Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Ilmastotutkimukseen sekä sitä sivuaviin tutkimusaiheisiin liittyvät keskustelut

Valvoja: Hallitus

Avatar
BorisW
Viestit: 1779
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja BorisW »

Kiitos numerisista tiedoista; oma laskupääni on nykyään tyhjänpuoleinen.

Sivulla: https://ilmasto.wordpress.com/2019/11/0 ... vesihoyry/ olin tätä IPCC:n uutta avausta, jossa kyseenalaistan IPCC:n CO2 pelottelua ja ennen kaikkea tuota CO2:n säätönupin roolia.

Olisin mielelläni nähnyt, että joku kvanttimekaniikan tuntija kertoisi minulle voiko IR kvantin absorboinut CO2 molekyyli oman spontaanin emission voimalla irrottaa vesimolekyylin vesihöyryksi ilmakehään. En myöskään usko, että tämä IPCC:n näkemys voisi edes marginaalisesti kilpailla auringon aiheuttaman hauhtumisen kanssa.

Kerro jos voit ratkaista tämän dilemmani?

Boris
unbiased
Viestit: 1459
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja unbiased »

Arvioin vesimolekyylin sidosvoimia sen haihtumisenergia avulla. Jos veden lämpötila on 30 C astetta, höyrystymisenergia on 2260 kJ/kg+70*4.18 kj/kg= 2508 kJ/kg. Kilossa vettä on molekyylejä 1000g/18 mol/g*6.02E23 mol/g = 3.33E25. Molekyylin keskimääräinen haihtumisenergia/molekyyli on 7.5E-20 J = 0.47 eV
KuvaKuva
Valon energia on 1,7-3,1 eV joten valo voi hyvin irroitella vesimolekyylejä. Pyykki kuivaa nopeasti auringon paisteessa, mutta johtuuko se pääosin lämpöenergiasta jää selvittämättä. Vesi absorboi huonosti valoa, joten on 20% fotoneista irroittaa vesimolekyylin. Hiilidioksidin 2 mikrometrin lämpösäteilyn energia on noin 0,6 eV, joten sekin vielä riittää. 15 mikrometrin pääsäteily (0,08 eV) ei siihen enää kykene kuin poikkeustapauksessa lämpöliikkeen avustamana. Kokeet tässäkin antaisivat oikean tuloksen.
kkruuvari
Viestit: 17
Liittynyt: 18.08.2012, 17:55:46

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja kkruuvari »

Lämpötilaero ei ole välttämätön edelletys haihtumiselle. Esimerkiksi systeemissä jonka elementit ovat samassa lämpötilassa, mutta joilla on eri kosteus kosteuserot pyrkivät tasoittumaan.

Toisaalta systeemissä, jossa elementeillä on eri lämpötila mutta sama kosteus lämpötilaerot pyrkivät tasoittumaan kosteuden jäädessä vakioksi.

Kostean ilman ix- diagrammi on hyvä työkalu haihtumisen ja sen edellytysten havainnollistamiseksi eri tilanteissa.

https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/kari-k ... et-kasvot/









https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/kari-k ... et-kasvot/
unbiased
Viestit: 1459
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja unbiased »

Aika selvää, kaasut sekoittuvat ja lämpötilat tasoittuvat lämpöliikkeen vaikutuksesta. Mutta olomuodon muutos kuluttaa tai tuottaa aina energiaa, joka vähentää tai lisää lämpöenegiaa, muuttaa lämpötilaa.
Avatar
BorisW
Viestit: 1779
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja BorisW »

Käytännön kokemus: pesuhuoneessa on sekä pisaraksi jäänyttä vettä, että alustansa kostuttanutta vettä. Jälkimmäinen haihtuu nopeammin. Jos kuplaksi jääneen vesipisaran rikkoo (pintajännitys katoaa) kuiviminen/haihtuminen nopeutuu.

Mikä on tilanne merenkäynnissä syntyneessä pärskeessä. Tämä tilanne on varmasti yleisempi meriolosuhteissa. Näin ollen mitä tapahtuu täysin tyynellä säällä, eikö haihtuminen ole hitaampaa kuin pärskeiden yhteydessä? Edelleenkin pohdiskelen CO2 molekyylin kykyä irrottaa pintajännityksestä piittaamatta vesimolekyylejä.

