気象予報士の航空気象 相当温位

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2009.04.13 (Mon)

相当温位

 飽和している空気塊を断熱的に上昇させ、含んでいる水蒸気を全部凝結させて、潜熱を全て放出させます。

 潜熱(せんねつ、英語: latent heat)とは、物質の相が変化するときに必要とされる熱エネルギーの総量です。
 通常は融解に伴う融解熱と、蒸発に伴う蒸発熱(気化熱)の2つをいう。潜熱の概念は1750年にジョゼフ・ブラックが導入しました。

物質が固体から液体、もしくは液体から気体に相転移するときには吸熱が起こり、逆の相転移のときには発熱が起こる。

 水分子が水面から大気中へと蒸発する場合(十分な量の液体の水があると考えます)、水分子が熱を低温側となっている大気中に運び、その結果水面に接する大気は周囲の大気よりも高温となって多くの水蒸気を含みます。
 水を水蒸気に変化させるためにはエネルギーが必要であるため、液体の水はそこから蒸発する水蒸気によって熱エネルギーを奪われています、つまり熱を放出しているのです。
 逆に水蒸気が水や氷に変化するときには、水蒸気が持っているエネルギーが顕熱として凝縮や凝固が起きる表面で放出されます。

(潜熱:ウィキペディアより)


 そうして、凝結でできた水滴や氷粒は、全て降水として空気塊から落下させ、放出された潜熱は乾燥空気の温度変化にだけ使われるとします。

 こうして完全に乾燥してしまった空気塊を、もう1度逆に断熱圧縮しつつ1000hPaの高さまでもってきたとき、その空気塊がもつ温度が相当温位です。

飽和している空気塊が断熱的に上昇するときにはこの量は保存されます。



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