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Title: Propriedades termodinâmicas da atmosfera e estudo da entropia próximo à superfície nas capitais do Nordeste do Brasil
Authors: Silva, Isamara de Mendonça
Keywords: Termodinâmica da atmosfera;Atmospheric thermodynamics;Equação de estado;State equation;Entropia;Entropy;Pressão;Pressure;Temperatura;Temperature;Nordeste do Brasil;Northeastern Brazil
Issue Date: 14-Sep-2018
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: SILVA, Isamara de Mendonça. Propriedades termodinâmicas da atmosfera e estudo da entropia próximo à superfície nas capitais do Nordeste do Brasil. 2018. 66 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Meteorologia) - Departamento de Ciências Atmosféricas e Climáticas, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal - RN, 2018
Portuguese Abstract: O estado termodinâmico de um sistema é determinado unicamente pelas variáveis termodinâmicas x_i que caracterizam as propriedades desse sistema. Então, uma equação de estado tem a relação funcional f(x_i )=0, tal que uma variável de estado pode ser determinada a partir das demais grandezas. Além disso, uma função de estado depende de uma ou mais grandezas de estado e sua variação entre dois estados termodinâmicos é independente da trajetória entre os mesmos. Para o gás ideal, as variáveis de estado são a pressão P, a temperatura T e o volume V, tal que a equação de estado que descreve o sistema é escrita como PV=kT, onde k é uma constante. A entropia, por exemplo, é uma função de estado que depende da quantidade de calor Q e da temperatura T. Na atmosfera, as grandezas termodinâmicas são medidas a partir de estações meteorológicas, satélites e radiossondagens, tornando possível o estudo de novas equações de estado e o cálculo de funções de estado para este sistema. Existem outras variáveis termodinâmicas características do ar que dependem das variáveis de estado clássicas e que descrevem também a atmosfera. Como exemplo, destaca-se a temperatura potencial, que pode ser analisada em alguns casos em que a entropia é estudada. O Nordeste do Brasil (NEB) apresenta uma grande variabilidade climática, relacionada com a interação direta entre a atmosfera e os oceanos. O clima sobre esta região é modulado pela circulação geral da atmosfera, que por sua vez é afetada pelas condições termodinâmicas dos oceanos Atlântico e Pacífico. Portanto, as variáveis termodinâmicas são extremamente sensíveis as perturbações que ocorrem nas interações entre esses dois sistemas e, consequentemente, aos fenômenos meteorológicos que neles ocorrem. Nesse trabalho, realizamos uma revisão dos conceitos básicos da termodinâmica clássica e da termodinâmica da atmosfera. Calculamos algumas propriedades da atmosfera a partir de uma nova proposta de equação de estado que leva em consideração os constituintes do ar. Em seguida, verificamos a segunda lei da termodinâmica na atmosfera próximo a superfície nas capitais do NEB, através do conceito de entropia, utilizando dados observacionais de pressão e de temperatura.
Abstract: The thermodynamic state of a system is determined exclusively by the variables x_i that characterize the properties of that system. A state equation has then the functional relation f(x_i )=0, such that a state variable can be determined from the other variables. Furthermore, a state function depends on one or more state variables and its variation between two thermodynamic states is independent of the trajectory between them. The state variables for ideal gas are pressure P, temperature T and volume V, such that PV=kT is the state equation describing the system, where k is a constant. For example, entropy is a state function that depends on the quantity of heat Q and the temperature T. The thermodynamic variables of the atmosphere are measured from meteorological stations, satellites and radiosonde, making it possible to study new state equations and calculate of state functions of this system. There exist other thermodynamic variables characterizing the air, which depend on the classic state variables and also describe the atmosphere. For example, we highlight the potential temperature, which in some cases can be analyzed where the entropy is studied. The Northeastern Brazil (NEB) presents a great climate variability that is related to the direct interaction between the atmosphere and the oceans. The general circulation of the atmosphere modulates the climate in this region, which in turn is affected by the thermodynamic conditions of the Atlantic and Pacific oceans. Therefore, the thermodynamic variables are extremely sensitive to the perturbations that occur in the interactions between these two systems and, consequently, to the meteorological phenomena that occur in them. In this work, we review the fundamental concepts of classical thermodynamics and the atmospheric thermodynamics. From a new proposal of state equation that it takes into account the air constituents, we calculate some properties of the atmosphere. We then confirm the second law of thermodynamics in the atmosphere near the surface in the capitals of the NEB, through the concept of entropy, using observational data of pressure and temperature.
URI: http://monografias.ufrn.br/jspui/handle/123456789/7395
Other Identifiers: 2015002426
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