Klimaquiz (Ganteför)

Rainer Raisch schrieb:

Nach Deiner Idee würde ja die Luft gar nicht aufsteigen, denn sie dehnt sich vorher aus und nicht beim Aufsteigen. Erst die geringere Dichte verursacht das Aufsteigen, dabei dehnt sich gar nichts mehr aus. Beim Aufsteigen verliert die Luft keine Energie.

Sie dehnt sich natürlich beim Aufsteigen aus bzw. gleichzeitig. Meinst du sie wartet unten und trinkt noch 'nen Kaffee, bevor sie sich auf den Weg macht?

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Materie steigt im Gravitationsfeld nicht gratis auf

Die warme Luft wird von der kälteren nach oben gedrückt, weil die kältere dichter als die warme Luft ist. Die warme Luft hätte gar keinen Grund, aufzusteigen, wenn sie nicht von der schwereren kalten Luft verdrängt würde. Schöne Grüße von Archimedes.

Archimedes fand heraus, dass ein Körper mit geringerer Dichte z.B. im Wasser aufsteigt. Man muss ein Stück holz unter Wasser drücken, wenn es nicht oben schwimmen soll. Das Runterdrücken erfordert Arbeit., weil das Holz seine geringe Dichte nicht erst erlangt, sondern schon vorher hatte. Die Arbeit für eine "Ausdehnung" steckt quasi schon drin und man muss sie erneut aufbringen um das Holz wieder nach unten zu bekommen.

Bei rel. kalter Luft, die vom Erdboden erst erwärmt wird, ist das natürlich anders. Während der Erwärmung dehnt sie sich aus, weil ihre sog. innere Energie durch Zufuhr von Wärme zunimmt. ΔU = ΔW + ΔQ (1. HS der Thermodynamik). Die Luft steigt zeitgleich auf, weil sich die Moleküle bei der Ausdehnung an der Umgebung abstoßen, d.h. Arbeit ΔW leisten, die von der zugeführten Wärme ΔQ inneren Energie ΔU stammt. Die Änderung der Wärmeenergie ΔQ nimmt dabei ab ist konstant 0. Mit zunehmender Arbeit sinkt die Temperatur.
Actio = Reactio. Schöne Grüße von Sir Isaac Newton. 

Nachtrag:

• Bei der adiabatischen Zustandsänderung tritt keine Wärmeübertragung auf (Q = 0).
• Die Temperaturänderung entsteht allein durch den Austausch zwischen innerer und potenzieller Energie bei gleichzeitigem Druckausgleich.
• Mathematisch: dQ = 0,  dU = −p dV

Was den 2. HS der Thermodynamik betrifft, ist die Entropie-Formulierung ist am klarsten:
„Die Entropie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant, wenn der Prozess reversibel ist, und nimmt zu, wenn er irreversibel ist.“
Eine trocken-adiabatische Zustandsänderung ist im Idealfall reversibel → also entropiekonstant.

Adiabat ist kein Wärmefluss, sondern Energietransformation. Der 2. Hauptsatz wird nicht verletzt, weil keine Wärme von kalt nach warm fließt, sondern Arbeit geleistet wird.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Sie dehnt sich natürlich beim Aufsteigen aus bzw. gleichzeitig. Meinst du sie wartet unten und trinkt noch 'nen Kaffee, bevor sie sich auf den Weg macht?

Die Kausalität ist klar:
Die Luft steigt nur auf, wenn sie sich ausgedehnt hat. Sie steigt nicht auf, weil sie wärmer ist, sondern nur indirekt.
Du verwirrst Dich nur selber.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die zugeführte Wärmeenergie Q nimmt dabei ab, und mit ihr die Temperatur.

Das passiert bei der Erwärmung und Ausdehnung und nicht beim Aufsteigen. Ob das zeitgleich erfolgt, ist vollkommen irrelevant.
Die Luft kann nur aufsteigen, wenn sie dünner ist, weil sie wärmer ist, dabei kühlt sie nicht ab. Sie steigt solange auf, bis die umgebende Luft gleiche Dichte hat, dabei kühlt sie nicht ab.
 

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Sie dehnt sich natürlich beim Aufsteigen aus bzw. gleichzeitig. Meinst du sie wartet unten und trinkt noch 'nen Kaffee, bevor sie sich auf den Weg macht?

Die Kausalität ist klar:
Die Luft steigt nur auf, wenn sie sich ausgedehnt hat.

