Klimaquiz (Ganteför)

Eine Abkühlung der Atmosphäre wäre tatsächlich angebracht...
 

Rainer Raisch schrieb:

Es wurde alles gesagt, ich werde mich nicht mehr wiederholen.

Nun gut. Anscheinend interessiert das Thema auch sonst niemanden. Schade eigentlich. Habe mich da etwas reingekniet und viele Quellen gesichtet. Na wenigstens etwas über Thermodynamik dazugelernt. 

Rainer Raisch schrieb:

Du solltest lieber Deine Abkühlung der Atmosphäre ohne Abstrahlung begründen, statt dies nur zu behaupten.

Dachte, das hätte ich ausführlich begründet: Adiabatische Zustandsänderungen (Temperatur der Atmosphäre) bei Energieerhaltung im Strahlungsgleichgewicht (nur die Oberfläche strahlt).

Falls das nicht verständlich war, noch ein Versuch... 

Das unten folgende Zitat erklärt zunächst die Adiabasie in der Atmosphäre anhand einer begrenzen, erwärmten Luftparzelle.

In einem Szenario ohne Treibhausgase erfolgt die ursprüngliche Erwärmung praktisch nur an der Oberfläche durch Wärmeleitung, d.h. direkten mechanischen Kontakt. Eine Thermalisierung durch IR-Strahlung ist ausgeschlossen, und Wärmeleitung von und zur umgebenden Atmosphäre kann vernachlässigt werden (siehe dazu den letzten Satz im Zitat).

Übersetzt aus Richard M. Goody; James C.G. Walker (1972): "Atmospheric Temperatures" S. 61 (Hervorhebung von mir):

Unser erstes Problem besteht darin, dass die Temperatur einer aufsteigenden Luftparzelle tendenziell abnimmt, wenn die Parzelle steigt, weil der atmosphärische Druck mit der Höhe abnimmt, und zwar mit einer Rate, die durch das barometrische Gesetz gegeben ist (siehe Kapitel 1). So bewegt sich ein aufsteigendes Luftpaket von einem Bereich mit höherem Druck in einen Bereich mit niedrigerem Druck und dehnt sich dabei aus. Die Temperatur der Luft sinkt, wenn sich die Luft ausdehnt, ebenso wie die Temperatur der Luft, die aus einem Reifen freigesetzt wird.
 
Die expandierende Parzelle drückt die Luft, die auf ihre Grenzen drückt, zurück und arbeitet daher an der Umgebung. Arbeit ist eine Form von Energie, und die Energieerhaltung erfordert, dass eine andere Form von Energie in der Parzelle abnehmen muss. Die einzige Möglichkeit für trockene Luft ist die innere Wärmeenergie der Moleküle. Folglich muss die Temperatur mit zunehmender Höhe des Pakets sinken.

Mit akzeptabler Genauigkeit können wir diesen Temperaturabfall mit zunehmender Höhe als unabhängig vom Zustand der umgebenden Atmosphäre betrachten.

Beim absteigenden Luftpaket natürlich entsprechend: Die Temperatur muss mit abnehmender Höhe des Pakets steigen.

So weit, so gut (hoffentlich).

Jetzt muss man nur noch bedenken, dass solche Konvektion auf dem Planeten permanent stattfindet, mal hier, mal dort, mal mehr, mal weniger, je nach Strahlungsintensität der Sonne auf die Oberfläche und deren Beschaffenheit, Wärmekapazität etc,.auch der angrenzenden Luft.

In Summe jedenfalls permanent und immer so, dass
 
- zu Beginn jedes Aufstiegs und am Ende jedes Abstiegs die Luft wärmer ist und sich tiefer befindet als vor dem Transport
- am Ende jedes Aufstiegs und zu Beginn jedes Abstiegs die Luft kälter ist und sich höher befindet als vor dem Transport

Natürlich wird durch horizontale Winde die Luft auch horizontal verteilt. Hier ist es aber so, dass horizontale Bewegung der Materie auf gleichem Gravitationspotential keine Arbeit "kostet" (klass. Mechanik).

Fazit: Man findet permanent kältere Luft weiter oben vor und wärmere Luft weiter unten.

