Klimaquiz (Ganteför)

hmpf schrieb:

Es bleibt also bei der durch Konvektion verstärkten und beschleunigten Wärmeleitung

Du willst damit sagen, dass die Temperaturausgleichung durch Wärmeleitung sodann durch Konvektion unterstützt wird.
Ja, da ist was dran.

Ich fürchte, dass sich die nötigen Zeiten dadurch lediglich genau halbieren.

Das in einer Höhe Δ.h durch Wärmeleitung erwärmte Luftpaket kann genau Δ.h durch Konvektion aufsteigen (da vorher die Dichte überall gleich war und der Temperaturgradient linear war)

Da im Internet oft Berechnungen zu adiabatischen Temperaturgradienten zu finden sind, glauben viele,
dass dieser Temperaturgradient (engl. lapse rate) sich von selbst in der Atmosphäre einstellen würde.
Das stimmt natürlich nicht. Um einen Temperaturgradienten verschieden von 0 zu erzeugen, braucht es 
sowohl eine Wärmequelle (z.B. den Erdboden) als auch eine Wärmesenke (die Treibhausgase).
Fehlt eines von beiden, ergibt sich, nach Auffüllen der Wärmekapazitäten der beteiligten Stoffe, stets ein
Temperaturgradient von 0.
Dies wird - etwas versteckt - in diesem Wiki beschrieben:
en.wikipedia.org/wiki/Lapse_rate

The presence of greenhouse gases on a planet causes radiative cooling of the air,
which leads to the formation of a non-zero lapse rate.

D.h.: ohne Treibhausgase wäre die Atmosphäre überall genauso warm wie der Erdboden.
Im gleichen Dokument findet man auch die Bedeutung des „adiabatischen“ Temperaturgradienten:

When the environmental lapse rate is less than the adiabatic lapse rate
the atmosphere is stable and convection will not occur.[13]: 63

D.h.: dieser errechnete Wert zeigt, ob die aktuelle Atmosphäre durch Konvektion instabil wird.
Mehr sagt der errechnete adiabatische Temperaturgradient nicht aus.
Er stellt allerdings auch eine Grenze dar, denn die beim Überschreiten des adiabatischen
Temperaturgradienten einsetzende Konvektion, vergrößert die statische Wärmeleitfähigkeit der Luft
und behindert somit ein weiteres Ansteigen des natürlichen Temperaturgradienten in der Atmosphäre.
Die Werte des adiabatischen Temperaturgradienten liegen zwischen 9,8 bei sehr trockener Luft und etwa
4 K°/km bei sehr feuchter Luft.
Wie gesagt, ohne Treibhausgase läge der reale Temperaturgradient stets bei ca. 0 K°/km.

 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Der auf Unverständnis basierende Murks ist keine Lösung.

Mir gefällt deine neue Sicherheit in der Mechanik, aber nur weil du jetzt ChatGPT nutzt solltest du dich nicht als Experten hinstellen.
Es ist nicht lange her da hast du noch bei Wolfgang24 die langweilige Mechanik abgewertet oder unsere Diskussion darüber warum Eis Glatt ist und wie Schlittschuh laufen funktioniert, erinnerst du dich.

Das was du als Murks bezeichnest nennt sich "Freischneiden" und ist eines der Wichtigsten Werkzeuge der Mechanik.

de.wikipedia.org/wiki/Schnittprinzip

FabsOtX schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

... bis die Dichte ρ überall gleich ist.
...
Druck und Temperatur sinken also mit der Höhe fast linear (solange g fast konstant ist)

Wie bereits erwähnt sind die Dichteunterschiede der entscheiden Antrieb.

Ich Denke eher das euer Problem in dem Verständnis der Mechanik dahinter liegt.

Ihr müsst euch bewusst machen das es nur eine einzige Art von Wechselwirkung in dem System gibt, und das ist der Impuls übertrag durch Stoß.

Wenn ein Teil der Übertragende Impulse Gleichgerichtet ist also eine Richtungsabhängigkeit aufweist dann spricht man von Arbeit (W).

Der Teil der Impuls Übertragungen durch Stoß der Ungerichtet ist, sich also in alle Richtungen ausbreitet wird Temperatur (Q) genannt.

(dU=δQ−δW)

Ein adiabatischer Prozess läuft nach derzeitigem Verständnis so schnell ab das dabei keine Wärme übertragen wird, somit wird δQ = 0 gesetzt.

