Husk mig
▼ Indhold

Hvad fortæller Venus os om CO2 som drivhusgas på Jorden? IGEN !



Side 1 af 3123>
Hvad fortæller Venus os om CO2 som drivhusgas på Jorden? IGEN !21-09-2016 09:59
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
Første forsøg på at lave denne tråd blev desværre mødt af for meget støj og personfnidder i en grad så de færreste vil bryde sig om at læse det, og tråden er ødelagt.
Vi prøver derfor én gang til


Mit ønske er at folk vil bidrage til spændende læsning og lærerig udveksling af viden og synspunkter. Jeg hører til dem der mener at man lærer noget af uenighed.

I forhold til første version er der den forskel at jeg ser bort fra grafik for strålingsbalance som CBH introducerede i en tidligere tråd idet denne åbenbart ikke er helt retvisende. Min omtale af denne var i den tro at grafikken var udtryk for etableret videnskab.

Forord fra sidst:

Jeg vil gerne bede alle debattører i denne tråd om at lave gode fornuftige målsøgende oplysende konkrete indlæg. Eks: Hvis man vil vise noget fra en gammel tråd, så bring enten et kort citat, et billede eller et link; lad være med at paste meter lange tekster ind som smadrer flow og gør det uinteressant for læsere i almindelig at følge med. Hav respekt for din moddebattør og respekt for det interessante i emnet som det drivende.
Lad kort sagt være med at ødelægge tråden. "Bombings" nej tak! Hån af andre nej tak!
Gode oplysende indlæg er SUPER velkomne!!
Divergerende opfattelser er SUPER velkomne!!


Hvad fortæller Venus atmosfæren os om CO2 som drivhusgas på Jorden?


Dette emne er ingenlunde en mærkesag for mig og bestemt heller ikke "mit felt" . Men et emne jeg absolut finder interessant! Jeg har ikke en "Venus-Agenda" gående ud på noget alla at der ikke skulle findes drivhusgasser eller lignende. Men grundlæggende finder jeg at Venus atmosfære og situation er så tilpas kompliceret at jeg har svært ved at se præcist hvor i alle disse Venus data og informationer vi konkret kan sige noget om CO2.

Min primære anke har nok været fremstillinger som denne på "RealClimate" site:



Hvor man viser at Venus temperaturer ned gennem atmosfæren stikker voldsomt af fra temperaturer som set på jorden.

Hvis man derimod sammenligner for ca samme tryk, og således sammenholder toppen af troposfæren På Jorden vs. Venus (mørkeblåfarve), så ser vi et helt anderledes billede af to atmosfærer der trods ret forskellig sammensætning forekommer at minde om hinanden når det gælder udviklingen af temperatur ned gennem troposfæren.



Jordens troposfære er faktisk 10 km dyb, men tager sig meget lille ud i sammenligning med Venus troposfære der er ca 55 km dyb. Det skyldes at Venus atmosfæren er ca 94 gange mere rig på masse end Jordens atmosfæren. Trykket på Venus overflade når op på 92 Bar. Men altså, i de 10 km vi nu engang har at sammenligne med fra Jorden i Troposfæren for samme tryk, der er forskelle Jorden vs. Venus ikke umiddelbart så dramatiske.

Men er det så en "hjemmelavet" mystisk måde at sammenligne atmosfærer mellem forskellige planeter på? For samme tryk?
Nej, det kan man ikke bare sige. I hvert fald i de typiske gamle astronomibøger på min hylde, samt på f.eks. illustrationer herunder, så er det min oplevelse at det faktisk er sådan men plejede at sammenligne atmosfærer på i astronomien. Altså, for samme tryk som så typisk er illustreret logaritmisk:








For alle planeter med en tilstrækkelig tyk atmosfære ser vi åbenbart en noget retlinet temperatur trend (log[p] vs. temperatur) når vi kommer ned under ca 0,1 Bar, dvs når vi kommer ned i troposfæren.

FORTSÆTTES...


Vindmøller er IN!! Vedvarende energi er IN!!!
Men vi må aldrig ofre ærlig og åben videnskab - heller ikke når det gælder klima.
Redigeret d. 21-09-2016 10:17
21-09-2016 10:00
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
Herunder nogle estimerede temperatur data for "Jupiter like" planeter i forskellige afstande til Solen, 1 AU = Jordens Afstand til Solen.



Jeg har markeret eksemplet for en Jupiter i afstand 3 AU, og viser at ved 92 Bar vil der for denne planet være 780 K Varmt.

Så altså for denne Jupiter-like planet med 3 AU ville der være varmere ved 92 Bar end der er på Venus (kan frigørelse af energi fra kernen spille ind ?).

Men bemærk at hældningen log[p] vs. Temperatur er den samme uanset hvilken afstand til Solen man arbejder med. Dét finder jeg er interessant.
Altså: uanset om vi har en Jupiter inde ved 0,2 AU (indenfor Merkurs bane ?) eller om vi har Jupiter ude de den kolde bane på 10 AU, så er hældningen på log[p] vs. temp den samme.

Dette kunne tyde på at den sammensætning af gasarter vi har i Jupiters atmosfære over 0,1-92 Bar simpelthen har en ret konstant "isolerende effekt". En Isolerende effekt der kan skyldes drivhusgasser, aerosoller, hastigheden af opblanding fra turbolens og vind og convection fra opstigende varmere gasser.

Med dette in mente får jeg det indtryk, at sammenligningen Venus vs. Jorden for de 10 km Troposfære 0,1 Bar til 1 Bar signalerer, at disse 2 lufmasser har nogenlunde samme evne til at isolere:




Kan man så "lige" sige noget om CO2 på den baggrund? Det er nok lidt svært, for sandt nok er der meget mere CO2 i Venus atmosfære, men der er også mindre H2O i Venus atmosfære, og H2O er en særdeles kraftig drivhusgas.
Dertil har der været tale om at : "Jamen, Venus atmosfære er jo koldere, hvidere, reflekterer mere fra toppen af troposfæren" etc.

Ja. Det er korrekt, men dette bevirker jo umiddelbart bare at temperaturen i den øverste Venus Troposfæretop er lidt koldere end den ellers ville have været. Det ændrer jo ikke på at den tilsyneladende isolerende effekt, Log[p] vs. Temp ændres. Det har vi lige set for Jupiter eksemplerne.

Så stadig står tilbage – som jeg ser det – at Venus og Jordens atmosfærer ser ud til at have en sammenlignelig evne til at isolere – uanset hvordan de isolerende evner så fremkommer for de 2 planeter.

FORTSÆTTES...


Vindmøller er IN!! Vedvarende energi er IN!!!
Men vi må aldrig ofre ærlig og åben videnskab - heller ikke når det gælder klima.
Redigeret d. 21-09-2016 10:23
21-09-2016 10:02
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
På vej ned igennem atmosfæren er der lavet målinger af spektret for den nedadgående Solstrålling i takt med at sonden kom længere og længere ned (Crisp og Titov):



fra: http://lasp.colorado.edu/~espoclass/ASTR_5835_2015_Readings_Notes/Titov_Et_Al-EVTP.pdf

På grafikken ses hvordan visse bølgelængder er absorberet mere og mere jo længere vi kommer ned.

Det påfaldende er naturligvis at H2O synes umiddelbart at påvirke denne omsætning fra kortbølget Solstråling ca ligeså meget som CO2.

