Ano 2022#fisica#termodinamica#fluidos#atmosfera#processos-adiabaticos#fase2#discursiva

Sobre o tema

A atmosfera terrestre é um sistema termodinâmico complexo, onde processos adiabáticos desempenham papel crucial na formação do clima. Quando uma massa de ar úmido é forçada a subir por uma barreira montanhosa (levantamento orográfico), ela se expande e resfria adiabaticamente. Se a temperatura cair abaixo do ponto de orvalho, ocorre condensação e precipitação no lado de barlavento. Do outro lado, o ar seco desce, aquecendo-se por compressão adiabática, criando uma sombra de chuva (rain shadow). Este fenômeno explica a formação de desertos em regiões continentais atrás de cordilheiras, como o Deserto de Atacama (Andes) ou a Grande Bacia (Sierra Nevada). A questão aborda exatamente esses conceitos, aplicando a lei dos gases ideais, calor específico e umidade relativa para estimar temperatura, precipitação e compreender a dinâmica atmosférica.

Tópicos relacionados

  • Levantamento orográfico e precipitação
  • Processos adiabáticos na atmosfera
  • Taxa de lapse adiabático seco e úmido
  • Efeito de sombra de chuva (rain shadow)
  • Desertos de barreira (exemplos mundiais)

Enunciado

Questao 5. Umacidadelocaliza-seaoniveldomar,proximaacostaoceanicaaoesteeapoucosquilometros
de uma cordilheira. Durante o dia, uma brisa constante u´mida de ar flui da costa para a montanha. Um
barometro localizado na cidade indica uma pressao de 100 kPa a temperatura de 25◦C. Por sua vez, um
outrobarometrolocalizadonopontomaisaltodacordilheiraindicaumapressaode80kPa. Considerequeo
√ √
calor especifico molar do ar a volume constante vale 2R. Se necessario, considere: 3 2 ≈ 1,26 e 3 10 ≈ 2,15.
(a) Estime a temperatura no ponto mais alto da cordilheira em Kelvin.
(b) Considerando uma umidade relativa φ = 50 % ao nivel do mar e φ = 10 % no ponto mais alto
0 1
da cordilheira, estime o volume de agua em m3 que precipita por hora na trajetoria da brisa entre a
cidade e o pico se o fluxo medio de ar seco que alcanca o topo da cordilheira for de 2,0×109 kg/h.
(c) Explique qualitativamente a razao pela qual desertos se formam no lado continental das cordilheiras
e cite ao menos um exemplo em que isso ocorre no planeta Terra.

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Perguntas frequentes

O que é a taxa de lapse adiabático seco?

É a taxa na qual a temperatura de uma parcela de ar seco (não saturada) diminui com a altitude ao subir adiabaticamente, aproximadamente 9,8 °C/km.

Como o levantamento orográfico causa precipitação?

Quando o ar úmido é forçado a subir por uma montanha, ele se expande e resfria. Se a temperatura cair abaixo do ponto de orvalho, o vapor d'água condensa, formando nuvens e precipitação no lado de barlavento.

O que é o efeito de sombra de chuva?

É a região seca no lado de sotavento de uma cordilheira, onde o ar descendente se aquece por compressão, inibindo a condensação e causando baixa pluviosidade.

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