Nehmen wir den gravitativen Einfluss mit auf ist es ja wohl logisch das sich die Impulse nach unten hin schwerere übertragen lassen.
Somit ist unterhalb einer blasse kein temp. Veränderung möglich.
Somit entfällt ein Bereich der Impulsübertragung aus den Messungen und dadurch entsteht der Eindruck das der Impuls übertrag gerichtet ist.

FabsOtX schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

... bis die Dichte ρ überall gleich ist.
...
Druck und Temperatur sinken also mit der Höhe fast linear (solange g fast konstant ist)

Wie bereits erwähnt sind die Dichteunterschiede der entscheiden Antrieb.

Ich Denke eher das euer Problem in dem Verständnis der Mechanik dahinter liegt.

Ihr müsst euch bewusst machen das es nur eine einzige Art von Wechselwirkung in dem System gibt, und das ist der Impuls übertrag durch Stoß.

Wenn ein Teil der Übertragende Impulse Gleichgerichtet ist also eine Richtungsabhängigkeit aufweist dann spricht man von Arbeit (W).

Der Teil der Impuls Übertragungen durch Stoß der Ungerichtet ist, sich also in alle Richtungen ausbreitet wird Temperatur (Q) genannt.

(dU=δQ−δW)

Ein adiabatischer Prozess läuft nach derzeitigem Verständnis so schnell ab das dabei keine Wärme übertragen wird, somit wird δQ = 0 gesetzt.

Nehmen wir den gravitativen Einfluss mit auf ist es ja wohl logisch das sich die Impulse nach unten hin schwerere übertragen lassen.
Somit ist unterhalb einer blasse kein temp. Veränderung möglich.
Somit entfällt ein Bereich der Impulsübertragung aus den Messungen und dadurch entsteht der Eindruck das der Impuls übertrag gerichtet ist.

Ich versuche ja grundsätzlich die Temperatur nicht zu erwähnen.

Ich habe zu (dU=δQ−δW) noch eine Frage. Wie läuft das außerhalb eines Gravitationsfeldes ab, wenn δQ und δW beide gleich null sind, dieses Gas sich aber trotzdem ausdehnt.

Das Gas ist doch irgendwann so verdünnt das die Temperatur immer noch existiert aber gar nicht mehr nachweisbar ist. Es müssten sich sogar am Ausgangspunkt der Ausdehnung irgendwann ein loch im gas bilden das dann gar keine temp. mehr hat. Oder kommt an der Stelle die eigene Gravitative Wirkung der Massen zum tragen.

Rainer Raisch schrieb:

Wenn die untere Luftschicht nachts durch Wärmeleitung abkühlt, entsteht KEINE Konvektion. Die höheren Luftschichten können daher nur durch Wärmeleitung abkühlen, was sehr langsam erfolgt und keine allzu große Höhe erreicht.

Du gehst davon aus, dass die höheren Luftschichten abkühlen. Das ist ein Denkfehler. Sie kühlen nicht ab, weil sie gar nicht warm sind und auch nicht warm werden. Sie sind und bleiben kalt. Aufsteigende Luft kommt oben immer so kalt an wie die Umgebung dort bereits ist.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Aufsteigende Luft kommt oben immer so kalt an wie die Umgebung dort bereits ist.

 

Ja klar, und dann verschwindet sie im Nirvana, genauso wie die zugeführte Wärme. 

Doch was soll das mit der Wärmeleitung (zumal von oben nach unten) zu tun haben, von der ich sprach? 

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Aufsteigende Luft kommt oben immer so kalt an wie die Umgebung dort bereits ist.

Ja klar, und dann verschwindet sie im Nirvana, genauso wie die zugeführte Wärme.

Wieso Nirwana? Die unten zugeführte Wärme (Energie) äußerst sich oben nicht als zugeführte Temperatur. Sie wurde als Arbeit verbraucht für den Aufstieg. Wie oft denn noch? Temperaturerhaltung gibt's nicht, nur Energieerhaltung.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die unten zugeführte Wärme (Energie)  ... wurde als Arbeit verbraucht für den Aufstieg.

Ja logisch, in der Steinzeit wurde Energie verbraucht, da kannte man die Energieerhaltung noch nicht. 

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die unten zugeführte Wärme (Energie)  ... wurde als Arbeit verbraucht für den Aufstieg.

Ja logisch, in der Steinzeit wurde Energie verbraucht, da kannte man die Energieerhaltung noch nicht. 

Dass die Energie erhalten bleibt habe ich dir schon mehrfach gezeigt mit dem 1. HS. Fabs übrigens auch.
Die Temperaturerhaltung gibt's allerdings nicht, die du brauchst für deine Erwärmung der oberen Luftschichten.

