HŐMÉRSÉKLET (1. rész)
A hőmérséklet nem más, mint az anyagi részecskék mozgásának külső megnyilvánulása. Ha egy gázban ez a mozgás intenzív, vagyis a részecskék gyakran és erősebben ütköznek egymással, akkor a hőmérséklet magas. Ha viszont kevés és gyenge ütközés történik, akkor a hőmérséklet alacsony. Ebből az is következik, hogy a hőmérsékletet csak addig csökkenhet, amíg a részecskemozgás teljesen meg nem szűnne. Ezt a hőmérsékletet nevezzük abszolút nulla foknak. Ez az abszolút hőmérsékleti skála kiindulópontja. Ennek egységét Kelvinnek (K) nevezik, beosztása megegyezik a Celsius-skála beosztásával. A mindennapi életben a Celsius-skálát (°C) használjuk, melynek 0 pontját a jég olvadásához, 100-as pontját a víz forrásához rendeljük, normál nyomáson mérve. 0 °C-nak 273.15 K felel meg.
A hő az energia egyik megnyilvánulási formája, ezért egysége megegyezik a mechanikai energia vagy munka egységével, ami az 1 J (Joule). Ez az a munka, amit 1 N erő 1 m úton kifejt. A különböző energiafajták egymásba szabadon átalakulhatnak.
Ha egy zárt térfogatban levő levegőt összenyomunk, akkor ez erőt, azaz munkavégzést igényel, vagyis ezzel energiát adunk át a gáznak, ami a hőmérsékletét megnöveli. Ez fordítva is igaz, ha tehát a gáz kitágul, akkor munkát végez és lehűl.
Ha hőt adunk át egy gáznak, akkor a hőmérséklete nő. Ez a hőmérséklet-növekedés kisebb, ha a gáz közben szabadon kitágulhat (állandó nyomás), mint akkor, ha ezt nem engedjük meg (állandó térfogat). Az előbbi esetben ugyanis a gáz tágulás közben munkát is végez, mely a belső energiáját csökkenti, ezért az kevésbé melegszik fel.
A levegő elsősorban alulról melegszik fel, a felszíntől kapja a hőt. Emiatt a nyugalomban levő levegő hőmérséklete a magassággal csökkenni fog, mivel a levegő rossz hővezető és emiatt a felsőbb rétegek csak lassabban melegszenek fel. Olyan levegőben, melyben nincsenek függőleges mozgások, ennek a hőmérséklet-csökkenésnek az átlagos mértéke, azaz a függőleges hőmérsékleti gradiens 0.65 °C/100 m. Ettől azonban jelentős eltérések lehetnek. Például nyáron, hideg levegő beáramlása a magasban növeli, vagy télen a felszín-közeli légréteg erős lehűlése csökkenti, vagy akár meg is fordíthatja ezt a hőmérséklet-csökkenést (inverzió).
Ha hőátadás nem történik, akkor a gáz tágulásakor, tehát amikor a nyomása lecsökken, a hőmérséklet csökkenni fog, ha pedig a nyomása megnő, akkor a hőmérséklet nő. Hőcsere nélküli folyamatoknál (adiabatikus állapotváltozás) a gáz nyomása, sűrűsége és hőmérséklete között egyértelmű kapcsolat van, tehát bármelyik kettő ismeretében a harmadik kiszámítható. Nagyobb magasságokban, nagy levegőtömegek esetében a hőcserét mindig elhanyagolhatjuk.
Mint tudjuk, a levegő nyomása a magassággal csökken. Ha tehát a levegő felemelkedik, akkor alacsonyabb nyomású környezetbe kerül, ezért kitágul és lehűl. Ha pedig a levegő lesüllyed, akkor összenyomódik és felmelegszik. Ez a hőmérséklet-változás száraz levegő esetén (amikor kondenzáció nem történik) kb. 1°C/100 m.
A függőleges hőmérsékleti gradiens fontos időjárás-alakító tényező. Ha a környező levegő függőleges hőmérséklet-csökenése az előbbi értéknél nagyobb, akkor a felemelkedő levegőrész környezeténél melegebb és ritkább lesz, ami az emelkedést segíti, tovább gyorsítja. Ilyenkor azt mondjuk, hogy labilis a légkör, mely kedvez az erős feláramlások kialakulásának (konvekció). Ellenkező esetben a felszálló levegő környezete lesz a melegebb, ezért az, mivel sűrűbb, azonnal vissza fog térni kiindulási helyzetébe. Ilyenkor stabil a légréteg, melyben nincsenek feláramlások.
A levegő többféle ok miatt is felemelkedhet. Például, ha alulról felmelegszik, sűrűsége lecsökken, akkor felszáll. De számunkra sokkal fontosabb az, amikor egy hegység a feléje áramló levegő útjában akadályt jelent és azt felemelkedésre kényszeríti. Erről később még részletesen fogok írni, mert itt van lényeg ;)