Et voilà: Der adiabatische Temperaturgradient, völlig unabhängig von einer Abstrahlung durch Treibhausgase begründet.

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Die Ganze Begründung steht und fällt natürlich damit, dass Konvektion zwingend erforderlich ist. 
Meiner Ansicht nach ist Konvektion unvermeidlich. Denn die Atmosphäre ist nun mal ein Gas und kein mechanisch stabiler Festkörper.

Was ist nun daran falsch? Hat jemand eine Idee?
Wie könnte man plausibel begründen, dass Konvektion nicht stattfindet in einer reinen N2/O2-Atmosphäre, oder nur minimal?

---

Zum Schluss noch eine Grafik, welche die Konvektion anschaulich zeigt, allerdings mit Wasserdampf in der Atmosphäre ( Bildquelle ):

Steinzeit-Astronom schrieb:

Fazit: Man findet permanent kältere Luft weiter oben vor und wärmere Luft weiter unten.

Du hast das Perpetuum Mobile erfunden.
Aber Du hast nicht erklärt, wie die Atmosphäre abkühlt, sondern nur wie sich Luftpakete lokal abkühlen.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Meiner Ansicht nach ist Konvektion unvermeidlich. Denn die Atmosphäre ist nun mal ein Gas und kein mechanisch stabiler Festkörper.

Das ist keine Begründung, sondern illusorisch.
Sobald die gesamt Luftsäule die gleiche Temperatur wie die Erdoberfläche hat, erliegt die Konvektion. Es verbleibt ein winziger Temperaturgradient und eine ebenso geringe Konvektion.

Der Tag-Nacht-Rhythmus ändert daran auch nichts, da sich beides ausgleicht. Tags wärmt die Erdoberfläche die unterste Luftschicht, nachts wärmt die unterste Luftschicht die Erdoberfläche.

 

Steinzeit-Astronom schrieb:

...
Wie könnte man plausibel begründen, dass Konvektion nicht stattfindet in einer reinen N2/O2-Atmosphäre, oder nur minimal?
...

Das ist einfach!

Wenn es eine perfekte durchgemischte Gasmischung aus N2 und O2 ist dann sind die durch die Schwerkraft verursachten Dichteunterschiede zu vernachlässigen da die Molmassen der beiden nahe aneinander liegen. N2  hat ca. 28g/mol und O2 hat ca.32g/mol.  Es gibt also durch die Gravitation keine Entmischung und somit keinen oder kaum Druckunterschiede und somit keine oder kaum Konvektion.

Ohne Wasserdampf ca. 18g/mol oder andere Treibhausgase fehlt der signifikante Dichteunterschied in dem Gas und damit ein mächtiger Motor für die Konvektion.

Dazu kommt das N2 und O2 schlechte Absorber von Infrarotstrahlung sind und sich somit kein Temp. Gradient bilden kann, und somit kein oder kaum Dichteunterschied, also keine oder kaum Konvektion.

Rainer Raisch schrieb:

...
Aber Du hast nicht erklärt, wie die Atmosphäre abkühlt, sondern nur wie sich Luftpakete lokal abkühlen.
...

Wenn wir es genau nehmen Kühlen die Packete auch nicht ab, sie dehnen sich aus. Masse und Energie Inhalt bleiben erhalten, nur das Volumen ändert sich. Es ändert sich in dem ganzen also ausschließlich die Dichte.

FabsOtX schrieb:

Kühlen die Packete auch nicht ab

Danke, das ist richtig. Das sagte ich ja anfangs auch.
Nur im Falle einer Abkühlung der Atmosphäre ergibt sich der Temperaturgradient.

Ich denke ihr zwei SA und RR ihr redet beide von zwei unterschiedlichen Temp. Gradienten.

War mir nicht mehr sicher wie die hießen und habe Gemini gefragt.

Gemini schrieb: ...
Der Temperaturgradient und seine Bedeutung
Der Temperaturgradient, also die Änderung der Temperatur mit der Höhe, spielt eine zentrale Rolle. Es gibt zwei wichtige Gradienten, die hier relevant sind:

Der adiabatische Temperaturgradient: Dies ist die Rate, mit der sich die Temperatur eines aufsteigenden (oder absinkenden) Luftpakets ändert. In der trockenen Atmosphäre liegt dieser Wert bei etwa 9.8
∘
C pro 1000 Meter. Das ist eine physikalische Konstante.