Rainer Raisch schrieb:

Doch was soll das mit der Wärmeleitung (zumal von oben nach unten) zu tun haben, von der ich sprach? 

Es zeigt, dass die Wärmeleitung so gut wie keine Rolle spielt. Du sagt ja selber, dass sie sehr langsam ist.
Sie ist in beide Richtungen gleich langsam. Und Konvektion bringt keine Temperatur nach oben, nur Wärme, was eben nicht das gleiche ist.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Wieso Nirwana? Die unten zugeführte Wärme (Energie) äußerst sich oben nicht als zugeführte Temperatur. Sie wurde als Arbeit verbraucht für den Aufstieg. Wie oft denn noch? Temperaturerhaltung gibt's nicht, nur Energieerhaltung.

 

Sie „glauben“ wohl auch an „potentielle Temperatur“.
Das ist physikalischer Unfug.
Wärmere Luft steigt auf, weil sie leichter ist. Das nennt man Auftrieb.
Die adiabatische Abkühlung erfolgt wegen der Volumenvergrößerung.
Dabei wird die Umgebungsluft – wenn auch insgesamt schwach – komprimiert.
Also wurde beim Aufstieg das Luftpaket zwar abgekühlt, es hat aber der Atmosphäre nur Wärme zugefügt.
Ein zuvor erhitztes Luftpaket entzieht damit keinem Teil der Atmosphäre Wärme.
Im Gegenteil, es transportiert sogar Wärme nach oben.
Also kann Konvektion nicht die Ursache für die abnehmende Temperatur mit der Höhe in der Troposphäre sein.

 

Steinzeit-Astronom schrieb:

... Sie wurde als Arbeit verbraucht für den Aufstieg. Wie oft denn noch? Temperaturerhaltung gibt's nicht, nur Energieerhaltung.

Die Energie Erhaltung besagt aber das Energie weder Verbraucht noch erzeugt werden kann, sie kann nur in eine andere form umgewandelt werden.

FabsOtX schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

... Sie wurde als Arbeit verbraucht für den Aufstieg. Wie oft denn noch? Temperaturerhaltung gibt's nicht, nur Energieerhaltung.

Die Energie Erhaltung besagt aber das Energie weder Verbraucht noch erzeugt werden kann, sie kann nur in eine andere form umgewandelt werden.

Der Energieerhaltungssatz besagt, das Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann. Der Verbrauch ist keine Vernichtung. Dein Energieverbrauch steht auf der Stromrechnung. Trotzdem ist sie nicht vernichtet worden, sondern in Arbeit umgewandelt, z.B. mit der Bohrmaschine oder wie auch immer immer.

Beim Aufstieg von Luft wird keine Energie vernichtet. Es geht dieser Luft aber Temperatur verloren, ohne dass sie in die Umgebung geleitet wird und diese erwärmt. Das nennt man adiabatische Abkühlung. Unsere Experten hier scheinen das nicht zu begreifen.

Steinzeit-Astronom schrieb:

...
Beim Aufstieg von Luft wird keine Energie vernichtet. Es geht dieser Luft aber Temperatur verloren, ohne dass die Umgebungstemperatur etwas damit zu tun hätte. Das nennt man adiabatische Abkühlung. Unsere Experten hier scheinen das nicht zu begreifen.

 

Die Temperatur des aufsteigenden Luftpakets sinkt zwar, aber das Luftpaket erzwingt dadurch eine gleichgroße
Luftmasse an sein verlassenes Volumen zu strömen, also abzusteigen.
Diese gleichgroße Luftmasse erwärmt sich dabei.
Somit geht durch Konvektion weder Energie noch Temperatur aus der Atmosphäre verloren.
Insgesamt wird durch Konvektion nur die unten zugeführte Wärme nach oben verteilt.
 

hmpf schrieb:

Die Temperatur des aufsteigenden Luftpakets sinkt zwar, aber...

Nix aber. Seine Temperatur sinkt mit zunehmender Höhe, Punkt. Und zwar schneller als durch jede Wärmeleitung.

hmpf schrieb:

Somit geht durch Konvektion weder Energie noch Temperatur aus der Atmosphäre verloren.

Genau. Es gilt Energieerhaltung und die Durchschnittstemperatur bleibt gleich.

hmpf schrieb:

Insgesamt wird durch Konvektion nur die unten zugeführte Wärme nach oben verteilt.

Es wird Temperatur verteilt und Wärme transportiert. Die Temperaturverteilung ist nach oben linear abnehmend und nicht isotherm.

