Köhlerova teorie - Köhler theory

Kohlerovy křivky ukazující, jak kritický průměr a přesycení závisí na množství rozpuštěné látky. Zde se předpokládá, že solut je dokonalá sféra chloridu sodného.

Köhlerova teorie popisuje proces, ve kterém vodní pára kondenzuje a tvoří kapky kapalného mraku a je založeno na rovnováze termodynamika. Kombinuje Kelvinův efekt, který popisuje změnu tlaku nasycených par v důsledku zakřiveného povrchu, a Raoultův zákon, který souvisí s tlakem nasycených par s rozpuštěnou látkou.^[1] Je to důležitý proces v oblasti cloudová fyzika. To bylo původně vydáno v roce 1936 autorem Hilding Köhler, Profesor meteorologie na univerzitě v Uppsale.

Köhlerova rovnice:

${displaystyle ln left ({frac {p_ {w} (D_ {p})} {p ^ {0}}} ight) = {frac {4M_ {w} sigma _ {w}} {RTho _ {w} D_ {p}}} - {frac {6n_ {s} M_ {w}} {pi ho _ {w} D_ {p} ^ {3}}}}$

kde ${displaystyle p_ {w}}$ je tlak vodní páry kapiček, ${displaystyle p ^ {0}}$ je odpovídající tlak nasycených par na rovném povrchu, ${displaystyle sigma _ {w}}$ je kapička povrchové napětí, ${displaystyle ho _ {w}}$ je hustota čisté vody, ${displaystyle n_ {s}}$ jsou moly rozpuštěné látky, ${displaystyle M_ {w}}$ je molekulová hmotnost vody a ${displaystyle D_ {p}}$ je průměr kapky mraku.

Köhlerova křivka

Köhlerova křivka je vizuální reprezentací Köhlerovy rovnice. Ukazuje přesycení, při kterém je kapka mraku v rovnováze s prostředím v rozsahu průměrů kapiček. Přesný tvar křivky závisí na množství a složení rozpuštěných látek přítomných v atmosféře. Köhlerovy křivky, kde je rozpuštěná látka chlorid sodný se liší od doby, kdy je rozpuštěná látka dusičnan sodný nebo síran amonný.

Obrázek výše ukazuje tři Köhlerovy křivky chloridu sodného. Zvažte (u kapiček obsahujících rozpuštěnou látku s průměrem rovným 0,05 mikrometru) bod v grafu, kde průměr za mokra je 0,1 mikrometru a přesycení je 0,35%. Protože relativní vlhkost je nad 100%, bude kapička růst, dokud nebude v termodynamické rovnováze. Jak kapička roste, nikdy nenarazí na rovnováhu, a tak roste bez vazby. Pokud je však přesycení pouze 0,3%, pokles bude růst pouze do přibližně 0,5 mikrometru. Přesycení, při kterém bude kapka růst bez vazby, se nazývá kritické přesycení. Průměr, při kterém křivka vrcholí, se nazývá kritický průměr.

Reference

• Köhler, H., 1936. Jádro a růst hygroskopických kapiček. Trans.Faraday Soc., 32, 1152–1161.
• Rogers, R. R., M. K. Yau, 1989. Krátký kurz fyziky mraků, 3. vydání. Pergamon Press. 293 stran
• Young, K. C., 1993. Mikrofyzikální procesy v oblacích. Oxford Press. 427 stran
• Wallace, J. M., P.V. Hobbs, 1977. Atmosférická věda: Úvodní průzkum. Akademický tisk. 467 stran

Tento klimatologie /meteorologie –Vztahující se článek je pahýl. Wikipedii můžete pomoci pomocí rozšiřovat to.