Her har vi trods alt et konkret tegn på at CO2 gør en aktiv forskel i at omdanne solstrålingen til varme.
Effekten fra CO2 forekommer umiddelbart sammenlignelig med effekten fra H2O i disse faktiske målinger.

Og her skal man huske er der er ca 32000 gange mere CO2 (960000 ppm) på Venus end H2O (30 PPM), så hvad viser dette om CO2´s konkrete effektivitet i forbindelse med at varme Venus op? Vel ikke så meget andet at den kun er en brøkdel så effektiv som H2O i forbindelse med omdannelse af Kortbølget solstråling til varme?

På Jorden har CO2 mere en rolle som absorbant af udadgående varmeenergi. Men på Venus tyder noget på at stort set al energien fra solstrålingen allerede er omsat til varme direkte i luften før strålingen når overfladen og bliver til varme ad den vej. Dvs CO2´s rolle er ret anderledes på Venus end på jorden. Så hvad fotæller CO2 mekanismen fra Venus her om CO2 effekt på jorden?

http://www.realclimate.org/wp-content/uploads/clouddeck.jpg

Så alt i alt kan vi sige som et site som "RealClimate" gør at Venus is HOT AS XXX p.gr.a .. CO2, ikke?

Well, en sådan konklusion kræver lidt flere og bedre inputs på bordet. Og dem er i velkomne til at bringe

Som et krydderi skal det nævnes at CO2 højt i den koldere del af Venus atmosfære faktisk menes at danne krystaller af "tøris" og således sænker temperaturen lidt.


FORTSÆTTES...


Vindmøller er IN!! Vedvarende energi er IN!!!
Men vi må aldrig ofre ærlig og åben videnskab - heller ikke når det gælder klima.
21-09-2016 10:08
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
Lidt input høstet fra sidste tråd:
http://www.klimadebat.dk/forum/vedhaeftninger/flux.jpg

Denne figur har vi kredset meget om, det er data fra start 1980´erne som gengivet af Crisp og Titov 2007 og den viser nedadgående Solar flux. Bemærk de ret beskedne mængder af stråling fra Solen der når ned under skylagende der stopper i ca 50 km højde.

Fra Crips og Titov 2007 kunne vi læse:
"The next logical step is in-situ studies by descent probes and balloons that will investigate the composition and microphysical and optical properties of the clouds, as well as measure the f luxes of solar and thermal radiation within the atmosphere."


Og

"significant gaps in our knowledge of the radiation field outside and inside the Venus atmosphere still remain. They are: 1) Detailed study of the thermal emission from the lower atmosphere in the near IR spectral "windows"; 2) Measurements of the outgoing thermal radiation with complete latitude and local time coverage; 3) Detailed mapping of the distribution and variations of the airglows; 4) Measurements of the scattered solar radiation and thermal radiation field in the deep atmosphere. Filling these gaps would help to solve the key problems of the Venus' atmosphere composition, structure and dynamics. "

Derfor får jeg det indtryk at der mangler ordentlige strålings data fra dybden af Venus atmosfære.


Niclasen kommer med et indspark, det drejer sig om Titov et al. artikel:

" De skriver i introduktionen, at overfladetemperaturen på 735 K er den højeste blandt planeterne i Solsystemet. Dette er forkert. Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun har alle højere temperaturer på tusinder af grader nede under deres tykke atmosfærer, hvor gassen overgår til anden tilstandsform."


Og ikke mindst citatet fra Titov et al:

The third peculiarity of the Venus radiative balance that has implications for atmospheric dynamics is the vertical distribution of radiative heating. As noted above, on Venus, most of the solar energy is deposited in the upper cloud (>57 km) rather than at the surface. This makes Venus a special case among terrestrial planets because its atmosphere is heated from the top while the atmospheres of Mars and Earth receive most of their solar energy at the surface. This helps to explain their radically different global dynamics, however the details of these circulations remain an open issue.


Dette med som Artiklen skriver, at Venus is heated from the top vakte en del debat.


Kjeld Jul skriver et spændende indlæg:

Du [John] skriver,at atmosfæren på Venus er statisk ude af balance.
Dette blev bekræftet af rumsonden Venus Express.
I 2006 blev der i flere områder i den tykke atmosfære målt vind hastigheder på 300km/h.Nu viser målinger fra to forskellige forskergrupper at vindhastigheden jævnt er steget og i 2012 lå på ca. 400 km/h.
Hastighederne blev målt ca. 70 km over overfladen og i en bredde på 50 gr. på begge sider af ækvator.
Grunden til forøgelsen af vindhastigheden er helt uklar.
Venus er helt speciel i solsystemet,da dens øverste atmosfære i gennemsn. i ca. 4 dage roterer rundt om planeten,der selv er 243 dage om en omdrejning.
Forskerteamet Igor Khatuntsew et al. siger,at Venus atmosfæren er meget dynamisk og for en stor del endnu ikke er forstået.


Fra Titov et al har vi debateret deres model baserede estimater af de enkelte drivhusgassers påvirkning af Venus overflade temperatur hvis de hver især blev trukket ud:



Vi ser her effekt CO2 vs H2O på ca 6:1, og det er altså for 960.000 ppm CO2 vs 30 ppm H2O. Vi har langt større H2O concentration på Jorden, 10.000 - 40.000 ppm ved overfladen. For "atmosfæren" har jeg pt set tal fra 4000 til 10.000 ppm, men meget forskellige tal her.


FORTSÆTTES ....


Vindmøller er IN!! Vedvarende energi er IN!!!
Men vi må aldrig ofre ærlig og åben videnskab - heller ikke når det gælder klima.
Redigeret d. 21-09-2016 10:31
21-09-2016 10:15
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
Så har vi haft en gevaldig diskussion om Adiabatisk teori.
Lærerig for undertegnede , yes indeed, men alt for meget personfnidder, desværre.

Det så ud til at der var en vis enighed om flg udsagn fra undertegnede:

" Det lader til - som jeg ser det - at FORMEN på temperaturprofil i ret høj grad søges opretholdt af naturen, men at HELE TEMPERATUR NIVEAUET kan skubbes op og ned grundet drivhusgasser eller ændret varmetilførsel udefra."

Og dette passer med flg. Jupiter estimater:



Effekten ved at have koldere eller varmere atmosfære ser altså blot ud til at skubbe denne adiabatiske temperatur profil op og ned af temperatur skalaen.

Eksempeltvist disse beregninger for ganske store temperaturforskelle bevirker ikke at den adiabatiske temperaturforskel i forhold til tryk bliver hverken mindre eller større. Hele gradienten flyttes bare op og ned af temperaturskalaen med sammen hældning ved ændret temperatur.

Naturligvis er der store forskelle på Jupiter og Venus, men hvis man som udgangspunkt overfører dette til nedenstående grafik, så bliver det svært at få det til at passe med -43 gr C for en koldere Venus (når vi tager drivhus effekt væk).



Hvis den adiabatiske gradient som for Jupiter bare skubbes op og ned ad temperatur aksen for samme trykinterval over Venus, så giver temperatur ved 0,1 atm på Venus koldere end det absolutte nulpunkt.

Derfor bad jeg om input til forklaring, til nogens irritation.
Der blev foreslået nogle scenarier, men mest brugbar nok tanken at Venus atmosfæren kunne miste meget højde grundet kulde og dette skulle bevirke at adiabaten blev kortere.