Steinzeit-Astronom schrieb:

....
Es wird Temperatur verteilt und Wärme transportiert. Die Temperaturverteilung ist nach oben linear abnehmend und nicht isotherm.


 

Aufgrund Ihrer Wunschtraumphysik?
Dass es einen negativen von 0 verschiedenen Temperaturgradienten in der Atmosphäre überhaupt gibt, liegt
ausschließlich an der kühlenden Strahlungsemission der Treibhausgase oberhalb von 4 km in der Atmosphäre.
Schauens mal hier nach:
umwelt-wissenschaft.de/forum/naturwissen...foer?start=180#10922


 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Trotzdem ist sie nicht vernichtet worden, sondern in Arbeit umgewandelt

Arbeit ist nur ein Prozessbegriff. Das Endprodukt ist üblich die Abwärme Q und hier die Volumenvergrößerung, wodurch die Umgebung komprimiert wurde. Dies ist die Abwärme, die die Umgebung erwärmt hat. Die Gesamtwärme ändert sich nicht, sie wird nur neu verteilt. Die Temperatur ändert sich dabei wegen des große Volumens der Umgebung nur sehr geringfügig.
KI:
Im physikalischen Kontext ist Energie eine Zustandsgröße eines Systems, während Arbeit eine Prozessgröße ist, die einen Vorgang der Energieumwandlung oder -übertragung zwischen Systemen beschreibt.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Es wird Temperatur verteilt und Wärme transportiert. Die Temperaturverteilung ist nach oben linear abnehmend und nicht isotherm.

Der lineare Temperaturgradient ist das Ergebnis der Konvektion, korrekt, allerdings wurde darauf hingewiesen, dass (über die Jahrtausende) durch Wärmeleitung eine einheitliche Temperatur resultiert.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Nix aber. Seine Temperatur sinkt mit zunehmender Höhe, Punkt. Und zwar schneller als durch jede Wärmeleitung.

Die Wärmeleitung setzt erst effektiv ein, wenn der Temperaturgradient stabil ausgebildet ist.
Das hat gar nichts mit "schneller" zu tun. Beide Vorgänge transportieren Wärme von unten nach oben.
Damit ist nicht die Wärmeleitung vom Boden gemeint, sondern innerhalb der Luftsäule (zwischen den Luftschichten), solange der Temperaturgradient existiert.

hmpf schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

...
Beim Aufstieg von Luft wird keine Energie vernichtet. Es geht dieser Luft aber Temperatur verloren, ohne dass die Umgebungstemperatur etwas damit zu tun hätte. Das nennt man adiabatische Abkühlung. Unsere Experten hier scheinen das nicht zu begreifen.





 

Die Temperatur des aufsteigenden Luftpakets sinkt zwar, aber das Luftpaket erzwingt dadurch eine gleichgroße
Luftmasse an sein verlassenes Volumen zu strömen, also abzusteigen.
Diese gleichgroße Luftmasse erwärmt sich dabei.
Somit geht durch Konvektion weder Energie noch Temperatur aus der Atmosphäre verloren.
Insgesamt wird durch Konvektion nur die unten zugeführte Wärme nach oben verteilt.




 

Zunächst, auch wenn ihr es wisst, nehme ich an (oder seid ihr anderer Meinung?) Energie wird NIE VERNICHTET oder geht verloren, bestenfalls; im Kontext des ("Gesamt"-)universums, ist der 2. HS der TD nicht definiert; es ist kein geschlossenes System, Erde dito.

Da es hier um Klima+/Wettergeschehen handelt, benutzte ich - extra - entsprechende Pages. Auf Deutsch und English um aus Neugier zu vergleichen: Außer verschiedene Formulierungen, keine Unterschiede.

SA beschreibt korrekt das Phänomen der adiabatischen Abkühlung bei einem Luftpaket, das aufsteigt, obwohl ich „insgesamt nicht den Eindruck habe“ das er damit in Widerspruch zu Rainer oder hmpf steht – allerdings las ich nicht alle eure Posts:

Die Luft dehnt sich aus, da der Druck in höheren Schichten geringer ist, und diese Ausdehnungsarbeit verrichtet sie auf Kosten ihrer inneren Energie, was zu einer Temperaturabnahme führt, ohne dass dabei Wärme mit der Umgebung ausgetauscht wird. Dieses Prinzip erklärt, warum sich aufsteigende Luftmassen abkühlen und oft zur Wolkenbildung führen.