Während sie sich ausdehnt. Die Vergangenheitsform ist hier irreführend.

Rainer Raisch schrieb:

Sie steigt nicht auf, weil sie wärmer ist, sondern nur indirekt.
Du verwirrst Dich nur selber.

Keine Sorge, ich bin nicht verwirrt. Sie steigt auf sobald sie heißer ist, d.h. eine höhere Temperatur hat. Wärme ist umgangssprachlich synonym mit Temperatur, aber nicht in der Thermodynamik. Da ist Temperatur bekanntlich ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen, habe ich gelernt. Durch höhere kinetische Energie (Temperatur) wird sofort Arbeit an der Umgebung geleistet, was Wärmeenergie kostet. Dadurch sinkt die auch zugeführte kinetische Energie (Temperatur) entsprechend.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Die zugeführte Wärmeenergie Q nimmt dabei ab, und mit ihr die Temperatur.

Das passiert bei der Erwärmung und Ausdehnung und nicht beim Aufsteigen. Ob das zeitgleich erfolgt, ist vollkommen irrelevant.
Die Luft kann nur aufsteigen, wenn sie dünner ist, weil sie wärmer ist, dabei kühlt sie nicht ab. Sie steigt solange auf, bis die umgebende Luft gleiche Dichte hat, dabei kühlt sie nicht ab.

Okay ich sehe, da werden wir nicht einig. Na dann halt nicht.
Fragt sich, warum eigentlich mit einem adiabatischen Temperturgradienten gerechnet wird, wenn die Temperatur beim Aufstieg nicht abnimmt.
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Durch höhere kinetische Energie (Temperatur) wird sofort Arbeit an der Umgebung geleistet, was Wärmeenergie kostet. Dadurch sinkt die auch zugeführte kinetische Energie (Temperatur) entsprechend.

Das ist die Wärmeleitung, die wir vernachlässigen können, wenn Du die Thermik untersuchst.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Während sie sich ausdehnt. Die Vergangenheitsform ist hier irreführend.

Unsinn. Die Kausalität legt eine Reihenfolge fest. Du verwirrst die physikalischen Gesetze.
Die Luft steigt nicht auf, WEIL/wenn sie wärmer ist, sondern WEIL/wenn sie leichter ist.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Durch höhere kinetische Energie (Temperatur) wird sofort Arbeit an der Umgebung geleistet, was Wärmeenergie kostet. Dadurch sinkt die auch zugeführte kinetische Energie (Temperatur) entsprechend.

Das ist die Wärmeleitung, die wir vernachlässigen können, wenn Du die Thermik untersuchst.

Nein, das ist höhere Temperatur, die während der Aufstiegs permanent besteht obwohl sie sinkt, bis sie die Temperatur einer höheren Umgebung erreicht hat. Dass die höhere Temperatur ursprünglich am Boden durch Wärmeleitung entstanden ist, spielt beim Aufstieg keine Rolle mehr. Sie nimmt dabei adiabat ab, per Definition ohne Wärmeleitung.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Nein, das ist höhere Temperatur, die während der Aufstiegs permanent besteht, bis sie auf die Temperatur einer höheren Umgebung gesunken ist. 

...wobei die Temperatur oben erhöht wird, bis überall die gleiche Temperatur herrscht. So entstehen Gleichgewichte.
Dass ein Wärmetransport durch die Thermik (und ebenso durch die Wärmeleitung) vorliegt, ist doch wohl klar oder?

Steinzeit-Astronom schrieb:

Dass die höhere Temperatur ursprünglich am Boden durch Wärmeleitung

Da hast Du mich wohl missverstanden, ich sprach von der Wärmeleitung der wärmeren Luft mit der Umgebungsluft bei der Vermischung.

Steinzeit-Astronom schrieb:

das ist höhere Temperatur, die während der Aufstiegs permanent besteht obwohl sie sinkt,

Die Temperatur sinkt nicht beim Aufstieg, sondern bei der Ausdehnung. Erst wenn sie sich ausgedehnt hat, kann sie beliebig hoch steigen. Beim Aufsteigen ändert sich die Temperatur und die Dichte nicht mehr.