I dette scenarie bibeholdtes 92 atm ved overfladen.
For Jupiter estimater vist herover så vi netop det modsatte, nemlig at selv meget koldere atmosfære ikke betød at der for samme tryk interval skete ændringer i den adiabatiske temperatur gradient, den blev bare forskudt.
Men i scenariet her skulle Venus altså opføre sig stik modsat.

Jeg efterlyste en refleksion over flg:

Hvordan kan det være at der i "kompakt Venus atmosfære" skulle dannes meget mindre varme ved at trykke gas fra 92 atm til 0,1 atm end i en "normal Venus atmosfære" rent logisk, håndgribeligt?


Jeg har ikke fulgt med i alle de seneste mange indlæg, men det kan jo være at der lægger en god konstruktiv refleksion på dette i svarene? Man har lov at håbe.

Det blev udtrykt at Formel for Lapse rate - korrekt brugt må man formode ? - entydigt medfører at adiabatisk gradient er langt fra konstant for samme tryk interval, men kun afhænger af højden. Altså igen, ikke helt hvad Jupiter estimater antydede?

Men hvis vi tager for givet at dette approach er sandt hvor står vi så? Er det et realistisk scenarie at alene drivhuseffekten forklarer næsten hele højden af Venus atmosfære?

Når den debat i gl tråd forekommer at have et resultat, så indfører jet det i denne tråd.


Og, mine damer og herrer, hvis jeg er heldig vil Niclasen gennemgå noget teori og formler i forbindelse med Adiabatisk varme ?


Vindmøller er IN!! Vedvarende energi er IN!!!
Men vi må aldrig ofre ærlig og åben videnskab - heller ikke når det gælder klima.
Redigeret d. 21-09-2016 10:25
21-09-2016 11:18
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
Rettelse, der skulle naturligvis have stået:

Jeg efterlyste en refleksion over flg:

Hvordan kan det være at der i "kompakt Venus atmosfære" skulle dannes meget meget mindre varme ved at føre gas fra 0,1 atm til 92 atm end i en "normal Venus atmosfære" rent logisk, håndgribeligt?



Vindmøller er IN!! Vedvarende energi er IN!!!
Men vi må aldrig ofre ærlig og åben videnskab - heller ikke når det gælder klima.
Redigeret d. 21-09-2016 11:22
RE: Adiabat 121-09-2016 12:27
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
For at beskrive en adiabatisk process, så tager man fat i loven om energibevarelse. Og vi skal have fat i den udgave, man benytter i termodynamikken kaldet termodynamikkens 1. lov:

dU = dQ + dW

Den siger, at ændringen i energi, U, er lig ændringen i varme, Q, plus ændringen i arbejde, W, omgivelserne udfører på systemet.

For en adiabatisk process er ændringen i varme nul. Der bliver ikke tilført eller frigivet varme. Dette kan være tilfældet med gasser, der er dårlige til at lede varme. Så har vi blot:

dU = dW, da dQ er nul.

Nu kan man så gå igang med at se på hvor meget energi, der er involveret. Når en gas trykkes sammen, så er arbjedet givet ved: p * dV, hvor p er trykket, og dV er en lille ændring i volumen. Men hvis vi flytter 1 kg gas fra 1 bar på Venus ned til overfladen, hvor der er 92 bar, så ændrer trykket sig jo. Hvad gør man så? Man finder ud af, hvordan trykket ændrer sig på vejen ned, tegner et pV-diagram og finder arbejdet som arealet under grafen. Altså en integration.

Flg. pV-diagram har jeg dannet for et eksempel med en helt igennem adiabatisk process mellem 1 og 92 bar. Resultaterne kan man jo så sammenligne med den virkelige Venus. Det grå område er arbejdet.



Det er den omkringliggende atmosfære, der udfører dette arbejde på vores 1 kg gas, så det presses sammen. Omvendt må vi så have 1 kg gas, der bevæger sig den anden vej, og denne gas vil udvide sig, dvs. den udfører et tilsvarende arbejde på atmosfæren, så der hverken går energi ind eller ud af systemet totalt set. Gas, der bevæger sig op og ned i troposfærer, kendes fra konvektion.

Hvis du vil se fysikken beskrevet i en bog, og gerne en ældre en af slagsen, som du efterspørger, så kan jeg anbefale Enrico Fermi's bog "Thermodynamics" fra 1957 efter arbejde først udgivet i 1937. Den kan findes på nettet, søg blot på "Enrico Fermi Thermodynamics". Der er også et afsnit, hvor han gør noget lign. for Jordens atmosfære og beregner en temperaturgradient.
Redigeret d. 21-09-2016 12:36
RE: Adiabat 221-09-2016 12:30
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Adiabat 2

Termodynamikkens 1. lov er for en adiabatisk proces:

dU = dW,

da ændringen i varme, dQ, er nul. Ændringen i arbejdet blev fundet som (-p * dV), og på samme måde kan man finde ændringen i indre energy, dU, som (C_V * dT), hvor C_V er er varmekapaciteten for konstant volumen (kaldet isokor varmekapacitet), og dT er en lille ændring i temperatur.

Men varmekapaciteten for CO2 (og de fleste andre gasser) ændrer sig med temperaturen, så ligesom ved arbejdet er man nødt til at integrere. Man plotter varmekapaciteten som en funktion af temperaturen, og så er ændringen i den indre energi arealet under grafen.

Flg. plot viser både den specifikke varmekapacitet for atmosfæren på Venus for konstant volumen og konstant tryk som funktion af temperaturen. (Den isobare varmekapacitet for konstant tryk skal vi bruge senere.)



Da vi ser på 1 kg gas i dette eksempel, så bliver den endelige varmekapacitet det samme som vist.

Inden vi ser på værdier, så kan vi altså angive termodynamikkens 1. lov for en adiabatisk proces som:

dU = dW
<=> C_V * dT = -p * dV

, og der skal altså integreres på begge sider for at få de endelige værdier, fordi varmekapaciteten ændrer sig med temperaturen, og fordi trykket ændrer sig med volumen.
21-09-2016 12:35
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Lad ovenstående synke ind. Inden jeg giver værdier, så er det vigtigt at gøre sig klart, at der skal være balance i disse udtryk. Værdierne beregnet for hver side af lighedtegnet i udtrykket skal være de samme. Hvis den ene side giver en værdi, og den anden side en anden værdi, så er der noget galt.

Kort sagt, så udfører den omkringliggende atmosfære et arbejde på det 1 kg gas, vi kigger på, når det bevæger sig ned i tyngdefeltet mod højere tryk. Dette får den indre energi til at stige.

Omvendt vil gas, der bevæger sig op i tyngdefeltet udføre arbejde på omgivelserne, efterhånden som gassen udvider sig, og den indre energi vil falde.
21-09-2016 12:40
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
En notits ang. fortegnet for (p * dV).

Når omgivelserne udfører et arbejde på den 1 kg gas, så trykkes gassen sammen. Dvs. dV er negativ. Dermed er (p * dV) også negativ, da trykket er positivt. Men den indre energi stiger jo i det tilfælde, derfor skal der et minus foran, så det bliver (-p * dV) for udtrykket for ændringen i arbejde, dW.
21-09-2016 17:41
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Og en kommentar til dette, jeg skriver:

"Da vi ser på 1 kg gas i dette eksempel, så bliver den endelige varmekapacitet det samme som vist."