Das Prinzip der adiabatischen Abkühlung

Ausdehnungsarbeit:
Wenn ein Luftpaket aufsteigt, stößt es auf einen geringeren Luftdruck. Es dehnt sich aus und verrichtet dabei Arbeit.
Energieerhaltung:
Diese Arbeit wird aus der inneren Energie des Luftpakets gespeist. Da die innere Energie direkt mit der Temperatur zusammenhängt, verringert sich die Temperatur des Luftpakets.
Kein Wärmeaustausch:
Der Prozess wird als adiabatisch bezeichnet, weil während der gesamten Zustandsänderung kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Die Bedeutung für die Meteorologie

Trockenadiabatischer Temperaturgradient:
Ohne Kondensation kühlt sich ein Luftpaket um etwa 1 °C pro 100 Meter ab.
Feuchtadiabatischer Temperaturgradient:
Setzt beim Aufstieg Kondensation (Wolkenbildung) ein, wird Kondensationswärme frei, wodurch sich das Luftpaket langsamer abkühlt.

www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/...v3=603138&lv2=100072
www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/...v3=603138&lv2=100072
de.wikipedia.org/wiki/Adiabatische_Zustands%C3%A4nderung

English & grafics

Adiabatic cooling occurs when rising air expands in lower atmospheric pressure, performing work on its surroundings, which causes it to lose internal energy and cool down. No heat is exchanged with the surroundings (it's an adiabatic process), and the temperature loss is due to the work done during expansion, not a change in ambient temperature. As air rises, its molecules move farther apart and do work against the surrounding lower pressure, causing their average kinetic energy (temperature) to decrease.

How it works:

1. Reduced Pressure:
As a parcel of air rises, it moves into an area of lower atmospheric pressure.
2. Expansion:
This lower external pressure allows the air parcel to expand in volume.
3. Work and Energy "Loss":
To expand, the air molecules do work on their surroundings. This work requires energy, which comes from the internal energy of the air parcel.
4. Cooling:
Because the air parcel loses internal energy, its temperature decreases. This is a fundamental principle that explains why temperature generally decreases with altitude.

Key Points:
No Heat Exchange:
The term "adiabatic" means that no heat is exchanged between the air parcel and its environment.
Work Done by the Air:
The cooling is caused by the air performing work as it expands.
Pressure as the Driver:
The process is driven by changes in atmospheric pressure with altitude.
Natural Phenomenon:
This process is a key reason for cloud formation and precipitation, as cooler air holds less moisture, leading to condensation.
Contrast with Ambient Temperature:
While ambient temperature does influence the initial condition of the air parcel, the cooling process itself is a direct consequence of the air's expansion and work output as it rises. The cooling happens because the air cools itself, not because the surrounding air becomes colder.

inpart24.com/en/resources/article/49/adi...ons-a-complete-guide
fiveable.me/key-terms/earth-systems-science/adiabatic-cooling
newsome.ltd.uk/adiabatic-cooling-definition/
www.vistechcooling.co.uk/knowledge-centr...c-coolers-explained/

grafics

www.google.com/search?q=When+air+rises,+...1472&bih=732&dpr=1.3

Rainer Raisch schrieb:

...

Steinzeit-Astronom schrieb:

Es wird Temperatur verteilt und Wärme transportiert. Die Temperaturverteilung ist nach oben linear abnehmend und nicht isotherm.

 

Der lineare Temperaturgradient ist das Ergebnis der Konvektion, korrekt, allerdings wurde darauf hingewiesen, dass (über die Jahrtausende) durch Wärmeleitung eine einheitliche Temperatur resultiert.

 

Ich dachte Sie hätten verstanden, dass Konvektion keine Temperaturdifferenzen erzeugt, sondern nur
entsteht, wenn Temperaturdifferenzen bereits vorhanden sind und diese dann sogar abbaut.
Oder hatten Sie vor Ihrem „Danke“ meinen Text gar nicht gelesen bzw. verstanden?
umwelt-wissenschaft.de/forum/naturwissen...foer?start=180#10922


 

hmpf schrieb:

Ich dachte Sie hätten verstanden, dass Konvektion keine Temperaturdifferenzen erzeugt,

Zunächst schon, die Dichte muss bei der Konvektion überall gleich werden, das hatten wir doch schon. DANN ENDET DIE KONVEKTION.
Erst danach kann die Wärmeleitung allmählich eine Angleichung der Temperatur bewirken.

Naja bei einer unendlich hohen Atmosphäre entfällt der Gradient, aber dies führt auch zu unendlich großem Druck am Boden etc.