Der atmosphärische Temperaturgradient: Dies ist die tatsächliche Temperaturänderung der umgebenden Atmosphäre mit der Höhe.

Konvektion findet nur dann statt, wenn die aufsteigende Luft wärmer und damit leichter bleibt als die umgebende Luft. Dies ist der Fall, wenn der atmosphärische Temperaturgradient steiler (größer) ist als der adiabatische Temperaturgradient. In diesem instabilen Zustand steigt das aufsteigende Luftpaket trotz seiner Abkühlung immer weiter auf, weil seine Temperatur langsamer abnimmt als die der Umgebung. Wenn der atmosphärische Gradient weniger steil ist, stoppt die Konvektion, da das aufsteigende Paket kälter und damit dichter wird als seine Umgebung.
...

FabsOtX schrieb:

Konvektion findet nur dann statt, wenn die aufsteigende Luft wärmer und damit leichter bleibt als die umgebende Luft. Dies ist der Fall, wenn der atmosphärische Temperaturgradient steiler (größer) ist als der adiabatische Temperaturgradient. In diesem instabilen Zustand steigt das aufsteigende Luftpaket trotz seiner Abkühlung immer weiter auf, weil seine Temperatur langsamer abnimmt als die der Umgebung. Wenn der atmosphärische Gradient weniger steil ist, stoppt die Konvektion, da das aufsteigende Paket kälter und damit dichter wird als seine Umgebung.

Mit anderen Worten, Konvektion findet solange statt, bis sich das Temperaturgleichgewicht ergeben hat.

Rainer Raisch schrieb: Sobald die gesamt Luftsäule die gleiche Temperatur wie die Erdoberfläche hat, erliegt die Konvektion. Es verbleibt ein winziger Temperaturgradient und eine ebenso geringe Konvektion.

Das ist klar, nur kommt es nie so weit meine ich halt.

FabsOtX schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

...
Aber Du hast nicht erklärt, wie die Atmosphäre abkühlt, sondern nur wie sich Luftpakete lokal abkühlen.
...

Wenn wir es genau nehmen Kühlen die Packete auch nicht ab, sie dehnen sich aus. Masse und Energie Inhalt bleiben erhalten, nur das Volumen ändert sich. Es ändert sich in dem ganzen also ausschließlich die Dichte.

Immerhin habe ich einige seriöse Quellen verlinkt und zitiert, die mit dem 1. HS begründen und vorrechnen, dass die Pakete zwangsläufig sehr wohl abkühlen, und zwar ohne die Umgebung nennenswert zu beeinflussen oder beeinflusst zu werden. Etwas anderes habe ich dagegen nirgends gefunden. Es wird hier nur behauptet.

Nachtrag: Wie ich jetzt gesehen habe, gibt es ein auch paar Kommentare bei Ganteförs Video, die das ebenfalls sagen und vergleichsweise viele Likes haben. Anscheinend bin ich doch nicht allein mit der richtigen Physik. 

Dass damit die Atmosphäre abkühlt ist selbstverständlich, denn diese Luft ist die Atmosphäre.

Ein Perpetuum Mobile wird das nicht, denn die nötige thermodynamische Arbeit, welche die Konvektion am Laufen hält und überhaupt erst zur Abkühlung beim Auftrieb führt, ist umgewandelte Energie, die jeder Luftzelle ursprünglich von der Sonne über die Oberfläche eingespeist wird. Die Sonne strahlt ja 24/7 auf die Erde ein.

Im Strahlungsgleichgewicht gilt Energieerhaltung in der gesamten Atmosphäre, wobei ein Teil der eingespeisten Energie 24/7 am Arbeiten ist.

Endgültig klären können wir die Sache hier wohl nicht. Eine Atmosphäre ohne Treibhausgase ist ja nur nur hypothetisch.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Ein Perpetuum Mobile wird das nicht, denn die nötige thermodynamische Arbeit, welche die Konvektion am Laufen hält und überhaupt erst zur Abkühlung beim Auftrieb führt, ist umgewandelte Energie, die jeder Luftzelle ursprünglich von der Sonne über die Oberfläche eingespeist wird. Die Sonne strahlt ja 24/7 auf die Erde ein.