KI:
Bei einer Ballonfahrt sind die entscheidenden physikalischen Größen Dichte, Druck und Temperatur miteinander verknüpft: Durch die Erwärmung der Luft im Ballon sinkt deren Dichte, wodurch sie leichter als die kühlere Umgebungsluft ist und Auftrieb erzeugt wird.
Wetterballone:
Diese können wesentlich höhere Flughöhen erreichen, da sie eine größere Dehnung des Materials bei sehr niedrigen Temperaturen (etwa -15 °C in großer Höhe) ermöglichen und auf den Auftrieb von Gasen wie Helium angewiesen sind. Sie platzen oft erst in Höhen von etwa 33 Kilometern

Hör auf damit die Kausalität zu verwirren.

Bei wiki ist das eigentlich recht ausführlich beschrieben.
Der Temperaturgradient wird mit 0,00979 K/m angegeben.
Die erweiterte barometrische Höhenformeln für Druck und Dichte sind nicht gleich.
ln(p/p°)/ln(ρ/ρ°) = κ

Allerdings setzt dies natürlich die Abkühlung der Luft voraus:

Die Hauptursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe ist die Erwärmung der unteren Luftschichten durch die von der Sonne aufgeheizte Erdoberfläche, während die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen. 
 

Die Temperatur sinkt nicht beim Aufstieg, sondern bei der Ausdehnung.

Unsinn, es ist das Gleiche. Im Heißluftballon gibt's Ausdehnung weil die Temperatur steigt, wenn man einheizt. Der Ballon steigt dann auch auf. Ausdehnung = Aufstieg.

Die Hauptursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe ist die Erwärmung der unteren Luftschichten durch die von der Sonne aufgeheizte Erdoberfläche, während die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen.

Es ist nur die Ursache für die Form des tatsächlichen, beobachteten Gradienten auf der Erde. Das bestreitet niemand.

Es ist aber nicht die Hauptursache dafür, dass es überhaupt einen Gradienten gibt. Den gäbe es auch ohne die Treibhausgase, nur darum geht es doch überhaupt. Natürlich hätte der Gradient dann eine andere Form, nämlich linear abnehmend mit der Höhe.

Rainer Raisch schrieb:

Die Luft steigt nicht auf, WEIL/wenn sie wärmer ist, sondern WEIL/wenn sie leichter ist.

Naja, sie wird eben leichter, weil sie sich ausdehnt wenn sie wärmer wird, .

Entscheidend ist, dass die Temperatur aufsteigender Luft abnimmt. 

Nach allem was ich recherchiert habe, ergibt sich ein natürlicher, permanenter, sog. adiabater Temperaturgradient in einer Atmosphäre, und man unterscheidet zwischen feucht-adiabatisch (mit Wasserdampf etc.) und trocken-adiabatisch (ohne Wasserdampf etc.).Die Atmosphäre wird nicht isotherm – mit oder ohne Treibhausgase.

Beim Aufsteigen ändert sich die Temperatur und die Dichte nicht mehr.

Nein, das ist falsch! Die Temperaturabnahme aufsteigender Luft bestätigen alle seriösen Quellen, die ich bis jetzt gesichtet habe. Guckstu z.B. folgende:

Die Herleitung des Gradienten mit Thermodynamik und Ideal­gasgesetz (Hervorhebung von mir):

If we consider the hypothetical case of a bubble of air rising through a dry atmosphere with no mixing or heat exchange between the bubble and its environment, the bubble will expand and cool.

Die  formale Herleitung  des Gradienten aus der Relation zwischen Druck, Dichte und Temperatur, inklusive der spezifischen Gaskonstanten und dem Adiabatenexponenten γ (Jeremy Tatum, University of Victoria, Hervorhebung von mir):

If you take the mean molar mass for air to be 28.8 kg kmole−1, and g to be 9.8 m s−2 for temperate latitudes, you get for the adiabatic lapse rate for dry air −9.7 K km−1. The presence of water vapour in humid air reduces the mean value of µ (and hence the adiabatic lapse rate), and actual lapse rates are usually rather less than the calculated adiabatic lapse rates even for humid air. [...]
The International Civil Aviation Organization Standard Atmosphere takes the lapse rate in the troposphere (first 11 km) to be −6.3 K km−1.

Hier die Aussage der  Enycopdeia Britannica  (Hervorhebung von mir):

The lapse rate of nonrising air—commonly referred to as the normal, or environmental, lapse rate—is highly variable, being affected by radiation, convection, and condensation; it averages about 6.5 °C per kilometre (18.8 °F per mile) in the lower atmosphere (troposphere). It differs from the adiabatic lapse rate, which involves temperature changes due to the rising or sinking of an air parcel. Adiabatic lapse rates are usually differentiated as dry or moist. 

