237_METEOROLOGIA_E_CLIMATOLOGIA_VD2_Mar_2006
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METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA
Mário Adelmo Varejão-Silva

Versão digital 2 – Recife, 2006

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Deve-se notar que no triplo (To = 273,16 K), tem-se eS = ei, revelando equilíbrio entre as
três fases da água.

5. Processos adiabáticos reversíveis na atmosfera.

Um exemplo clássico de processo adiabático e quase-reversível na atmosfera é o lento
movimento vertical (ascendente ou subsidente) de uma parcela de ar, bastante grande para
que possam ser desprezados os efeitos advindos de eventuais misturas em sua camada perifé-
rica. Ao se elevar, essa parcela irá se expandir, por assumir níveis de menor pressão. Pelo fato
de não receber calor da atmosfera adjacente (pois a condutividade térmica do ar é muito pe-
quena), a energia necessária à realização do trabalho de expansão é obtida às custas da redu-
ção de sua própria energia interna (como estabelece o Primeiro Princípio da Termodinâmica).
Recorrendo à equação VI.1.6 e sendo dχ = 0 e pdv = dw, é claro que:
dw = cva dT. (VI.5.1)

Então, a temperatura da parcela vai diminuindo (dT) à medida que se eleva e se expande
(+dw). Reciprocamente, se o movimento for subsidente, o trabalho será negativo (compressão)
e a parcela aquecerá.

A variação do volume de uma grande parcela de ar em movimento vertical caracteriza-
se, assim, como um processo adiabático (desde que os produtos de condensação eventual-
mente formados não a abandonem). De fato, exceto na periferia, aonde claramente ocorre
mistura de ar entre a parcela e a atmosfera circunjacente, não devem existir trocas de calor
entre ela e o meio no qual se desloca. A porção mais central da parcela não teria como receber
calor, ou como cedê-lo à atmosfera. A quantidade de energia radiante, emitida e absorvida por
seus constituintes, é relativamente pequena e não seria suficiente para justificar o trabalho rea-
lizado.

Outro aspecto relevante é a componente vertical da velocidade da parcela, normal-
mente da ordem de 10 cm s-1, em contraste com a velocidade do vento, cuja ordem de magni-
tude, em condições normais, atinge 10 m s-1. Então, o movimento vertical na atmosfera é relati-
vamente lento (por isso é que a aproximação hidrostática funciona!), exceto se há perturbações
acentuadas (tempestades, por exemplo). Ante o exposto, o movimento vertical de uma grande
parcela de ar, na maioria das vezes, não apenas é considerado adiabático, como igualmente
(quase) reversível.

Na discussão que se segue será assumido que a atmosfera está praticamente em equi-
líbrio hidrostático (situações não perturbadas) e, portanto, que o movimento vertical do ar é
lento. Será admitida, ainda, a inexistência de trocas de calor entre a parcela e a atmosfera cir-
cunjacente e que nenhum eventual produto de condensação (água ou gelo) abandonará a par-
cela durante seu movimento vertical (ascendente ou subsidente). Em síntese: serão abordados
aqueles processos que possam ser considerados simultaneamente reversíveis e adiabáticos
(isentrópicos).