Im Strahlungsgleichgewicht gilt Energieerhaltung in der gesamten Atmosphäre

Merkst Du echt nicht, wie Du Dir selber widersprichst?

Die Energieerhaltung besagt (immer, das hat mit Strahlung gar nichts zu tun), dass eine Erwärmung von unten nur dauerhaft stattfinden kann, wenn das GANZE abkühlt.
Du scheinst zu meinen, dass die Energie bei der Thermik durch "Umwandlung" verschwindet. Nein, sie bleibt ERHALTEN, völlig egal in welcher Form.

Durch die Erwärmung von unten wird die Energie (Wärme) in der Atmosphäre daher kontinuierlich erhöht, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, also die Erdoberfläche nicht mehr wärmer (Temperatur) ist als die Luft darüber.

Übrigens kann die Thermik nur dadurch entstehen, dass die untere Luftschicht von der Erdoberfläche erwämt wird, was aber mangels Treibhausgasen ebenfalls nur durch Wärmeleitung erfolgen kann, also auf sehr niedrigem Niveau. Daher ist für die Geschwindigkeit nicht die Thermik sondern die Wärmeleitung maßgeblich.

Die Abkühlung kann hingegen nur durch Entweichen erfolgen, was wegen der starken Gravitation noch langsamer vonstatten geht, daher wird die gesamte Atmosphäre (bis 200 km?) mehr oder weniger die Temperatur der Erdoberfläche erreichen.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Dass damit die Atmosphäre abkühlt ist selbstverständlich, denn diese Luft ist die Atmosphäre.

Womit bzw wie soll die Atmosphäre denn abkühlen? Die Abkühlung der "Pakete" ändert natürlich nichts an der Energieerhaltung. Wärme wird in Kinetische Energie verwandelt, diese wandelt sich beim Aufsteigen in Potentielle Energie. Die Energie verschwindet nicht. Jedes nächste Luftpaket muss wärmer sein, um aufzusteigen, bis die Luft überall gleich warm ist und nichts mehr aufsteigt.

Das ist wie in einem Kochtopf. Wärme ihn von unten mit 100 °C (oder 60° C) und nach gegebener Zeit hat das gesamte Wasser 100 °C (bzw 60° C). Der Kochtopf darf gerne 100 km hoch sein, das ändert nichts. (wenn man von Infrarotstrahlung absehen würde)

Rainer Raisch schrieb:

Die Energieerhaltung besagt, dass eine Erwärmung von unten nur dauerhaft stattfinden kann, wenn das GANZE abkühlt.

Nö. Du hast wirklich keinen Sinn für Physik.

Das ist wie in einem Kochtopf. Wärme ihn von unten mit 100 °C (oder 60° C) und nach gegebener Zeit hat das gesamte Wasser 100 °C (bzw 60° C). Der Kochtopf darf gerne 100 km hoch sein, das ändert nichts

Wasser hat eine viel höhere Wärmekapazität als Luft (also nicht vergleichbar) und die Höhe macht im Gas einen gewaltigen Unterschied. Die Gasteilchen so hoch zu bringen kostet viel Energie, die von der durchschnittlichen kin. Energie der Gasteichen (Temperatur) abgeht.

Rainer Raisch schrieb:

Du scheinst zu meinen, dass sich die Energie bei der Thermik verbraucht. Nein, sie bleibt ERHALTEN.

Sie bleibt erhalten, sag' ich doch. Das bedeutet aber nicht, dass die Temperatur vertikal überall gleich sein muss. Der Druck ist es ja auch nicht und die Dichte nicht und das Gravitationspotential nicht, aber für die Temperatur soll es gelten? 

Du scheinst zu meinen, dass es da eine Temperaturerhaltung gibt. Die gibt es nicht. Die durchschnittliche kin. Energie der Gasmoleküle (Temperatur) wird zum Teil für den Aufstieg in Arbeit umgewandelt, d.h. mit in der Höhe zunehmend in potentielle Energie. Die Energie ist nicht verbraucht, liegt aber in anderer Form vor und die kin. Energie der Gasmoleküle (Temperatur) ist eben gesunken.

