Condensation: signification, processus et types

Après avoir lu cet article, vous en apprendrez davantage sur: - 1. Signification de la condensation 2. Conditions préalables à la condensation 3. Processus 4. Types.

Signification de condensation:

La condensation est un processus par lequel la vapeur d'eau passe de l'état gazeux à l'état liquide. Si l'air est refroidi en dessous de son point de rosée, une partie de la vapeur d'eau se change en liquide. La condensation dans l'air ne se produit pas automatiquement comme dans le réservoir d'eau scellé.

Dans un récipient scellé, une fois la saturation atteinte, les vapeurs d'eau commencent à se condenser dans l'eau. Mais dans l'atmosphère, la condensation n'est pas un processus simple. Une condition préalable à la condensation des vapeurs d'eau est qu'il doit exister une surface sur laquelle les vapeurs d'eau peuvent se condenser au point de rosée.

La surface de condensation des vapeurs d'eau est fournie par les noyaux de condensation présents en grand nombre dans l'atmosphère. Par conséquent, la condensation des vapeurs d'eau dans l'atmosphère n'a lieu que si un nombre suffisant de noyaux de condensation sont présents.

Conditions préalables à la condensation:

je. Une quantité suffisante de vapeurs d'eau devrait être disponible dans l'air.

ii. La saturation de l'air est obtenue en diminuant la température ou en y ajoutant des vapeurs d'eau.

iii. Un nombre suffisant de noyaux de condensation devrait être disponible.

En l'absence de noyaux de condensation, la condensation peut ne pas démarrer même si l'humidité relative dépasse 100%. Mais il y a toujours un grand nombre de particules de poussière dans l'air. Dans de telles conditions, l'humidité relative dépasse rarement 101%.

Par contre, les noyaux hygroscopiques ont une grande affinité pour les vapeurs d’eau. Par conséquent, la condensation peut commencer même si l’humidité relative est bien inférieure à 100%. Plus tard, lorsque l'humidité relative atteint près de 100%, les gouttelettes d'eau grossissent. Ce type de conditions est essentiel à la formation de nuages.

Le seul moyen de convertir de grandes quantités de vapeur d’eau dans l’atmosphère en liquide, en condensation et en solide, est la sublimation, qui conduit à une diminution de la température de l’air proche ou au-dessous du point de rosée.

L'humidité invisible de l'atmosphère se transforme en une variété de formes. Si l'atmosphère est refroidie, sa capacité de rétention d'eau est réduite et si elle est suffisamment réduite, il se produit une condensation.

La forme sous laquelle les vapeurs d'eau se condensent est déterminée par les conditions dans lesquelles se produit le refroidissement.

Processus de condensation:

Il y a quatre processus importants dans lesquels l'air se refroidit en dessous de son point de rosée:

1. Perte de soins par radiation,

2. Le contact avec des surfaces froides telles qu'un sol froid, des feuilles de plantes, des couches de neige et des icebergs,

3. Mélanger avec de l'air froid et

4. Aucun ajout ou retrait de chaleur. Ce type de variations de température résulte de processus internes lors de modifications adiabatiques, par exemple un refroidissement adiabatique par détente sous l'effet d'un courant d'air ascendant.

Processus de refroidissement adiabatique:

Le processus adiabatique est défini comme le processus dans lequel aucune chaleur n'est ajoutée ou soustraite à la masse d'air. Un processus de refroidissement adiabatique ou par expansion dépend en premier lieu de la masse de masse d'air qui monte dans l'atmosphère à des altitudes plus élevées. Les changements de température n'impliquant aucune soustraction ni addition de chaleur sont appelés changements de température adiabatiques.

L'air est un mauvais conducteur de chaleur. Par conséquent, la masse d'air se déplaçant verticalement conserve son énergie thermique en conservant son identité thermique différente de l'air ambiant. Lorsque la masse d'air augmente, elle se dilate en raison de la diminution de la pression à des altitudes plus élevées. En conséquence, le volume de la masse d'air croissante augmente en raison de la dilatation.

Lors de la détente, la masse d'air doit agir contre l'air ambiant. Au cours de ce processus, l'énergie thermique interne de la masse d'air est consommée en raison de la dilatation, ce qui réduit l'énergie thermique par unité de volume, ce qui entraîne une diminution de la température.