Min graf ovenfor med titlen "Venus Atmosphere Heat Capacity" viser kurver for specifik varmekapacitet, hvor enheden er Joules pr. kg pr. Kelvin. Det er normalt i fysik og specielt termodynamik at benytte lille c med subscript p eller V for specifik varmekapacitet. I formlen for den indre energi benytter jeg STORE C med subscript, og dette betyder bare varmekapacitet med enheden Joules pr. Kelvin. Man ganger den specifikke varmekapacitet med massen for at få varmekapaciteten:

C_p = m * c_p
og
C_V = m * c_V

I eksemplet her er massen 1 kg, så det er nemt, da det ikke ændrer værdier at gange med 1.
RE: Temperatur og adiabatisk kompression21-09-2016 18:23
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
I den gamle tråd spekuleres der på, om temperaturstigningen altid er den samme for en adiabatisk kompression, hvis man går fra 0,1 atm tryk til 92 atm.

Dette er ikke tilfældet. Det afhænger f.eks. af temperaturen.

Der er flg. sammenhæng mellem tryk, volumen og varmekapacitet for en adiabatisk proces:

p * V^gamma = konstant,

hvor gamma = c_p / c_V.

For f.eks. helium ved en temperatur på 100 K og et tryk på 1 bar, som trykkes sammen til 2 bar bliver sluttemperaturen knap 132 K.

Hvis der i stedet var en temperatur på 200 K ved start med et tryk på 1 bar, så bliver slut-temperaturen 264 K, når det trykkes sammen til 2 bar.

(Jeg har foretaget en hurtig beregning, og der tages forbehold for regnefejl.)
Redigeret d. 21-09-2016 18:24
RE: Venus Fact Sheet21-09-2016 18:37
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Nyeste fakta om Venus findes her:

Venus Fact Sheet

Solindstrålingen er 2601.3 W/m2 på Venus.
Albedo er pt. angivet til 0.77 for Venus.

Dermed bliver effekt pr. areal, der afsættes på Venus:

2601.3 W/m2 * (1 - 0.77) / 4 = 150 W/m2

Det meste af disse 150 W/m2 i gennemsnit afsættes højt i atmosfæren i skyerne eller over skyerne. Venus er en planet med en atmosfære opvarmet oppefra.
21-09-2016 19:59
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
John, helt kanon med samlet overblik!

Hvis du har mere i hatten, ville det være interessant også at se på Lapse rate formel ?
Du snakker nogle gange om KVANT, kan du sige et par ord om det, evt. vise en god artikel ?
21-09-2016 20:09
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Frank Lansner skrev:
Du snakker nogle gange om KVANT, kan du sige et par ord om det, evt. vise en god artikel?

Det er en artikel i nyeste nummer af KVANT - tidskrift for fysik og astronomi, som bl.a. omhandler Venus og en 140 år gammel kontrovers mellem Josef Loschmidt på den ene side og Maxwell og Boltzmann på den anden side.

Det er først i nutiden og kun i begrænset omfang, at man har udført forsøg til at afgøre striden.
RE: Adiabat 321-09-2016 20:12
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Adiabat 3, en fortsættelse af:
Adiabat 1 og
Adiabat 2

Termodynamikkens 1. lov kan udtrykkes:

dU = dQ + dW

, hvor dU er ændring i indre energi, dQ er tilført varme, og dW er ændring i arbejde, omgivelserne udfører på systemet, man ser på.

For en adiabatisk proces er tilført varme nul, og derfor får vi:

dU = dW

, som kan skrives som:

C_V * dT = -p * dV

I dette eksempel med 1 kg gas i atmosfæren på Venus bestående af 96.5% CO2 og 3.5% N2, regner jeg arbejdet ud til ca. 353 kJ.

Og jeg har fundet ændringen i indre energi til at være ca. 351 kJ.

Den lille forskel, som er på 3. decimal skyldes usikkerheder i de angivne værdier, f.eks. for varmekapaciteten.

Regnskabet stemmer med andre ord! Der er ikke nogen anden energikilde. Når man har en gas i et tyngdefelt, som i dette eksempel med tryk på 1 bar øverst og 92 bar nederst (og med et temperaturændring fra 316 K til 737 K), og når gassen bevæger sig mellem disse to tilstande, så er der godt 350 kJ mere indre energi nederst ved 92 bar, end øverst ved 1 bar.

Næste punkt er så at se på, hvad disse godt 350 kJ ekstra indre energi betyder for temperaturen, og i relation til varmekapaciteten. Og vi skal se på, hvordan dette hænger sammen med forskellen i potentiel energi.
Redigeret d. 21-09-2016 20:21
RE: Adiabat 422-09-2016 08:01
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Adiabat 4

Jeg kom frem til, at der blev udført et arbejde på godt 350 kJ af den omgivende atmosfære på det 1 kg gas i dette eksempel. Arbejdet blev regnet ud til 353 kJ, og ændringen i den indre energi blev regnet ud til 351 kJ. Lad os tage 352 kJ til videre beregning.

Det er ikke al denne energi, man kan måle som temperatur. Gassen består for det meste af CO2, et molekyle som både kan rotere og vibrere ud over at bevæge sig i tre dimensioner, x, y, og z. En del af gassen er N2, som kan rotere og bevæge sig i tre dimensioner. Det er kun bevægelse, altså den kinetiske energi, man kan måle som temperatur, ikke de indre rotationer og vibrationer. Bevægelse kaldes også translation.

Varmekapacitet er et mål for frihedsgraderne i molekylerne. Det er en sum af translation, rotation og vibration. Der er altid translation for alle molekyler i en gas. Det er meget nemt at rotere et molekyle, så der er også altid rotation for de molekyler, der kan rotere - altså har en udstrækning, fordi molekylet består af flere atomer. Vibration opstår for nogle molekyler ved højere energier, højere temperaturer. Det er derfor, varmekapaciteten afhænger af molekylernes opbygning og af temperaturen (og i mindre grad også af trykket).

Den kinetiske energi er givet som

E_kin = 1/2 * m * v^2

, hvor m er massen og v er hastigheden. Hastigheden af molekylerne i en gas følger en Maxwell-fordeling, hvor den gennemsnitslige hastighed er givet ved

v = sqrt (3 * R * T / M)

, hvor R er gaskonstanten, T er temperatur og M er molmassen, som er 43.45e-3 kg/mol i dette eksempel.

Ved en temperatur på 737 K bliver hastigheden:

v = sqrt (3 * R * 737 K / 43.45e-3 kg/mol) = 650 m/s

Dermed bliver den kinetiske energi for 1 mol:

E_(kin, mol) = 1/2 * 43.45e-3 kg/mol * (650 m/s)^2 = 9 kJ

I 1 kg gas bestående af 96.5% CO2 og 3.5% N2 er der 1 kg / 43.45e-3 kg/mol = 23 mol. Dermed bliver den totale kinetiske energi for 1 kg:

9 kJ * 23 = 212 kJ

(Jeg runder af i de viste tal, men jeg benytter alle cifre i beregningerne.)

Ved 1 bar var temperaturen 316 K. Den kinetiske energi bliver i det tilfælde 91 kJ.

