อัตราความชื้นกับอะเดียแบติก: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

อากาศในบรรยากาศจะเย็นลงหรืออุ่นขึ้นด้วยอัตราที่แตกต่างกัน 2 อัตรา ได้แก่ อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งและแบบชื้น อัตราการล่วงเลยคือเมื่อตัวแปรบรรยากาศมีแนวโน้มที่จะตกลงไปที่ระดับความสูงที่สูงกว่า

แม้ว่าอัตราอะเดียแบติกแบบชื้นและแบบแห้งอาจดูเหมือนตรงกัน แต่ก็มีข้อแตกต่างหลายจุดระหว่างค่าเหล่านี้

ประเด็นที่สำคัญ

1. อัตราการขาดน้ำแบบอะเดียแบติกหมายถึงอัตราที่อากาศอิ่มตัวเย็นตัวลงในขณะที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่อัตราการขาดแบบอะเดียแบติกแบบแห้งจะอธิบายอัตราการเย็นตัวของอากาศที่ไม่อิ่มตัว
2. อัตราการขาดน้ำแบบอะเดียแบติกแบบชื้นต่ำกว่าอัตราการขาดแบบอะเดียแบติกแบบแห้งเนื่องจากการคายความร้อนแฝงระหว่างการควบแน่น
3. อัตราเหลื่อมทั้งสองมีความจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจเสถียรภาพของชั้นบรรยากาศ ส่งผลต่อรูปแบบสภาพอากาศ และการก่อตัวของเมฆ

อัตรา Adiabatic ชื้น vs แห้ง 

อัตราความชื้นจะช้ากว่า อะเดียแบติก ประเมิน. เป็นอัตราที่อากาศอิ่มตัวขึ้นและเย็นลง ในขณะที่อัตราอะเดียแบติกคืออัตราที่อากาศไม่อิ่มตัวขึ้นและเย็นลง อัตราอะเดียแบติกจะถือว่าไม่มีการเติมหรือขจัดความร้อนออกจากอากาศขณะที่ความร้อนเพิ่มขึ้น ดังนั้นอัตราการทำความเย็นจึงเร็วขึ้น

อัตราการเสื่อมสภาพของอะเดียแบติกที่มีความชื้นสัมพันธ์กับผืนอากาศที่อิ่มตัวในธรรมชาติ กล่องอากาศเหนียวจะขยายตัวที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นตามความกดดันของบรรยากาศที่ลดลง

หน้าที่การใช้งานจริงของพัสดุอากาศอิ่มตัวคือการทำให้เมฆเย็นลง พวกเขายังรับผิดชอบต่อการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองและสิ่งที่คล้ายกัน 

อัตราการลดลงของอะเดียแบติกแบบแห้งนั้นสัมพันธ์กับอากาศที่ไม่อิ่มตัว มันหมายถึงอัตราที่พัสดุอากาศเย็นลงหรืออุ่นขึ้นเมื่อมันเคลื่อนที่ในแนวตั้ง

ตามการประมาณการ อัตราการล่วงเลยของอะเดียแบติกแบบแห้งประสบกับการเปลี่ยนแปลง 5.5 องศาฟาเรนไฮต์ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งที่ 1000 ฟุต 

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	อัตราอะเดียแบติกที่ชื้น	อัตราอะเดียแบติกแห้ง
พัสดุทางอากาศ	อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งศึกษาผืนอากาศที่มีความชื้นเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย	ชื่ออื่นของอัตราอะเดียแบติกชื้นคืออัตราอะเดียแบติกอิ่มตัว
ชื่อทางเลือก	อัตราแห้งแบบอะเดียแบติกรับผิดชอบต่อสภาวะที่มั่นคงเนื่องจากไม่มีปริมาณน้ำ	อัตราอะเดียแบติกชื้นต่ำกว่าอัตราอะเดียแบติกแบบแห้ง
ความสัมพันธ์	อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งจะสูงกว่าอัตราอะเดียแบติกแบบแห้งที่	อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งแปรผันตามความจุความร้อนของอากาศที่อุณหภูมิใดอุณหภูมิหนึ่งและความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง
ปัจจัยกำหนด	อัตรา Adiabatic ของความชื้นจะแปรผันตามอุณหภูมิ	อัตราอะเดียแบติกที่มีความชื้นทำให้เกิดสภาวะที่ไม่เสถียรเนื่องจากความชื้น
ผลกระทบต่อบรรยากาศ	อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งมีหน้าที่รับผิดชอบต่อสภาวะที่มั่นคงเนื่องจากไม่มีปริมาณน้ำ	อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งมีหน้าที่รับผิดชอบต่อสภาวะที่มั่นคงเนื่องจากไม่มีปริมาณน้ำ

อัตราอะเดียแบติกแบบชื้นคืออะไร

อัตราการขาดอะเดียแบติกที่มีความชื้นหมายถึงผืนอากาศที่มีความชื้นอยู่แล้ว ด้วยเหตุนี้ เมื่อกล่องอากาศดังกล่าวลอยขึ้น มันก็จะสงบลงและขยายออกไปอีก

อัตราการขาดน้ำแบบอะเดียแบติกแบบชื้นเรียกอีกอย่างว่าอัตราการขาดแบบอะเดียแบติกแบบอิ่มตัว อากาศประเภทนี้มีอัตราการระเหย 6 องศาเซลเซียส ต่อ 1000 เมตร  

