de temperatura do ar para uma parcela que está no nível de 800m à temperatura de 10,2ºC. O ar naquele nível é estável? E nos demais níveis?

19. Qual foi o comportamento da temperatura na superfície num dia em que a espessura entre os níveis de 1000 e 500hPa aumentou de 580m para 5460m; e a inclinação do perfil de temperatura se manteve constante?

20. Dado o perfil vertical de temperatura abaixo (Temp. x Pressão), sabendo que a estação se encontra a 600m de altura, com pressão de 950hPa, pede-se:

a) Espessura da camada entre 950 e 850hPa b) Espessura da camada entre 850 e 800hPa c) Altura do nível dos 800hPa d) A temperatura estimada ao nível do mar e) A pressão estimada ao nível do Mar