Le taux de diminution de la température de la masse d'air en mouvement avec la hauteur est appelé taux de déchéance adiabatique (RAL). Si la masse d'air reste sèche, le taux de diminution de la température est appelé taux de déchéance adiabatique sèche (DALR). La valeur de DALR est d'environ 10 ° C / km. Il diffère du taux de déchéance normal. On l'appelle aussi taux de déchéance environnementale, qui est enregistré par le thermomètre transporté dans l'atmosphère par un ballon montant.

La température de la masse d’air ascendante continue de diminuer jusqu’à saturation. Un refroidissement supplémentaire de la masse d'air entraîne une condensation. Pendant la condensation, les vapeurs d'eau sont converties en liquide, ce qui libère la chaleur latente de condensation. La chaleur latente de condensation se mélange à la masse d'air en mouvement.

En conséquence, la masse de masse d'air se refroidit plus lentement que le taux de déchéance adiabatique sèche. Le taux de refroidissement inférieur est appelé taux de déchéance adiabatique saturé (SALR). Généralement, sa valeur reste autour de 5 ° C / km. Toutefois, sa valeur varie d'environ 4 ° C / km pour un air très humide dans les régions équatoriales à environ 9 ° C / km pour un air froid dans les régions polaires.

La condensation dépend donc de deux variables, à savoir la quantité de refroidissement et l'humidité relative dans l'air.

Types de condensation:

Les différentes formes de condensation près du sol sont:

1. rosée,

2. le brouillard,

3. le gel, et

4. Smog.

I. Rosée:

La rosée se forme directement par condensation près du sol, lorsque la surface a été refroidie par le rayonnement sortant. La formation de rosée se produit principalement lorsque les nuits sont claires et que le vent est calme. La rosée se forme généralement sur l'herbe, sur les feuilles des plantes et sur tout autre objet solide près de la surface du sol.

Conditions favorables à la rosée :

(i) refroidissement par rayonnement pendant la nuit,

(ii) conditions calmes / vents faibles,

(iii) ciel dégagé, nuits fraîches et longues,

(iv) disponibilité suffisante de vapeurs d'eau,

(v) le vent anticyclonique, et

(vi) advection à froid.

Conditions non favorables à la rosée:

(i) ciel nuageux,

(ii) vents forts en surface,

(iii) présence d'une circulation cyclonique, et

(iv) advection chaude.

II. Brouillard:

Le brouillard résulte de la condensation des vapeurs d’eau atmosphérique en gouttelettes d’eau qui restent en suspension dans l’air à des concentrations suffisantes pour réduire la visibilité en surface. Le brouillard est simplement une couche nuageuse très proche de la surface. C'est un risque majeur dans la zone industrielle. C'est très courant en hiver. Il est également très commun près des zones côtières.

Conditions favorables au brouillard:

1. Humidité excessive, l’humidité relative doit être supérieure à 75%.

2. vents calmes / légers et

3. Vents anticycloniques.

Types de brouillard:

1. Brouillard d'évaporation:

(a) brouillard frontal, et

(b) Brouillard de vapeur.

2. Brouillard de refroidissement:

(a) brouillard d'advection,

b) Brouillard de rayonnement,

(d) Brouillard vers le haut.

(1) brouillard d’évaporation:

a) Brouillard frontal:

Lorsque la pluie chaude tombe dans l'air froid, des nuages de brouillard ou de stratus se forment à la surface frontale en raison de la saturation excessive provoquée par l'évaporation de la pluie chaude dans l'air froid.

b) Brouillard de vapeur:

C'est un type de brouillard instable produit par une évaporation intense de la surface de l'eau dans l'air relativement froid. Le brouillard de vapeur se trouve aux latitudes moyennes à proximité des lacs et des rivières en automne, lorsque la surface de l'eau est encore chaude et que l'air est froid.

(2) brouillard de refroidissement:

a) Brouillard d'advection:

Le brouillard d'advection est produit par le transport d'air chaud et humide sur une surface plus froide, ce qui entraîne le refroidissement des couches superficielles situées au-dessous de leurs points de rosée, la condensation se produisant sous forme de brouillard. Il peut également être produit si la masse d'air froid se déplace sur la surface de la mer chaude.

b) Brouillard de rayonnement:

Un brouillard de rayonnement ou un brouillard de sol se forme lorsque de l'air humide et stagnant est en contact avec un sol qui s'est refroidi progressivement pendant la nuit à cause d'un rayonnement sortant excessif.

c) Brouillard d'inversion:

C'est le nom donné à tout type de nuage de brouillard ou de stratus qui se développe initialement au sommet d'une couche humide, accompagné d'un affaissement au-dessus de l'inversion, intensifie celle-ci et produit le nuage de stratus pouvant se déposer sur le sol sous forme de brouillard.

d) Brouillard de haut en bas:

Le brouillard en amont est un brouillard de type stable résultant du soulèvement orographique progressif d'air par convection stable. L'air se refroidit adiabatiquement et le brouillard commence à se former lorsqu'il atteint une altitude où l'air s'est refroidi à saturation.