D.v.s. af de 352 kJ, den indre energi er forøget med, er de 212 kJ - 91 kJ = 121 kJ gået til at hæve temperaturen. Resten, altså 231 kJ, er at finde som vibrationer og rotationer.
Redigeret d. 22-09-2016 08:26
RE: Kinetisk energi og temperatur22-09-2016 09:14
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
En anden måde at regne den kinetiske energi ud fra temperatur er at benytte flg. formel:

E_(kin, avg) = 3/2 * k * T

, hvor k er Boltzmann's konstant. Hver frihedsgrad i et molekyle bidrager med 1/2 * k * T til varmekapaciteten. Da molekyler kan bevæge sig i tre dimensioner skal der ganges med 3, deraf formlen.

Med formlen beregner man den gennemsnitlige (deraf "avg" for "average") kinetiske energi for ét molekyle i gassen. Man skal så gange med antallet af molekyler i 1 kg for at få den kinetiske energi i 1 kg.

3/2 * k * 737 K * N_A * 23 mol = 212 kJ

, hvor N_A er Avogadros tal (antallet af molekyler i 1 mol). Og vi har godt 23 mol pr. kg atmosfære på Venus.

Hvis man vil have den kinetiske energi pr. mol, kan man benytte:

E_(kin, mol) = 3/2 * R * T

, hvor R er gaskonstanten (R = k * N_A).

Hvis man i stedet kender den kinetiske energi og vil finde temperaturen, kan man selvf. isolere T i formlen:

T = 2/3 * E_(kin, mol) / R
22-09-2016 09:21
crankProfilbillede★★★☆☆
(885)
John Niclasen skrev:
En anden måde at regne den kinetiske energi ud fra temperatur er at benytte flg. formel:

E_(kin, avg) = 3/2 * k * T

, hvor k er Boltzmann's konstant. Hver frihedsgrad i et molekyle bidrager med 1/2 * k * T til varmekapaciteten. Da molekyler kan bevæge sig i tre dimensioner skal der ganges med 3, deraf formlen.

Med formlen beregner man den gennemsnitlige (deraf "avg" for "average") kinetiske energi for ét molekyle i gassen. Man skal så gange med antallet af molekyler i 1 kg for at få den kinetiske energi i 1 kg.

3/2 * k * 737 K * N_A * 23 mol = 212 kJ

, hvor N_A er Avogadros tal (antallet af molekyler i 1 mol). Og vi har godt 23 mol pr. kg atmosfære på Venus.

Hvis man vil have den kinetiske energi pr. mol, kan man benytte:

E_(kin, mol) = 3/2 * R * T

, hvor R er gaskonstanten (R = k * N_A).

Hvis man i stedet kender den kinetiske energi og vil finde temperaturen, kan man selvf. isolere T i formlen:

T = 2/3 * E_(kin, mol) / R




Er der nogen, der forstår, hvad John skriver? Jeg har lært, både, alle tallene og alle bogstaverne; men jeg forstår ikke en dyt.



.
22-09-2016 09:26
Frank Lansner
★★★★★
(4606)
Crank, hvorfor denne information at du ikke forstår? Og kunne du ikke fjerne det store cut-and-paste område, vi prøver at lave en tråd her, så overskuelig som muligt.
Niclasen, deler en masse viden, og så er det et tag-selv-bord for dem der vil prøve at komme lidt i dybden.
Redigeret d. 22-09-2016 09:33
22-09-2016 09:47
crankProfilbillede★★★☆☆
(885)
Frank Lansner skrev:
Crank, hvorfor denne information at du ikke forstår? Og kunne du ikke fjerne det store cut-and-paste område, vi prøver at lave en tråd her, så overskuelig som muligt.
Niclasen, deler en masse viden, og så er det et tag-selv-bord for dem der vil prøve at komme lidt i dybden.



Måske, du kan forklare det for os andre, dødelige?



.
RE: Adiabat 522-09-2016 17:41
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Adiabat 5, fortsættelse af
Adiabat 1
Adiabat 2
Adiabat 3
Adiabat 4

I termodynamikken opererer man med begrebet entalpi (enthalpy på engelsk). Nogle vil måske kalde entalpi for den totale energi, hvor indre energi kun er en del af det.

Vi havde udtrykket for den indre energi, U = Q + W, eller udtrykt ved ændringer, dU = dQ + dW. For en adiabatisk proces er ændringen i varme nul, så vi har dU = dW. På samme måde er der et udtryk for entalpi, og man benytter bogstavet H:

H = U + p * V

Entalpi, H, er altså den indre energi plus tryk gange volumen. (p * V)-leddet beskriver det arbejde, systemet har måtte udføre for at være til. Det koster noget at fylde noget ved et givet tryk.

Vi kan nemt regne udtrykket (p * V) ud for de to situationer, jeg har beskrevet i denne serie om adiabat. I den ene situation ved 1 bar og en temperatur på 316 K er volumen af 1 kg atmosfære gas på Venus ca. 0.605 m3. Jeg får:

p * V = 60.5 kJ

(1 bar = 100 000 Pa, som er SI-enheden Pascal for tryk.)

I den anden situation nede ved den faste overflade er trykket 92 bar og temperaturen 737 K. Volumen er i denne situation 0.015 m3 eller godt 15 liter. Jeg får:

p * V = 141 kJ

Hvis gas bevæger sig oppe fra 1 bar ned til 92 bar, så koster det altså ca. 80.5 kJ mere at være til:

141 kJ - 60.5 kJ = 80.5 kJ

Hvor kommer de 80.5 kJ fra? Der var jo balance i udtrykket for termodynamikkens 1. lov for en adiabatisk proces, så arbejdet på ca. 352 kJ gik til at forøge den indre energi med samme ca. 352 kJ.

Svaret finder man ved at kigge på dette gennem mekanikkens briller. De 1 bar og 316 K findes på Venus i en højde af knap 50 km. (Eller mere korrekt: jeg har regnet det ud til at være knap 50 km i mit ideale adiabatiske eksempel. Mere præcist 49 662 meter. Virkeligheden er lidt mere kompliceret, og man kan bruge resultaterne her til at sammenligne med virkeligheden.)

Men 1 kg gas i knap 50 km højde har jo mere potentiel energi end 1 kg gas nede ved den faste overflade. Denne potentielle energi er omsat til anden form for energi, idet den 1 kg gas under adiabatiske forhold har bevæget sig de knap 50 km ned i tyngdefeltet i mit eksempel. Formlen for ændring i potentiel energi er:

dE_pot = m * g * dz

, hvor m er massen (1 kg), g er tyngdeaccelerationen, og dz er ændringen i højde. Jeg regner ændringen i potentiel energi ud til knap 437 kJ.

Ændringen i indre energi er ca. 352 kJ.
Ændringen i (p * V) fra udtrykket for entalpi er ca. 80.5 kJ.

Dette giver tilsammen en ændring i energi på 352 kJ + 80.5 kJ = 433 kJ, altså det samme som ændringen i potentiel energi, når man ser bort fra den lille forskel, der skyldes usikkerhed på de forskellige værdier, f.eks. for varmekapaciteten.

Energi-regnskabet passer!

Ser man på det termodynamisk, er der balance mellem ændringen i indre energi og det arbejde, omgivelserne udfører på den 1 kg gas.