Koko säätönuppi (control knob) idea on lähtöisin: Science Briefs
CO2: The Thermostat that Controls Earth's Temperature
By Andrew Lacis — October 2010 https://www.giss.nasa.gov/research/briefs/lacis_01/
unbiased
Viestit: 1459
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja unbiased »

Olen aina kuvitellut, että lämpötila ja haihtumispinta-ala ja suhteellinen kosteus määräävät haihtumisen määrän. Todellakin pintajännitys on yksi tekijä.
The thermal motion of a molecule of liquid must be sufficient to overcome the surface tension and evaporate, that is, its kinetic energy must exceed the work function of cohesion at the surface.
Tuli heti mieleen miten kasvit, joille veden haihtuminen neulasista ja lehdistä on tarpeen, osaavat heikentää tai kiertää pintajännityksen vaikutusta. Veneessä maalatut pinnat eivät kuivu mutta öljytty puu kuivuu nopeasti. Jokin yksinkertainen keino kasveilla on.
Carbonautti
Viestit: 928
Liittynyt: 01.09.2015, 19:59:12

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja Carbonautti »

unbiased kirjoitti: 13.08.2020, 16:57:29 Olen aina kuvitellut, että lämpötila ja haihtumispinta-ala ja suhteellinen kosteus määräävät haihtumisen määrän. Todellakin pintajännitys on yksi tekijä.
The thermal motion of a molecule of liquid must be sufficient to overcome the surface tension and evaporate, that is, its kinetic energy must exceed the work function of cohesion at the surface.
Tuli heti mieleen miten kasvit, joille veden haihtuminen neulasista ja lehdistä on tarpeen, osaavat heikentää tai kiertää pintajännityksen vaikutusta. Veneessä maalatut pinnat eivät kuivu mutta öljytty puu kuivuu nopeasti. Jokin yksinkertainen keino kasveilla on.
Ilman nopeus vedenpinnalla vaikuttaa myös. Engineering Toolbox -sivustolla on kaavat ja laskuri haihtumisen laskentaan:
https://www.engineeringtoolbox.com/evap ... d_690.html
unbiased
Viestit: 1459
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja unbiased »

Voiko ilmalla olla mitään nopeutta merenpinnan likellä, jos liikutaan molekyylimaailman mittasuhteissa? Tuuli tietenkin vie merenpinnasta irronneet vesimolekyylit mennessään ja vaikuttaa lämpöenergian määrään pinnan makroskooppisessa etäisyydessä.
Merisuolaa valmistetaan alueilla, jotka ovat pilvettömiä ja kuivia alueita, tuulisuutta ei liene painotettu. Meri ja maatuuli kuitenkin vallitsee aina rantojen läheisyydessä.
Carbonautti
Viestit: 928
Liittynyt: 01.09.2015, 19:59:12

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja Carbonautti »

unbiased kirjoitti: 14.08.2020, 08:53:58 Voiko ilmalla olla mitään nopeutta merenpinnan likellä, jos liikutaan molekyylimaailman mittasuhteissa? Tuuli tietenkin vie merenpinnasta irronneet vesimolekyylit mennessään ja vaikuttaa lämpöenergian määrään pinnan makroskooppisessa etäisyydessä.
Merisuolaa valmistetaan alueilla, jotka ovat pilvettömiä ja kuivia alueita, tuulisuutta ei liene painotettu. Meri ja maatuuli kuitenkin vallitsee aina rantojen läheisyydessä.
Tuuli ei ole välttämätöntä, mutta vaikuttaa haihtumiseen ao. kertoimella:
Θ = (25 + 19 v) = evaporation coefficient (kg/m2h)
unbiased
Viestit: 1459
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja unbiased »

Mitenkäs tuo kaava toimii, jos tuulialueella suhteellinen kosteus on 100%?
unbiased
Viestit: 1459
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Termodynamiikan säännöt kasvihuoneilmiön taustalla

Viesti Kirjoittaja unbiased »