III. Gel:

Ce n'est pas la rosée gelée. Le gel se produit lorsque le point de rosée de l’air tombe en dessous du point de congélation (0 ° C). Lorsque la condensation commence à une température inférieure à 0 ° C, les vapeurs d'eau dans l'air passent directement de l'état gazeux à l'état solide (sublimation).

Le gel peut être léger ou lourd. Lorsque le gel est important, les cultures sont endommagées. Cela s'appelle également tuer le gel. Les nuits glaciales sont plus fréquentes en hiver dans le nord-ouest de l'Inde. Les cultures, sensibles aux dommages causés par les basses températures, subissent de gros dommages.

une. Gel de rayonnement:

Il se produit pendant les nuits calmes et claires lorsque le rayonnement terrestre est perdu dans l'espace. L’absence de nuages et la forte concentration de vapeurs d’eau entraînent la formation de radiations de givre.

b. Advection Givre:

Il se produit dans les zones où l'air froid provient de zones plus froides en raison de forts vents. Le givre ou le givre peuvent se produire à n'importe quelle heure du jour ou de la nuit, quelles que soient les conditions du ciel. Dans certains cas, le givre advectif peut être intensifié par le givre radiatif.

c. Gelée blanche ou blanche:

Elle est causée par la sublimation de cristaux de glace sur des objets tels que des branches d’arbres, des fils, etc. Ces objets doivent être à une température inférieure au point de congélation, car le refroidissement permet de refroidir l’air dont le point de rosée est inférieur au point de congélation.

ré. Gel noir:

Il se produit lorsque la végétation est gelée en raison d'une réduction de la température de l'air qui ne contient pas suffisamment d'humidité.

Différence entre le rayonnement et le gel d’Advection:

En cas de gelées par rayonnement, des nuits calmes et dégagées et une inversion de température sont les principales conditions. C'est de courte durée. En cas de gelée par advection, les vents forts et l'absence d'inversion de température sont les conditions principales. C'est de longue durée.

Contrôle du givre:

Le gel doit être contrôlé pour maintenir les tissus de la végétation au-dessus de la température mortelle. Les cultures de légumes sont endommagées par le gel. Les dommages causés aux plantes cultivées dépendent du type de culture. La présence de givre sur les feuilles entrave le fonctionnement normal des stomates.

En conséquence, la photosynthèse est affectée négativement. Dans des conditions de gel sévères, les plantes cultivées peuvent être détruites. Par conséquent, il devient essentiel de préserver les cultures du gel.

Les méthodes suivantes peuvent être adoptées pour préserver les cultures du gel:

1. Sélection du site,

2. augmentation de l'interception des radiations (écran de fumée),

3. isolation thermique,

4. Mélange d’air (hélices entraînées par le moteur et ventilateurs chauds entraînant l’air chaud dans la couche d’inversion vers le bas),

5. Chauffage direct de l'air et des installations,

6. application d'eau, et

7. Manipulation des sols.

IV Smog:

C'est la combinaison de brouillard et de fumée que l'on trouve dans les grandes villes industrielles aux latitudes moyennes ou élevées. Puisqu'il persiste pendant des jours et qu'il cause de nombreuses maladies et décès, il est également connu comme un brouillard mortel.

Condensation au dessus du sol:

En été, la masse d'air à la surface du sol est chauffée en raison de l'énergie thermique intense. Cette masse d'air devient plus chaude par rapport à l'environnement. De forts courants verticaux sont générés, ce qui élève la masse d’air chaud et léger. La masse d'air qui monte est saturée par le refroidissement.

Un refroidissement supplémentaire de la masse d'air saturé conduit à la condensation. Le soulèvement de la masse d'air continue même si la cause initiale du soulèvement a cessé d'être efficace. Plus tard, le mouvement de l'air vers le haut est provoqué par la force de flottabilité. La masse d'air revient souvent au niveau précédent. Le mouvement ascendant et descendant de la masse d'air dépend de la stabilité et de l'instabilité de l'atmosphère.