Latente und sensible Wärme sind Energietypen, die in der Atmosphäre freigesetzt oder absorbiert werden. Latente Wärme hängt mit Phasenänderungen zwischen Flüssigkeiten, Gasen und Feststoffen zusammen. Sensible Wärme bezieht sich auf Temperaturänderungen eines Gases oder Objekts ohne Phasenänderung.
Warum interessiert es mich? Latente Hitze, die während jeder Art von Sturm freigesetzt wird, erhöht die Instabilität in der Atmosphäre, was möglicherweise zu Unwetter führt. Sensible Wärme verursacht Temperaturänderungen durch Kontakt mit kälterer oder wärmerer Oberflächenluft.,
ich sollte schon vertraut sein mit: Stabilität, Druck, Dichte
Abbildung A. Latente Hitze Diagramm von Chris Woodward
die Latente Wärme ist die Energie, die absorbiert oder freigesetzt wird von einer Substanz in einer phase, Wechsel von einem gas zu einer Flüssigkeit oder einem Feststoff oder Umgekehrt. Wenn sich eine Substanz beispielsweise von einem Feststoff zu einer Flüssigkeit ändert, muss die Substanz Energie aus der Umgebung aufnehmen, um die Moleküle in ein größeres, flüssigeres Volumen auszubreiten., Wenn sich die Substanz von etwas mit geringerer Dichte, wie einem Gas, zu einer Phase mit höherer Dichte wie einer Flüssigkeit ändert, gibt die Substanz Energie ab, wenn die Moleküle näher zusammenkommen und Energie durch Bewegung und Vibration verlieren.
Wenn zum Beispiel Wasser über einem Ofen gekocht wird, wird Energie vom Heizelement absorbiert und geht in die Ausdehnung der Wassermoleküle in ein Gas, bekannt als Wasserdampf. Wenn flüssiges Wasser in Eiswürfelschalen gegeben und in den Gefrierschrank gestellt wird, gibt das Wasser Energie ab, wenn das Wasser zu festem Eis wird., Diese Energie wird vom Gefriersystem entfernt, um den Gefrierschrank kalt zu halten.
Wasserdampf ist ein Treibhausgas in der Atmosphäre und eine sehr wichtige Komponente für die Wolkenbildung. Wenn die Luft trocken oder ungesättigt ist, bilden sich wahrscheinlich keine Wolken, da sich nur minimaler Wasserdampf in der Luft befindet. Wenn die Luft feucht oder gesättigt ist, kondensiert der Wasserdampf zu Wolken. Wenn diese Gasmoleküle zu Flüssigkeitstropfen kondensieren, wird latente Wärme in die Atmosphäre abgegeben, die die das Molekül umgebende Luft erwärmt., Dies hilft, Instabilität in der Atmosphäre hinzuzufügen und diese warme Luft, die das Molekül umgibt, wird steigen wollen. Warme Luft ist weniger dicht als kalte Luft, da sich Moleküle in warmer Luft viel schneller bewegen und sich weiter auseinander bewegen.
Latente Hitze bei Gewittern und Hurrikanen
Abbildung B. Latente Hitze bei Gewittern (Bild mit freundlicher Genehmigung der University of Illinois)
Latente Hitze spielt eine sehr wichtige Rolle bei Gewittern und Hurrikanen., Wolken bilden sich, wenn warme Luft aufsteigt und der darin enthaltene Wasserdampf zu Partikeln kondensiert, die als Wolkenkondensationskerne bezeichnet werden. An diesem Punkt wird die Luft gesättigt. Wenn diese Luft zuerst zu steigen beginnt, befindet sich der Wasserdampf in der gasförmigen Phase. Wenn der Wasserdampf zu Wolken kondensiert, gibt er latente Wärme in die Atmosphäre ab. Die latente Hitze erwärmt dann die Umgebungsluft um das neue Wolkentropfen verursacht Instabilität. Die warme Luft um das Wolkentropfen will nun aufsteigen und kondensieren., Dies erhöht die Wolkenhöhe und je nachdem, wie instabil die Atmosphäre ist, können sich aus diesen wachsenden Wolken Gewitter bilden. Gewitter setzen enorme Mengen latenter Hitze frei, was zur Instabilität in der Atmosphäre beiträgt und einige Gewitter stark werden lässt. Bei Hurrikanen wird latente Wärme in den Wolken des Hurrikans freigesetzt, die die Luft in den Wolken erwärmt. Hurrikane ernähren sich von dieser latenten Wärmeabgabe, weil sie Instabilität in der Wolke verursacht und diese warme Luft steigen möchte. Der Sturm wird sich dann verstärken oder an Stärke gewinnen.,
Sensible Wärme
Sensible Wärme ist die Energie, die benötigt wird, um die Temperatur eines Stoffes ohne Phasenänderung zu ändern. Die Temperaturänderung kann durch die Absorption von Sonnenlicht durch den Boden oder die Luft selbst erfolgen. Oder es kann durch Kontakt mit der wärmeren Luft durch Freisetzung von latenter Wärme (durch direkte Leitung) entstehen. Energie bewegt sich durch die Atmosphäre, wobei sowohl latente als auch sensible Wärme auf die Atmosphäre einwirkt, um die Bewegung von Luftmolekülen voranzutreiben, die Wind und vertikale Bewegungen erzeugen.
Wie verhält es sich mit der Landwirtschaft?,
Abbildung C. Gewitter über ein Feld von Sojabohnen und Mais (Bild mit freundlicher Genehmigung von agfax.com)
An einem Tag mit viel Wasserdampf in der Luft (hohe Luftfeuchtigkeit) Das Potenzial für latente Wärmeabgabe macht es wahrscheinlicher, dass sich konvektive Schauer und Gewitter entwickeln. Dies ist ein Grund dafür, dass an warmen und feuchten Sommertagen Gewitter im Südosten auftauchen können, auch wenn es in der Gegend keine Fronten gibt., Regen, der von diesen Stürmen fällt, trifft auf den heißen Boden und verdunstet, wodurch viel Energie aus dem Boden entfernt und abgekühlt wird. Wenn Sie ein Herbizid oder Pestizid anwenden, das eine Weile auf den Blättern Ihrer Pflanzen sitzen muss, um zu arbeiten, können Sie an Tagen Probleme haben, an denen die hohe Luftfeuchtigkeit eher zur Entwicklung von Krankheiten führt. Andererseits kann sich die kühlende Wirkung des Regens an einem heißen Sommernachmittag erfrischend anfühlen.
Die Verdunstung von Schweiß bei Mensch und Tier führt auch an heißen Tagen zu einer Abkühlung der Hautoberfläche., Verdunstung ist effektiver, wenn es etwas Wind gibt, um die Feuchtigkeit vom Hautbereich weg zu tragen. Unter wirklich heißen Bedingungen kann der Körper jedoch herunterfahren und aufhören, Schweiß zu produzieren. Dies gilt insbesondere, wenn Sie sich in Bereichen befinden, die Sonnenlicht ausgesetzt sind, was Ihre Temperatur aufgrund der sensiblen Wärme erhöht, die durch die Absorption der Sonnenstrahlung auf Ihrer Haut freigesetzt wird. In diesem Fall kann die Körpertemperatur sehr schnell ansteigen und einen Hitzschlag verursachen, der zum Tod führen kann., Deshalb müssen Sie an den heißesten Tagen im Freien hydratisiert bleiben und häufige Pausen im Schatten einlegen und sofort einen Arzt aufsuchen, wenn Sie unter heißen Bedingungen aufhören zu schwitzen.