Tronic kirjoitti: 11.04.2020, 14:15:17
Netto lämmönsiirto tapahtuu aina lämpimästä kappaleesta kylmään kappaleeseen
Tämäkään ei pidä paikkaansa, sillä ulkoisessa potentiaalikentässä (erityisesti gravitaatio) tasapainotilaan jää lämpötilagradientti (lapse rate) ja tarvittaessa energiaa siirtyy jopa (nettona) kylmästä lämpimään, kunnes kokonaisenergian määrä on tasattu.
Mitähän on netto lämmönsiirto?
Kaipa sitäkin termiä voi käyttää, vaiika se onkin postmodernin ilmastonmuutostieteen kehittämä. Aika vaikea sille on keksiä sovellutusta, jos ymmärtää lämpöenergian fysiikan. Sehän on molekyylien statistista liike-enegiaa, siis mekaanista energiaa, joka voi siirtyä vain mekaanisesti (törmäyksissä ympäristön molekyyleihin) tai muuttua sähkömagneettiseksi säteilyksi.
Molekyylit ovat enemmän tai vähemmän sähkö (ja magneetti kentänkin) omaavia ja niiden liikkuessa syntyy sähkömagneettista säteilyä, jota syntyy sähkökentän muutoksissa.
This is called Faraday's Law of Induction. Similarly, every time you change an electric field, you create a magnetic field. This is called the Maxwell-Ampere Law. ... The very act of creating waves in the magnetic field automatically creates corresponding electric fields and leads to electromagnetic radiation.
Säteilyyn siirtynyt energia on poissa molekyylien liike-energiasta, joten lämpöenergiaa on muuttunut sähkömagneettisen säteilyn energiaksi.
Termodynamiikan 2. laki ilmaisee, ettei säteilykään voi siirtää lämpöenergiaa alemmasta lämpötilasta korkeampaan ilman ulkopuolista energian käyttöä.
Siten hiilidioksidi ilmakehässä ei voi lämmittää. Hiilidioksidi absorboidessaan maan pinnan ja alailmakehän säteilyä, kohottaa ylempien kerrosten lämpötiloja, joten niiden ulossäteily tehostuu. Nouseeko maan pinnan lämpötila tästä syystä? Epäilen päinvastaista, koska ylempien kerrosten lämpötilan kohotessa, ne säteilevät tehokkaammin avaruuteen. (Ollilan mukaanhan ilmakehän kautta poistuu noin 90% maan auringosta saamasta energiasta.) Ei tästä kuitenkaan voi olla varmuutta, koska lämpöä siirtyy ilmakehässä myös mekaanisesti (johtumalla sekä potentiaalienergia/lämpöenergia vaihteluina) ja kemiallisesti faasimuutoksissa.

Hiilidioksidia on ilmakehässä nyt 400 ppmV ja oli ennen teollisuuden syntyä 280 ppV. Tästä voi laskea vaikutuksen sen säteilyn, jota hiilidioksidi absorboi, pidättymismatkan muutokseen. Muistelen, että 10 metrin matkalla pidättymien olisi ollut noin I/Io=0,995, kun pitoisuus oli 280 ppm.
Absorbtio lasketaan kaavasta I /Io= 10^(-a*x), jossa x on matka ja a on konsentraatioon verrannollinen kerroin. Jos x = 10m, niin a(280ppm)= 2.177/10⁴m. Konsentraatiolla a(400pm)=3.110/10⁴m, joten I/Io=0,995 pidätysmatkaksi tulee 7 m. Merkitseekö 3 metrin ero ilmakehän mittasuhteissa mitään?

Nyt voisi verrata vesihöyryn "kasvihuoneilmiö" vaikutusta hiilidioksidiin. Vesihöyryn konsentraatio ilmassa on noin 10g/m³= 0,55 mol/m³ ja hiilidioksidin osuus 0,6g/m³ = 0,014 mol/m³. H2O atomeita on 40 kertainen määrä ja niiden pidätyskerroin on 2 kertaa CO2 pidätysmäärä. Vesihöyry pidättää 80 kertaa tehokkaammin kuin 400 ppm hiilidioksidi. Vedelle I/Io=0,995 pidätysmatka on siten 0,088 m. Tämä ei oiken sovi yhteen IPPC arvioon veden osuus olisi 36-70% ja hiilidioksidin 9-26%. Kun pidätysmatkojen suhde on 80 kertainen, hiilidioksidin osuudeksi voisi sanoa vähän yli 1%. Joko laskin väärin tai IPCC valehtelee ja tekee sen tahallisesti liioitellakseen ilmastonmuutosta.
Hiilinielutkin jäävät valehteluksi, koska puut haihduttavat satoja litroja vettä päivässä verrattuna paljaaseen maahan.
Vastaa Viestiin