Ser man på det med mekanikkens briller, så er der balance mellem ændringen i potentiel energi og ændringen i entalpi, der er summen af indre energi og (p * V), som er den energi, der koster af være til med volumen, V, når trykket er p.

--------

Denne model, jeg har beskrevet, kan benyttes til at regne på planetatmosfærer opvarmet oppefra. Det gælder for Venus, Jupiter, Saturn, Uranus, og Neptun.

For Venus kan man sige, at energien fra Solen afsættes højt i atmosfæren, hvor temperaturen er 2-300 K. Gas ændrer temperatur, når det bevæger sig lodret i et tyngdefelt. Dette gør, at temperaturen bliver 737 K nede ved den faste overflade på Venus. Det er ikke nødvendigt med nogen ekstra energikilde. Jo mere atmosfære, en planet har, jo længere er der fra højden med planetens effektive temperatur og den faste overflade, og jo højere vil temperaturen derfor være ved den faste overflade.

Når dette er forstået kan man begynde at se på, hvad der er årsagen til, at f.eks. 0.1 bar findes i den højde, den gør.
RE: Tøradiabaten22-09-2016 23:09
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Frank Lansner skrev:
Hvis du har mere i hatten, ville det være interessant også at se på Lapse rate formel?

Formlen for tøradiabaten, som den ofte kaldes på dansk (Dry Adiabatic Lapse Rate, DALR, på engelsk) er:

dT / dz = -g / c_p

, hvor dT er ændring i temperatur, dz er ændring i højde, g er tyngdeaccelerationen det pågældende sted, og c_p er den specifikke varmekapacitet ved konstant tryk (som jo også ændrer sig med højden).

Man benytter ofte det græske bogstav, Gamma, for tøradiabaten, og med subscript d for "dry" på engelsk. Den er så defineret som -dT / dz, så man får noget positivt, selvom temperaturen jo falder op gennem atmosfæren, som dz vokser. Det kommer så til at se ud som følger:



Formlen skal forstås sådan, at den angiver hvor meget temperaturen ændrer sig med højden lige det pågældende sted. Man kan f.eks. skriver det som:

dT = -(g / c_p) * dz

Hvad vil en lille ændring i højden, dz, give af ændring i temperaturen, dT? Det er det, formlen fortæller.

Nogle benytter bare en konstant værdi for tyngdeaccelerationen, selvom de benytter formlen for tøradiabaten over en større ændring i højden. Men hvis man vil være præcis, så må man jo tage højde for, at g ændrer sig med højden, altså med hvor langt man bevæger sig væk fra planetens centrum.

Man benytter tøradiabaten i troposfæren. På Jorden når den op i lidt mere end 10 km højde. Tyngdeaccelerationen er for Jorden ved havniveau:

GM / (R^2) = 9.82 m/s^2

I 10 km højde bliver det:

GM / ((R + 10 000 m)^2) = 9.79 m/s^2

På Venus når troposfæren op til måske 60 km højde. På Venus er tyngdeaccelerationen 8.87 m/s^2 nede ved den faste overflade. Den er 8.70 m/s^2 i 60 km højde, altså en betydelig forskel.

Den specifikke varmekapacitet ved konstant tryk, c_p, afhænger af molekylet og af temperaturen, og i mindre grad også af trykket. Det kan man f.eks. se på den graf, jeg viste tidligere:



Man kan se, at på Venus ændrer den specifikke varmekapacitet sig fra knap 900 J/(kg K) ved temperaturen 316 K, der findes i ca. 50 km højde, hvor trykket er 1 bar, til knap 1200 J/(kg K) nede ved den faste overflade, hvor trykket er 92 bar og temperaturen er 737 K.

Det tilsammen gør, at tøradiabaten (altså gradienten) er ca. 7.5 K/km nede ved den faste overflade på Venus, og den er ca. 10 K/km i 50 km højde.

Hvis man vil danne en nogenlunde præcis model, må man tage højde for dette og lade tøradiabaten ændre sig hele vejen.
Redigeret d. 22-09-2016 23:58
RE: Entropi23-09-2016 10:00
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
En kommentar ang. entropi.

Entropi kan beregnes som:

dS = dQ / T

Dvs. ændringen i entropi, S, er lig med ændringen i varme, Q, eller tilføjelse/afgivning af varme, om man vil, divideret med temperaturen T.

I en adiabatisk proces er der hverken tilført eller afgivet varme. Det ligger i definitionen af en adiabatisk proces. dQ = 0. Dermed er ændringen i entropi også nul.

For en adiabatisk proces er ændringen i entropi nul.

Hvis man varmer en mængde gas op, så stiger entropien i gassen. Hvis man forøger volumen af en gas, men bibeholder temperatur, så stiger entropien også. Man kan måske tænke på entropi som antallet af mulige tilstande, et system kan være i. Når der er mere plads, større volumen, så er der flere mulige tilstande. Ved højere temperatur er der også flere mulige tilstande. Molekylerne kan have flere forskellige mulige hastigheder, selvom den gennemsnitlige hastighed af molekylerne i gassen er veldefineret og bestemmer temperaturen, man måler.

Når en gas komprimeres adiabatisk, så stiger temperaturen, dvs. entropien skulle stige, men volumen bliver mindre, som fører til lavere entropi. Disse to ændringer udligner præcist hinanden i en adiabatisk proces, så ændringen i entropi er nul.

Når en gas ekspanderer adiabatisk, så bliver volumen større, dvs. entropien skulle stige, men temperaturen falder, som fører til lavere entropi. Disse to ændringer udligner præcist hinanden i en adiabatisk proces, så ændringen i entropi er nul.
RE: Spørgsmål?24-09-2016 11:03
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Jeg er kommet igennem forklaringen af adiabatisk proces, og hvordan denne viden kan benyttes til at forstå planeter med atmosfærer opvarmet oppefra. Det næste kunne være at regne på og vurdere forskellige scenarier for at nærme sig et svar på trådens titel, "Hvad fortæller Venus os om CO2 som drivhusgas på Jorden?".

Hvis der er saglige spørgsmål til ovenstående, så vil jeg gerne svare og uddybe. I så tilfælde er der ingen dumme spørgsmål, kun dumme svar, så spørg endelig!

Hvis man er ude i noget politisk eller anden form for trolling, eller hvis man er kendt for gentagne personangreb, stråmænd og lign. usaglig argumentation, så glem det. Min tid er ikke til den slags.
RE: Kort sammendrag25-09-2016 10:07
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Et kort sammendrag af denne model med at se på atmosfærer opvarmet oppefra, og specielt i tilfældet med Venus.

Solens lys afsættes øverst i atmosfæren i eller over skyerne. På den virkelige Venus slipper der en lille smule af Solens lys igennem skyerne (få Watt), men modellen virker også i det tilfælde, hvor der ikke slipper noget igennem, altså 0 Watt.

Der opretholdes en temperaturgradient fra skyerne ned gennem atmosfæren. Dette er den nederste tætte del af atmosfæren kendt som troposfæren. Gradienten er kendt fra f.eks. konvektion. På Venus er der stort set vindstille nede ved den faste overflade, og gradienten består uanset hvor lidt gas, der bevæger sig op og ned adiabatisk.

