Back

ⓘ טמפרטורה פוטנציאלית




                                     

ⓘ טמפרטורה פוטנציאלית

טמפרטורה פוטנציאלית של חבילת זורם בלחץ P {\displaystyle P} היא הטמפרטורה שהייתה מקבלת החבילה לו הייתה מובאת ללחץ הסטנדרטי P 0 {\displaystyle P_{0}}, לרוב 1.000 מיליבר. הטמפרטורה הפוטנציאלית מסומנת בדרך כלל באות θ {\displaystyle \theta }, ועבור אוויר נתונה על ידי:

θ = T P 0 P R / c p {\displaystyle \theta =T\left{\frac {P_{0}}{P}}\right^{R/c_{p}}},

כאשר T {\displaystyle T} היא הטמפרטורה המוחלטת הנוכחית בקלווין של חבילת האוויר, R {\displaystyle R} הוא קבוע הגז של האוויר, c p {\displaystyle c_{p}} הוא קיבול חום הסגולי בלחץ קבוע.

                                     

1. יישומים

עיקרון הטמפרטורה הפוטנציאלית ישֹים בכל זורם המסודר בשכבות. נעשה בו שימוש תכופות במדעי האטמוספירה ובאוקיינוגרפיה. שינויים בלחץ מביאים לכך שהזורם החם יותר יהיה מתחת לזורם הקר יותר. כך למשל באטמוספירה, הטמפרטורה יורדת עם העלייה בגובה, ובאוקיינוס עם העומק היא יורדת מלבד פני האוקיינוס. כשנעשה שימוש בטמפרטורה פוטנציאלית במקום, תנאים בלתי יציבים אלה נעלמים.

                                     

2. מקרים שונים

במובנים רבים, טמפרטורה פוטנציאלית היא גודל חשוב יותר מהטמפרטורה האמיתית. זאת משום שהיא אינה מושפעת מהרמה או ירידה כתוצאה מריחוף דרך מכשולים או מערבולות בסדר גודל אטמוספירי. חבילת אוויר הנעה על פני מדרון הר תתרחב ותתקרר בזמן שהיא מטפסת, ואז תידחס ותתחמם כשתרד בצד השני - אולם, הטמפרטורה הפוטנציאלית לא תשתנה בהיעדר חימום, קירור, אידוי או עיבוי תהליכים שאינם כוללים את אלה שייכים למפל האדיאבטי היבש. מכיוון שחבילות זורם עם טמפרטורה פוטנציאלית זהה יכולות להתחלף בלי שיידרשו עבודה או חימום, ניתן לצייר קווים של טמפרטורה פוטנציאלית קבועה.

כמעט בכל הנסיבות, טמפרטורה פוטנציאלית עולה עם הגובה באטמוספירה, שלא כמו הטמפרטורה האמיתית, שיכולה לעלות וגם לרדת. טמפרטורה פוטנציאלית נשמרת בכל תהליך אדיאבטי יבש, והיא גודל חשוב מאוד בשכבת הגבול הפלנטרית שקרובה מאוד בדרך כלל למפל האדיאבטי היבש.

טמפרטורה פוטנציאלית היא מדד שימושי ליציבות הסטטית באוויר לא רווי. תחת תנאים נורמליים משוכבים, הטמפרטורה הפוטנציאלית עולה עם הגובה, ותנועות אנכיות מדוכאות.

∂ θ ∂ z > 0 {\displaystyle {\frac {\partial \theta }{\partial z}}> 0}

אם הטמפרטורה הפוטנציאלית יורדת עם הגובה,

∂ θ ∂ z < 0 {\displaystyle {\frac {\partial \theta }{\partial z}}