The dry adiabatic lapse rate for air depends only on the pecific heat capacity of air at constant pressure and the acceleration due to gravity. The dry adiabatic lapse rate for the Earth’s atmosphere equals 9.8 °C per kilometre (28.3 °F per mile); thus, the temperature of an air parcel that ascends or descends 5 km (3 miles) would fall or rise 49 °C (85 °F), respectively.

Wikipedia sagt (Hervorhebung von mir):

In dry air, the adiabatic lapse rate (i.e., decrease in temperature of a parcel of air that rises in the atmosphere without exchanging energy with surrounding air) is 9.8 °C/km (5.4 °F per 1,000 ft).

Es ist doch kein Zufall, dass alle mit der Gravitationsbeschleunigung rechnen. Die ist es nun mal, die den Druckverlauf bestimmt und gemäß den Gesetzen der Thermodynamik eben zur einer Abnahme der Temperatur aufsteigender Luft führt, wie immer die Temperatur auch sein mag, die sie z.B. von der Oberfläche durch Wärmeleitung bekommt – oder mit Treibhausgasen zusätzlich durch Absorbtion/Emission von IR-Strahlung.

Das ist prinzipiell unabhängig von Treibhausgasen, denn weder Strahlung noch Wärmeleitung spielen bei dieser adiabaten Abkühlung eine Rolle. Etwas Wärmeleitung spielt realiter zwar auch mit, ist aber viel zu schwach um die aktuelle Umgebung nennenswert zu erwärmen. Außerdem steigt eine so erwärmte Umgebung dann ebenfalls und kühlt dabei ab. So landet immer die dünnste und kälteste Luft oben, legt sich sozusagen über die dichtere und wärmere unten. => Es ergibt sich ein Temperaturgradient und keine isotherme Atmosphäre, solange Konvektion möglich ist.

Steinzeit-Astronom schrieb:

the bubble will expand and cool.

Ja, das liegt aber am Druckabfall mit steigender Höhe, den wir bisher nicht berücksichtigt hatten.
Insofern gilt eben die erweiterte barometrische Höhenformel, siehe mein voriger Post.

Rainer Raisch schrieb:

Allerdings setzt dies natürlich die Abkühlung der Luft voraus

Denn ohne Treibhausgase würde solange Wärmetransport von unten nach oben erfolgen, bis ein Temperaturgleichgewicht erreicht wird. Die Abkühlung durch Entweichen hatte ich bereits skizziert, diese können wir für die Betrachtung eines Berggipfels genauso vergessen wie die Strahlung der zweiatomigen Moleküle N₂ und O₂.

 

Nochmal nachgedacht...

Die ganze Atmosphäre – hier theoretisch ohne Treibhausgase – ist im Strahlungsgleichgewicht ein abgeschlossenes System, wo die sog. innere Energie U konstant bleibt. Es geht per Saldo keine Energie rein oder raus, weil nur die Oberfläche strahlt und die Atmosphäre durchsichtig ist.

Habe jetzt bei ChatGPT nochmal nachgehakt, ob die Temperaturänderung in transportierter Luft nicht dem 2. HS der der Thermodynamik widerspricht, wo von Wärmequellen und -senken die Rede ist. Die gibt es ja in einer solchen Atmosphäre nicht, wenn man mal von ein bisschen Wärmeleitung in die Umgebung während vertikaler Konvektion absieht.

Die Sache mit der Wärmeenergie hatte ich zuerst vielleicht ganz richtig aufgefasst.

Es ist es anscheinend so:
Mit der inneren Energie U bleibt auch die Wärmeenergie Q in der gesamten Atmosphäre konstant: ΔQ = 0.
In Arbeit umgewandelt wird eigentlich nicht Wärmenergie – wie ich zuerst meinte – sondern die zusätzliche innere Energie ΔU, die an der Oberfläche durch Wärmeleitung eingebracht wird, so dass U unterm Strich eben konstant bleibt, gemäß 1. HS der Thermodynamik: ΔU = ΔW + ΔQ.

Die Vorzeichen können aber auch anders sein. In der engl. wikipedia steht dazu:

With the sign convention of Rudolf Clausius, that heat supplied to the system is positive, but work done by the system is subtracted, a change in the internal energy, ΔU, is written ΔU=Q−W.

