Lista de exercícios - I (Termodinâmica da Atmosfera - PPGMet) PDF

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Lista de exercício de Termodinâmica, 26 questões...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCG CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS - CTRN UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS – UACA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM METEOROLOGIA – PPGMET Disciplina: Termodinâmica da Atmosfera

Prof.: Carlos A. C. dos Santos

Aluno (a):________________________________________________ Período: 15.1 Lista de Exercícios – I 1) Escrever sobre: a) a importância dos gases CO2, Ozônio e Vapor de água para a meteorologia. b) poluição atmosférica; c) estrutura térmica da troposfera. 2) Responda: a) Por que o vapor d’água é o constituinte mais importante na atmosfera? b) O que torna o CO2 um gás variável perto da superfície? c) Cite alguns fatores contribuintes para a produção e destruição de O3. 3) Calcule a densidade do vapor d’água (em kg m-3) que exerce uma pressão de 9 mb a 20 °C. 4) Seja uma parcela de ar seco cuja pressão é igual a 850 hPa e cuja temperatura é igual a 5 °C. Qual é a densidade da parcela em kg m-3? 5) A atmosfera é composta de cerca de 76% de nitrogênio (N2), 23% de oxigênio (O2) e 1% de outros constituintes. Os percentuais referem-se à massa total. Se considerarmos a atmosfera composta somente de N2 e O2, por exemplo, 76,5% de N2 e 23,5% de O2, qual seria o valor da constante dos gases? Compare o valor obtido com R d (= 287 J K-1 kg-1) e discuta. 6) Se o ar contém vapor d’água com uma razão de mistura de 5,5 g kg -1 e a pressão total é 1026,8 mb, calcule a pressão de vapor (e). 7) Calcule a temperatura virtual do ar úmido a 30°C que tem uma razão de mistura de 20 g kg -1. 8) Ar a 1000 mb e 18 °C tem uma razão de mistura de 6 g kg-1. Qual a sua umidade relativa e temperatura do ponto de orvalho? 9) A umidade específica é definida como a razão entre a massa do vapor em certo volume pela massa do ar e vapor no mesmo volume. Se a umidade específica de uma amostra de ar é 0,0196 a 30°C, encontre sua temperatura virtual. Se a pressão total do ar úmido é 1014 mb, qual é sua densidade? 10) Uma mistura de gases tem a seguinte composição pela massa: Nitrogênio: 35%; Oxigênio: 26%; CO2: 3%; Argônio: 15%; Hélio: 10% e Hidrogênio: 11 %. Determine o peso molecular médio e R desta mistura. 11) Sendo a pressão atmosférica 900mb, a temperatura 25 °C e umidade relativa 75%. Determine: a) umidade absoluta; b) umidade específica; c) razão de mistura; d) temperatura virtual e e) temperatura do ponto de orvalho. 12) Certo espaço mede 5m x 3m x 7m. Determine a massa do ar seco que pode ocupar este espaço, se a pressão for 950 mb e a temperatura é de 27 °C. 13) A pressão atmosférica às 12:00 h TMG, em João Pessoa é de 1006 mb e em Campina Grande é de 935 mb. Vamos supor que a atmosfera é seca e isotérmica com a temperatura média de 30 °C. Determine a espessura geopotencial.

14) Considere os dados abaixo e calcule a espessura geopotencial: P (mb) T (°C) Ur (%) es (mb) 1000 35 80 56,15 850 27 70 35,61

e (mb) 44,92 24,93

q (g/g) 0,0284 0,0184

15) Uma estação meteorológica está situada a 650 mgp acima do nível do mar. A pressão barométrica ao nível da estação é de 932 mb. Dado que T = 22 °C = 295,15 K, reduzir a pressão da estação para o nível de referência de N.M.M. 16) Calcule a espessura da camada entre 1000 e 500 hPa para uma região tropical (polar) onde a temperatura média da camada é de 9°C (-40°C). Considere a atmosfera seca. 17) A idéia de que locais mais altos são mais frios pode ser justificada pelo “lapse rate”. Por exemplo, Campos do Jordão (São José dos Campos) encontra-se cerca de 1600 m (600 m) acima do nível do mar. Considerando o lapse rate da atmosfera média (6,5 K km-1), estime a diferença de temperatura entre Campos do Jordão e São José dos Campos. 18) Seja a base da atmosfera em z = 0 m. Se a densidade da atmosfera for constante com a altura e igual a 1,0 kg m-3, qual será a altura do topo da atmosfera considerando que a pressão na base (i.e., z = 0 m) é igual a 1000 hPa? 19) Seja uma camada isotérmica de ar seco entre 1000 e 200 hPa. A espessura da camada é H, e a sua temperatura, T. Qual é a taxa de variação da espessura da camada em relação à sua temperatura (i.e., dH/dT) em m K-1? 20) Seja a base da atmosfera em z = 0m. Se a densidade da atmosfera for constante com a altura e igual a 1,0 kg m-3, qual será a altura do topo da atmosfera considerando que a pressão na base (i.e., z = 0m) é igual a 1000 hPa? 21) Mostrar que para uma atmosfera isotérmica seca P = P 0exp(-z/H). 22) Considere os dados e calcule P: Dados: T0 = 20°C; P0 = 1000 mb; z = 1 km; P = ? 23) Usando os dados abaixo, calcule P (z = 1km): γ = 6,5 °C/km; P0 = 1000 mb; T0 = 20°C. 24) Em uma atmosfera com γ constante, demonstrar a expressão para a variação da densidade (ρ) com a altura. 25) Seja a tropopausa da atmosfera média. Considerando a sua base localizada a 12 km de altura, qual será a sua temperatura? 26) Se ρ0 = 1,2 kg m-3, T0 = 293,15K, dT/dz = 6,5 °C/km, calcule ρ(z = 10km).

BOM ESTUDO!!! Estes são os meus sinceros votos... “Porque Deus amou ao mundo de tal maneira que deu o seu Filho unigênito, para que todo o que nele crê não pereça, mas tenha a vida eterna. (João 3:16)”...