พัสดุของอากาศที่อยู่ในอัตราอะเดียแบติกชื้นนั้นหนักกว่าเนื่องจากความชื้นที่มีอยู่ เป็นผลให้เพิ่มขึ้นค่อนข้างช้า เมื่อพัสดุอากาศลอยขึ้น ก็จะสูญเสียความร้อนภายในไป

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเกิดขึ้นเนื่องจากความดันบรรยากาศลดลง เพื่อยืนยันเพิ่มเติม ความกดอากาศจะลดลงเนื่องจากระดับความสูง 

ดังนั้น เมื่อผืนอากาศมีการขยายตัวที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น พวกมันจึงทำงานอยู่ตลอดเวลา และในที่สุดก็นำไปสู่การเย็นตัวของเมฆ

อย่างไรก็ตาม อัตราการเกิดความชื้นจะน้อยกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาขาดน้ำเนื่องจากพลังงานที่จ่ายไปในระหว่างการควบแน่น เมื่อการควบแน่นสูง อัตราการเกิดอะเดียแบติกแบบเปียกจะลดลงอย่างมาก 

ในหน่วยองศาฟาเรนไฮต์ อัตราการขาดอะเดียแบติกของความชื้นจะอยู่ที่ประมาณ 3.3 องศาฟาเรนไฮต์ต่อการเปลี่ยนแปลงทุกๆ 1000 ฟุตในการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง

สามารถหาไอโซบาริกได้ ความจุความร้อน ของอากาศชื้นหรืออากาศอิ่มตัวโดยใช้เอนทาลปีจำเพาะ h สำหรับผืนอากาศอิ่มตัว 

อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งคืออะไร

อัตราการขาดน้ำแบบอะเดียแบติกแบบแห้งคืออัตราการขาดแบบไม่อิ่มตัว กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปริมาณความชื้นจะหายไปในพัสดุอากาศดังกล่าว ขณะที่พัสดุเดินทางทางอากาศเป็นระยะทาง 100 เมตร จะเกิดความเย็นขึ้น 3 องศาเซลเซียส

ตัวอย่างเช่น เมื่อผืนอากาศสูงขึ้นถึง 500 เมตร อากาศจะเย็นลง 15 องศาเซลเซียส ในทางกลับกัน เมื่ออารมณ์ลดลง อุณหภูมิเฉลี่ยก็กลับคืนมา

อัตราการสิ้นเปลืองได้รับอิทธิพลจากปริมาณน้ำ แสงแดดที่ตกลงบนพื้นผิวโลก และลักษณะทางภูมิศาสตร์ ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศไม่อิ่มตัวน้อยกว่า 100%

เนื่องจากมีความชื้นในอากาศอะเดียแบติกแห้งน้อยกว่า จึงรับประกันสภาพบรรยากาศที่มั่นคง 

เมื่อผืนอากาศที่เพิ่มขึ้นมีความชื้นน้อยลง การควบแน่นจะเกิดขึ้นในอัตราที่ต่ำกว่าเล็กน้อย เป็นผลให้ ความร้อนแฝง ของการควบแน่นที่ปล่อยออกมามีน้อย

กล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีความร้อนเพิ่มขึ้นจากภายในน้อยลง ในที่นี้ ความร้อนแฝงหมายถึงความร้อนที่ดูดซับระหว่างการเคลื่อนที่จากเฟสหนึ่งไปยังเฟสถัดไป ดังนั้นอุณหภูมิที่ลดลงเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้นจึงสูงขึ้น 

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออัตราการขาดอะเดียแบติกแบบแห้งคือความจุความร้อนของอากาศที่อุณหภูมิหนึ่งๆ และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

อัตราการสลายตัวของอะเดียแบติกไม่อิ่มตัวจะอยู่ที่ประมาณ 9.8 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร การก่อตัวของเมฆเป็นผลมาจากผืนอากาศที่ไม่อิ่มตัว 

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอัตราอะเดียแบติกที่ชื้นและแห้ง 

1. Moist Adiabatic Rate ศึกษาผืนอากาศที่มีความชื้นสูง ในทางกลับกัน อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งจะเรียนรู้ถึงผืนอากาศที่มีปริมาณความชื้นค่อนข้างต่ำหรือน้อยมาก
2. อัตราอะเดียแบติกแบบเปียกและแบบอะเดียแบติกแบบแห้งเรียกอีกอย่างว่าอัตราการขาดอะเดียแบติกแบบอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวตามลำดับ 
3. อัตราอะเดียแบติกความชื้นเป็นสาเหตุของสภาพบรรยากาศที่ผันผวนเนื่องจากปริมาณน้ำ ในทางตรงกันข้าม อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการสร้างสภาพบรรยากาศที่ไม่แน่นอนเนื่องจากไม่มีความชื้น 
4. อัตราอะเดียแบติกชื้นจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิและปริมาณน้ำ ในทางกลับกัน อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งขึ้นอยู่กับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและความร้อนในบรรยากาศ
5. ในขณะที่อัตราอะเดียแบติกแบบชื้นอยู่ที่ประมาณ 8 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร อัตราอะเดียแบติกแบบแห้งจะอยู่ที่เกือบ 4 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร  

อ้างอิง

1. https://www.pmfias.com/adiabatic-lapse-rate-latent-heat-condensation/ 
2. https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/adiabatic-lapse-rate 

อัพเดตล่าสุด : 30 มิถุนายน 2023