Hvis atmosfæren bliver helt stillestående, så vil temperaturgradienten med koldt øverst og varmt nederst, som beskrevet af adiabaten, stadig bestå. Adiabaten modvirker en isoterm atmosfære, hvor der er samme temperatur overalt i atmosfæren.

Der bliver ikke ført varme hverken op eller ned ved en ren adiabatisk proces. Ligevægtsituationen er at have en temperaturgradient med koldt øverst og varmt nederst.

Sådan opfører gas sig i et tyngdefelt. Alle gasser opfører sig sådan i tyngdefelter.
RE: Drivhus effekten ?25-09-2016 10:52
kfl
★★★★☆
(1703)
Der er skrevet meget op og ned om Venus, men hvad mener du om drivhuseffekten på Venus og på Jordens.

Har drivhuseffekten på Venus en målbar virkning ?

Har drivhuseffekten på Jorden en målbar virkning ?

Hvis svarene ikke er den samme for Jorden og Venus, hvad er så forklaringen på de forskellige svar?
RE: Venus og Jorden25-09-2016 11:32
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Drivhuseffekten er en model for en atmosfære opvarmet nedefra. Atmosfæren på Venus er opvarmet oppefra. Dermed kan Drivhuseffekten ikke forklare, hvorfor der er 737 K nede ved den faste overflade på Venus. Det kan den model baseret på tøradiabaten, jeg har skitseret her, godt forklare. Ligeledes kan modellen med tøradiabaten forklare de høje temperaturer, der er målt fra satellit ned gennem atmosfærerne på Jupiter, Saturn, Uranus, og Neptun, der alle ligesom Venus har atmosfærer opvarmet oppefra.

På Jorden giver det nogen mening at benytte modellen for drivhuseffekten, fordi Jordens atmosfære stort set er transparent, så Solens lys når ned til den faste overflade, og atmosfæren derfor hovedsaglig er opvarmet nedefra.

Jeg synes dog, drivhuseffekten er en dårlig model, fordi den fører til misforståelser og fejlkonklusioner. Der er flere tydelige eksempler fra geologien, der viser, at CO2 ikke er en styrende faktor for klimaet. Ligeledes er der heller ikke tydelige tegn på, at drivhuseffekt modellen fungerer for den nuværende situation på Jorden. F.eks. stiger mængden af vanddamp ikke i atmosfæren, som modellen forudsiger. Derimod er der eksempler på, at tøradiabaten indfinder sig på meget tørre steder på Jorden, så som over ørkener og i atmosfæren over Antarktis (om sommeren; om vinteren sker der kraftig afkøling af overfladen, når Solen forsvinder under horisonten, og dette forstyrrer tøradiabaten i en periode).

Tøradiabaten kan indtræffe ved konvektion. Der er efter min mening ikke nogen nedre grænse for, hvor små mængder gas, der skal bevæge sig op og ned, som får tøradiabaten til at opstå. Selv ved termodynamisk ligevægt vil der være bevægelse af molekylerne i gassen. De molekyler, der bevæger sig op i tyngdefeltet mister fart, mens de får mere potentiel energi. De molekyler, der bevæger sig ned i tyngdefeltet får forøget deres fart, men mister potentiel energi.

Men man skal ikke tro på dette sidste om situationen under termodynamisk ligevægt. Det er eksperimentet, der skal afgøre sagen. Jeg foreslår sådan et eksperiment i artiklen "Den gravito-termiske effekt", som jeg har i september udgaven 2016 af tidsskriftet KVANT.
25-09-2016 11:49
kfl
★★★★☆
(1703)
Som jeg forstår dig, siger du:

Drivhuseffekten har ingen betydning på Venus.

Drivhuseffekten har en vis betydning på Jordens, men den giver en dårlige forklaring, idet den medføre misforståelse og fejlkonklusioner.

Er det det du mener?
25-09-2016 11:58
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Drivhuseffekten er ikke virkelighed. Det er en model!

At CO2 kan absorbere bedre ved bestemte bølgelængder er virkelighed, ligesom vanddamp kan absorbere godt ved mange bølgelængder er virkelighed. Det er også virkelighed at dis, tåge, skyer og lign. kan reflektere og absorbere elektromagnetisk stråling. Det er også virkelighed at alle gasser kan reflektere og absorbere ved alle bølgelængder. Nogle gasser er bare bedre til det ved nogle bølgelængder end andre. Det er også virkelighed at der kan dannes skyer af mange forskellige kemiske forbindelser, og at det sker ved forskellige temperaturer.

Det er også virkelighed, at den tøradiabatiske temperaturgradient opstår ved konvektion, turbulens og lign. Om det er virkelighed, at denne gradient også opstår ved termodynamisk ligevægt er et åbent spørgsmål, man er nødt til at teste ved eksperiment.
Redigeret d. 25-09-2016 12:07
25-09-2016 12:41
Kjeld Jul
★★★★☆
(1968)
John-
Et spørgsmål.
Hvis vi regner med,at drivhuseffekten er den afgørende årsag til temperaturen på Venus overflade ca 500C er det da forholdsvis køligt.
Såfremt vi skiftede CO2 ud med O2 og N2 ville det da ikke være 200C varmere ?
RE: CO2, N2 og O2 på Venus25-09-2016 13:54
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Kjeld Jul skrev:
Såfremt vi skiftede CO2 ud med O2 og N2 ville det da ikke være 200C varmere?

Det bliver et lidt langt svar, men det er vigtigt at få formidlet dette ordentligt.

Først lad os se på varmekapacitet. Varmekapacitet er et mål for sammenhængen mellem energi og temperatur af en gas. Varmekapacitet er også et mål for antallet af frihedsgrader for molekylerne, som jeg var inde på tidligere.

Enheden for varmekapacitet er Joule pr. Kelvin. I dette er der ikke noget om hvor meget gas, hvor mange molekyler, man snakker om. Varmekapaciteten er ét for en mængde gas, og noget andet for en anden mængde af den samme gas.

Derfor har man også den molære varmekapacitet, hvor enheden er Joule pr. mol pr. Kelvin., eller Joule pr. Kelvin pr. mol, om man vil.

Et molekyle som CO2 har en forholdsvis høj molær varmekapacitet. Den er knap 37 Joule pr. mol pr. Kelvin ved stuetemperatur. Til sammenligning har O2 og N2, som du nævner, lavere molær varmekapacitet omkring 29 Joule pr. mol pr. Kelvin ved stuetemperatur. CO2 kan ud over at rotere, som O2 og N2 kan, også vibrere, og dette giver den højere varmekapacitet pr. molekyle, og dermed pr. mol. Dette burde ikke være underligt.

Og så har vi den specifikke varmekapacitet, der er Joule pr. KiloGram pr. Kelvin. Den afhænger jo så af massefylden af hvert molekyle. Det er den specifikke varmekapacitet, der indgår i formlen for tøradiabaten, altså temperaturgradienten.

CO2 har en lavere specifik varmekapacitet end N2 og O2, og det er fordi hvert molekyle vejer mere. CO2 vejer 44 gram pr. mol., N2 vejer 28 gram pr. mol, og O2 vejer 32 gram pr. mol. (De virkelige værdier er lidt højere, fordi der er tungere isotoper iblandet i små mængder.)

Den specifikke varmekapacitet er ca. 0.84 kJ/(kg * K) for CO2, ca. 1.0 kJ/(kg * K) for N2 og ca. 0.92 kJ/(kg * K) for O2, alle ved stuetemperatur.