Vielleicht kannst du mal berechnen, wann der Halley'sche Komet aufhört sich um die Sonne zu bewegen. Kann ja wohl nicht sein, dass uns der ein Perpetuum Mobile vorgaukelt. Jeder weiß doch, dass es das nicht geben kann. SCNR

Der Komet sinkt runter zur Sonne und gewinnt unterwegs kin. Energie (analog Temperatur). Auf dem Rückweg verliert er die wieder bis sie komplett in pot. Energie verwandelt ist (analog Temperatur futsch) und er nicht weiter "steigen" kann.

Der Komet braucht halt keinen Antrieb, im Unterschied zur Konvektion im Gas. Da geht es nicht um die kin. Energie der 1-dimensionalen Bewegung als Ganzes wie beim Kometen, sondern um die durchschnittl. kin. Energie der Gasteilchen (Temperatur), die unten immer wieder eingebracht werden muss (Wärmeleitung) und dann mit zunehmender Höhe schneller abnimmt, als die Wärmeleitung ohne Konvektion kriechen und Temperatur durch mechanischen Kontakt hochleiten kann. Es gibt mehr Freiheitsgrade der Bewegung als beim Kometen.

Adiabatische Abkühlung bei Konvektion ist immer auf der Überholspur nach oben. Da kann sich die lahme Wärmeleitung unten abmühen so viel sie will. Sie kann keine isotherme Atmosphäre herbeiführen.

Rainer Raisch schrieb:

Durch die Erwärmung von unten wird die Energie (Wärme) in der Atmosphäre daher kontinuierlich erhöht, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, also die Erdoberfläche nicht mehr wärmer (Temperatur) ist als die Luft darüber.

Also wenn bei mir die Mittagssonne auf den Steinboden scheint bekomme ich heiße Füße, aber 10 m weiter im Schatten auf dem Rasen kann ich sie gleich wieder kühlen. Liegt das allein am Treibhauseffekt? Sollte sich daran prinzipiell mal etwas ändern wenn man die Treibhausgase wegzaubert? Der Rasen im Schatten wird so heiß wie Steinboden in der Sonne? Und die Luft darüber auch und meine Füße?
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Du scheinst zu meinen, dass sich die Energie bei der Thermik verbraucht. Nein, sie bleibt ERHALTEN.

Sie bleibt erhalten, sag' ich doch.

Die Thermik führt also dazu, dass Energie von unten nach oben transportiert wird. Wo geht diese Energie denn nach Deiner Meinung dann hin? Bzw meinst Du nicht, dass diese Energie dazu führt, dass die Luft dort oben erwärmt wird?

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Du scheinst zu meinen, dass sich die Energie bei der Thermik verbraucht. Nein, sie bleibt ERHALTEN.

Sie bleibt erhalten, sag' ich doch.

Die Thermik führt also dazu, dass Energie von unten nach oben transportiert wird. Wo geht diese Energie denn nach Deiner Meinung dann hin?

Die Energie arbeitet für den Transport. Dachte das hätte ich schon x-mal erwähnt mit dem 1. HS der Thermodynamik. Es wird ja Materie transportiert und nicht bloß Energie wie beim Transport durch Strahlung. Du kannst nicht dich nicht mit dem Taxi transportieren lassen und dein ganzes Geld behalten. Der Fahrer will bezahlt werden und die Fahrt ist zu Ende, wenn dein Geldbeutel leer ist.

Rainer Raisch schrieb:

Bzw meinst Du nicht, dass diese Energie dazu führt, dass die Luft dort oben erwärmt wird?

Genau, das meine ich nicht. Die Luft dort oben ist ja kalt. Wie sollte sie erwärmt werden, wenn sich Luft von unten dazu gesellt, die unterwegs ebenfalls kalt geworden ist? Dann ist die aufgestiegene Luft ja so kalt wie ihre neue Umgebung schon vorher war und kann diese nicht erwärmen. Woher sollte sie die Energie nehmen?

Mit ihrer potentiellen Energie kann sie die neue Umgebung nicht beeindrucken. Die hat selber schon genügend davon, und mehr Temperatur kann die aufgestiegene Luft nicht anbieten. An Temperatur sind dann beide sozusagen bettelarm. Deshalb bleiben sie auch wo sie sind, höhenmäßig, und können sich keine vertikale Taxifahrt mehr leisten. Nur horizontaler Transport ist gratis.

