A temperatura potencial q
de uma parcela de ar é definida como a temperatura que a parcela
teria se fosse expandida ou comprimida adiabaticamente de seu estado real
de pressão e temperatura para uma pressão padrão (geralmente
1000 mb). Pode-se obter uma expressão para q
a partir da (5.26) e da lei dos gases ideais.
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(5.31)
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Esta é a equação de Poisson. Para ar seco, R = Rd = 287 J/Kkg e cp = 1004 J/Kkg. Portanto, R/cp = 0,286. Se uma parcela de ar é submetida apenas a transformações adiabáticas, sua temperatura potencial permanece constante. Portanto, a temperatura potencial é uma quantidade conservativa para transformações adiabáticas. É um parâmetro útil em termodinâmica atmosférica, pois os processos atmosféricos são freqüentemente próximos aos adiabáticos e então q permanece essencialmente constante.
A temperatura potencial equivalente,qe,
é dada por:
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(5.32)
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onde L é o calor latente de condensação, e ws e T são a razão de mistura de saturação e a temperatura do ar quando ele atinge a saturação pela primeira vez.
Enquanto a temperatura potencial é conservada apenas para processos adiabáticos não saturados, a temperatura potencial equivalente é conservada para processos adiabáticos secos e saturados.
Quando uma parcela de ar sobe na atmosfera, sua temperatura decresce com a taxa adiabática seca até o nível de condensação por levantamento, quando o ar se torna saturado. Mais ascensão resulta em condensação e liberação de calor latente e a temperatura passa a decrescer com a taxa adiabática úmida ou saturada. Se o produto da condensação permanece na parcela, o processo ainda pode ser considerado adiabático (e reversível), desde que o calor latente liberado não atravesse as fronteiras da parcela. O processo é dito adiabático-saturado. Se, contudo, o produto da condensação deixa a parcela de ar, o processo é dito pseudoadiabático. Contudo, a quantidade de calor levada pelos produtos de condensação é pequena comparada com a quantidade de calor contida no ar. Portanto, a taxa de variação adiabática úmida ou saturada é essencialmente a mesma que a taxa pseudoadiabática.
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Adiabáticos