Formlen for den adiabatiske temperaturgradient (tøradiabaten) er:

dT / dz = -g / c_p

, hvor c_p er den specifikke varmekapacitet, jeg snakker om.

Lad os først forudsætte, at den effektive temperatur (temperaturen for planeten målt ude fra rummet) fortsat er højt i atmosfæren i eller over skyerne.

Hvis man forestillede sig, at CO2 vejede det samme, som det gør nu, men havde en lavere molær varmekapacitet, som N2 og O2 har, så ville temperaturgradienten blive højere. Vi dividerer jo nu med en lavere c_p. Dermed ville det blive varmere nede ved den faste overflade.

Hvis man i stedet skiftede CO2 til N2 og O2, som vejer mindre, så vil den specifikke varmekapacitet blive større, som den jo er for N2 og O2, og dermed ville temperaturen falde noget nede ved den faste overflade. Vi dividerer nu med en højere c_p.

Men vi skal holde os for øje, at vi jo har ændret markant på atmosfæren ved at udskifte CO2 til f.eks. N2. Det punkt, hvor den effektive temperatur findes, vil jo så nok flytte sig, og sandsynligvis flytte sig ned. Hvor meget ved jeg ikke. Og hvad sker der med skydækket og disen? Vil der komme endnu tættere skydække, fordi nogle nye molekyler begynder at fortættes? Jeg ved det ikke. Hvis der begynder at dannes nye slags skyer højere i atmosfæren, så kunne dette flytte punktet for den effektive temperatur op, selvom andre faktorer forsøger at flytte punktet ned.

Derfor er man overladt til gæt og modeller, hvis man ikke kan eller vil foretage forsøg, der kan aflure naturen dens svar.

Jeg håber, du kan bruge svaret, selvom det måske ikke var, hvad du forventede.
Redigeret d. 25-09-2016 13:58
25-09-2016 14:08
Kjeld Jul
★★★★☆
(1968)
Tak for svaret John -
Det bliver nok for hypotetisk;men jeg ville have tilføjet,hvis O2+N2 udøvende det samme tryk,92bar,som CO2 på overfladen.
25-09-2016 14:18
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Kjeld Jul skrev:
Det bliver nok for hypotetisk; men jeg ville have tilføjet, hvis O2+N2 udøvende det samme tryk, 92 bar, som CO2 på overfladen.

Trykket er bestemt af massen af atmosfæren, og hvor meget den fylder (i højden), fordi tyngdeaccelerationen falder med højden.

Hvis du har samme masse atmosfære bestående af O2+N2 som du har bestående af CO2, og hvis atmosfæren fylder det samme, så vil du have præcist samme tryk nede ved den faste overflade.
25-09-2016 14:31
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Kjeld Jul skrev:
Det bliver nok for hypotetisk; men jeg ville have tilføjet, hvis O2+N2 udøvende det samme tryk, 92 bar, som CO2 på overfladen.

Er det fordi du mener, temperaturændringen må være den samme, når man går fra f.eks. 1 bar til 92 bar for en given gas? Og så fordi den molære varmekapacitet for N2 og O2 er lavere end den for CO2, at dette må føre til en højere temperatur, når trykket ændres til de samme 92 bar nederst?
25-09-2016 15:06
Kjeld Jul
★★★★☆
(1968)
Ja,da CO2 har 3 atomer og O2 og N2 2 atomer ,mener jeg det kan forholde sig sådan.
Hvis det forholder sig sådant,ville det være koldere på Jorden,såfremt atmosfæren bestod af ren CO2 istedet for den atmosfære vi har nu.
Redigeret d. 25-09-2016 15:25
25-09-2016 16:38
kulden-varmenProfilbillede★★★★★
(2086)
John Niclasen skrev:
På Jorden giver det nogen mening at benytte modellen for drivhuseffekten, fordi Jordens atmosfære stort set er transparent, så Solens lys når ned til den faste overflade, og atmosfæren derfor hovedsaglig er opvarmet nedefra.


Jordens atmosfære er kun gennemsigtigt (transparent) for synligt lys. Og dette kun i helt sky frie områder.

Jorden afgiver sin varme ved at havet fordamper vand, derfor er temperaturerne i havet i troperne ret konstante, fordi mere varme giver mere fordampning og mindre varme, mindre fordampning.

Vandet afgiver sig varme igen, ved dannelsen af dug og ved dannelsen af regndråber og sne.

Når solen er meget aktiv så ændre den lidt i farven, så derved bliver der lidt mere synligt lys, som opvarmer havet. Dette påvirker træerne i Danmark med et halvt års forsinkelse.

Overordnet så er det jordens magnetfelt som styre klimaet.
25-09-2016 18:09
kfl
★★★★☆
(1703)
Hej John Niclasen

Jeg går ud fra at du har undersøgt,hvad eksperterne inden for teorien for drivhuse gasser har sagt og skrevet. Er de enig i dine betragtninger ?

Du skriver:

Drivhuseffekten er ikke virkelighed. Det er en model!


Al fysik viden er baseret på meta-teorier, teorier, modeller og eksperimenter.
Hvad "virkeligheden" er, er der ingen der ved.

Første afviser du drivhuseffekten, fordi det er baseret modeller.
Derefter bruger du en masse modeller til at argumentere mod drivhuseffekten.

Det hænger ikke sammen.
Redigeret d. 25-09-2016 18:16
RE: Usaglig argumentation26-09-2016 09:10
John Niclasen
★★★★☆
(1945)
Hvis man er ude i noget politisk eller anden form for trolling, eller hvis man er kendt for gentagne personangreb, stråmænd og lign. usaglig argumentation, så glem det. Min tid er ikke til den slags.

Jeg må henvise til en ny tråd til den slags, Usaglig argumentation.
26-09-2016 09:28
crankProfilbillede★★★☆☆
(885)
John >
Hold dig nu til trolling. Det er du bedst til. Der går kludder i det, hver gang, du prøver at blande dig i videnskab.



.
Side 1 af 3123>





Deltag aktivt i debatten Hvad fortæller Venus os om CO2 som drivhusgas på Jorden? IGEN !:

Husk mig

Lignende indhold
DebatterSvarSeneste indlæg
Hvad fortæller Venus os om CO2 som drivhusgas på Jorden?43628-09-2016 22:29
Klimaet på Venus og Jorden43704-09-2016 13:34
Venus - igen igen719-07-2013 22:11
Metan fundet for let til at være en farlig drivhusgas302-08-2007 16:45
Artikler
Ib Lundgaard Rasmussen: Klimaet på Venus - en løbsk drivhuseffekt?
NyhederDato
4 procent mere drivhusgas fra USA i 202003-06-2010 07:56
USA vil skære udledningen af drivhusgas med 17 procent25-05-2009 09:57
Nu kan amerikanerne lovgive om drivhusgas20-04-2009 06:22
Fladskærme udleder kraftig drivhusgas31-10-2008 11:18
Ny drivhusgas i kraftig stigning24-10-2008 16:53
▲ Til toppen
Afstemning
Vil Donald Trump trække USA ud af Paris-aftalen?

Ja

Nej

Ved ikke


Tak for støtten til driften af Klimadebat.dk.
Copyright © 2007-2016 Klimadebat.dk | Kontakt | Privatlivspolitik