Unterwegs nach oben kann die jeweilige unmittelbare Umgebung vllt. ein kleines bisschen erwärmt werden. Aber diese Umgebung steigt ja daraufhin ebenfalls auf, weil sie etwas weiter eine kältere unmittelbare Umgebung hat.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Du scheinst zu meinen, dass sich die Energie bei der Thermik verbraucht. Nein, sie bleibt ERHALTEN.

Sie bleibt erhalten, sag' ich doch.

Die Thermik führt also dazu, dass Energie von unten nach oben transportiert wird. Wo geht diese Energie denn nach Deiner Meinung dann hin?

Die Energie arbeitet für den Transport. 

Ja was denn nun? Die Energie bleibt erhalten oder wird sie bei der "Arbeit" verbraucht? WO GEHT SIE HIN AM ENDE? Wo landet sie, wenn die Arbeit vollbracht ist?

Hast Du schonmal von Abwärme gehört? Jede Energie wird letztlich dissipiert, also auf die Umgebung übertragen, wodurch sich der Druck und die Temperatur erhöht. Dadurch entsteht (in einem geschlossenen System mangels Abstrahlung) im Laufe der Zeit ein Gleichgewicht, bis überall annähernd die gleiche Temperatur herrscht.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Die Thermik führt also dazu, dass Energie von unten nach oben transportiert wird. Wo geht diese Energie denn nach Deiner Meinung dann hin?

Die Energie arbeitet für den Transport.

Ja was denn nun? Die Energie bleibt erhalten oder wird sie bei der "Arbeit" verbraucht? WO GEHT SIE HIN AM ENDE? Wo landet sie, wenn die Arbeit vollbracht ist?

Die Energieerhaltung im konservativen Gravitationsfeld erkläre ich dir jetzt nicht.
Die Energie wird verbraucht, wenn man es so nennen so will, ja!
Aber sie ist nicht verschwunden oder vernichtet, nur umgewandelt.

Bis jetzt hast du immer potentielle Energie hochgehalten, und nun willst du davon nichts mehr wissen zugunsten einer magischen Temperaturerhaltung. Das verstehe wer will.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die Energie wird verbraucht, wenn man es so nennen so will, ja!
Aber sie ist nicht verschwunden oder vernichtet, nur umgewandelt.

Ja klar, da endet jede vernünftige Diskussion. Zum Fabulieren sind wir nicht hier.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das bedeutet aber nicht, dass die Temperatur vertikal überall gleich sein muss. Der Druck ist es ja auch nicht und die Dichte nicht und das Gravitationspotential nicht, aber für die Temperatur soll es gelten?

Die Temperatur ist der "Wechselkurs" zwischen Druck und Dichte im Gleichgewicht, das Gleichgwicht ist immer der Endzustand bei unveränderten äußeren Bedingungen.
T·Rx = p/ρ

Rainer schrieb:
Mit anderen Worten, Konvektion findet solange statt, bis sich das Temperaturgleichgewicht ergeben hat.

Hast Du schonmal von Abwärme gehört? Jede Energie wird letztlich dissipiert, also auf die Umgebung übertragen, wodurch sich der Druck und die Temperatur erhöht. Dadurch entsteht (in einem geschlossenen System mangels Abstrahlung) im Laufe der Zeit ein Gleichgewicht, bis überall annähernd die gleiche Temperatur herrscht.

Die Temperatur ist der "Wechselkurs" zwischen Druck und Dichte im Gleichgewicht, das Gleichgwicht ist immer der Endzustand bei unveränderten äußeren Bedingungen.
T·Rx = p/ρ

Nicht alle Posts gelesen
Nachfrage wegen des "geschlossenen Systems"...

Wenn die (reale) Erde keine Energie mit dem Weltraum austauschen könnte, würde tatsächlich überall die gleiche Temperatur entstehen - thermisches Gleichgewicht - wie in einer Thermoskanne – und kein Temperaturgefälle zwischen Berg und Tal. Aber die Erde ist ein offenes System. Daher großer Temperaturunterschied zwischen Berg und Tal, kein Gleichgewicht: Die Erde strahlt Energie/IR ins All ab und nimmt Energie von der Sonne auf →  dadurch bleibt sie niemals homogen: es gibt immer Temperaturunterschiede, sowohl vertikal - Berg vs. Tal - als auch horizontal - Tag vs. Nacht, Äquator vs. Pol - sind notwendig, damit Wärmeflüsse: Konvektion, Winde, Meeresströmungen, existieren können.

Ohne Treibhausgase ist es wohl ähnlich wie es im geschlossenen System Erde wäre: kein stabiler adiabatischer Temperaturgradient in der Atmosphäre. Stattdessen: Strahlungsgleichgewicht: Die Erde strahlt genauso viel Energie ins All ab, wie sie von der Sonne erhält. Die Oberfläche strahlt ihre Energie direkt ins All ab. Die Luft absorbiert fast nichts und gibt fast nichts ab → sie wäre weitgehend isotherm: fast gleiche Temperatur im Tal und auf dem Berg außer in den obersten Schichten, wo andere Effekte spielen: lokale Sonneneinstrahlung, Schatten, Albedo-Effekte.
 

Rainer Raisch schrieb:

Die Temperatur ist der "Wechselkurs" zwischen Druck und Dichte im Gleichgewicht, das Gleichgwicht ist immer der Endzustand bei unveränderten äußeren Bedingungen.
T·Rx = p/ρ

Dazu habe ich 3 Fragen:
1. Was ist Rx? (spezifische Gaskonstante?)
2. Was ist Dichte und was Druck? Die Zeichen sind zu ähnlich.
3. Hat das Naturgesetz einen Namen, den man nachschlage könnte um die Formel zu verifizieren?
 

Mondlicht2 schrieb:

Wenn die (reale) Erde keine Energie mit dem Weltraum austauschen könnte, würde tatsächlich überall die gleiche Temperatur entstehen - thermisches Gleichgewicht - wie in einer Thermoskanne

– und kein Temperaturgefälle zwischen Berg und Tal.

Das wäre ein abgeschlossenes System, wo weder Energie rein noch raus kommt.

Mondlicht2 schrieb:

Aber die Erde ist ein offenes System.

Sie ist ein geschlossenes System, in das Energie rein und raus geht (durch Strahlung). Sie ist nur kein abgeschlossenes System. Bei der Erde als geschlossenes System ergibt sich ein Strahlungsgleichgewicht, wobei gleich viel Energie rein kommt wie auch wieder raus geht, durch Strahlung.

Mondlicht2 schrieb:

Ohne Treibhausgase [....] Die Erde strahlt genauso viel Energie ins All ab, wie sie von der Sonne erhält.  

Das ist auch mit Treibhausgasen so: Die Natur strebt ein Strahlungsgleichgewicht an. Es läuft derzeit aber aus dem Ruder, weil die Konzentration der Treibhausgase zunimmt. Deshalb steigt die Temperatur (Klimawandel) bis wieder ein Strahlungsgleichgewicht erreicht ist. Wir können nur hoffen, dass das passiert bevor es unerträglich wird.
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das wäre ein abgeschlossenes System, wo weder Energie rein noch raus kommt.

Danke für die Korrektur, das meinte ich.

Mondlicht2 schrieb:

Nicht alle Posts gelesen
Nachfrage wegen des "geschlossenen Systems"...

Wenn die (reale) Erde keine Energie mit dem Weltraum austauschen könnte, würde tatsächlich überall die gleiche Temperatur entstehen - thermisches Gleichgewicht - wie in einer Thermoskanne

– und kein Temperaturgefälle zwischen Berg und Tal.

Ich spreche nur von der Atmosphäre. Diese wäre ein gedeckeltes System, da wir ohne Treibhausgase eben kaum Wärmeverluste hätten. Die Heizung durch die Erdoberfläche würde enden, wenn die Atmosphäre die gleiche Temperatur wie die Erdoberfläche erreicht, die Erdoberfläche strahlt die überschüssige Wärme der einstrahlenden Sonne hingegen ab. Dann ist die Atmosphäre ein (nahezu) abgeschlossenes System.