Aber ob die für den Transport geleistete Arbeit als positiv oder negativ betrachtet wird ist wohl ein eher unwichtiges Detail. Es kommt aufs Gleiche raus, dass U eben insgesamt konstant bleibt.

Die KI erklärt es so:

Die Entropie bleibt bei einer idealen, reversiblen Adiabate konstant. Genau das ist die Definition: dS = dQ/T = 0

Das passt völlig zum 2. HS. 

• Der 2. HS bezieht sich auf Wärmeübertragung und die Richtung dieser Übertragung.
• Bei der adiabatischen Zustandsänderung tritt keine Wärmeübertragung auf (Q = 0).
• Die Temperaturänderung entsteht allein durch den Austausch zwischen innerer und potenzieller Energie bei gleichzeitigem Druckausgleich.
• Mathematisch: dQ = 0,  dU = −p dV

Die Entropie-Formulierung ist am klarsten:
„Die Entropie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant, wenn der Prozess reversibel ist, und nimmt zu, wenn er irreversibel ist.“
Eine trocken-adiabatische Zustandsänderung ist im Idealfall reversibel → also entropiekonstant.

Adiabat ist kein Wärmefluss, sondern Energietransformation. Der 2. Hauptsatz wird nicht verletzt, weil keine Wärme von kalt nach warm fließt, sondern Arbeit geleistet wird.

Für mich klingt das nach wie vor sehr plausibel und konsistent. Demnach sinkt die Temperatur in aufsteigender Luft bzw. steigt in absteigender Luft, so dass letztlich immer die kältere und dünnere Luft oben landet. Solche Konvektion ist unvermeidlich, denn die Atmosphäre ist nun mal nicht statisch wie ein Festkörper.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Solche Konvektion ist unvermeidlich, denn die Atmosphäre ist nun mal nicht statisch wie ein Festkörper.

Fluktuationen mag es geben, wobei ich dafür zwar keine Ursache sehe, aber diese ändern nichts an einer prinzipiell sehr konstanten Temperatur mit einem verschwindenen Gradienten.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Solche Konvektion ist unvermeidlich, denn die Atmosphäre ist nun mal nicht statisch wie ein Festkörper.

Fluktuationen mag es geben, wobei ich dafür zwar keine Ursache sehe, aber diese ändern nichts an einer prinzipiell sehr konstanten Temperatur mit einem verschwindenen Gradienten.

Das sehe ich halt anders.

Der Gradient in feuchter Luft ist nachweislich etwa 6,5 °C/km, (sog. feucht-adiabatischer Temperaturgradient).

In trockener Luft ist der trocken-adiabatische Gradient mit 9,8 °C wesentlich steiler und es ist nicht nicht einzusehen, warum er dann ganz ohne Wasserdampf und ohne CO2 gegen null gehen sollte. Das wäre ja eine Änderung in die entgegengesetzte Richtung.

- Viel Wasserdampf => Gradient ist flach... berechnet, gemessen und in der Luftfahrt verwendet
- Wenig Wasserdampf => Gradient ist steiler... berechnet und höchstw'scheinlich auch gemessen und verwendet
- Kein Wasserdampf => Gradient wird Null?

Mit welcher Logik könnte das erklärt werden?
Das wäre mal interessant zu erfahren. Durch Wärmeleitung etwa? Die ohnehin schon schlechte Wärmeleitfähigkeit der Luft wird mit weniger Dichte noch schlechter.

Die Treibhausgase sind es doch, die die Temperatur in der Troposphäre hoch und den Gradienten flach halten durch Absobtion/Emission. Ohne sie sollte der Gradient steiler werden und nicht noch flacher oder gar Null.

Steinzeit-Astronom schrieb:

 Das sehe ich halt anders.
Mit welcher Logik könnte das erklärt werden?

Bist Du ein Ignorant?

Rainer Raisch schrieb:

Allerdings setzt dies natürlich die Abkühlung der Luft voraus:

Die Hauptursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe ist die Erwärmung der unteren Luftschichten durch die von der Sonne aufgeheizte Erdoberfläche, während die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen. 

Rainer Raisch schrieb:

Denn ohne Treibhausgase würde solange Wärmetransport von unten nach oben erfolgen, bis ein Temperaturgleichgewicht erreicht wird. Die Abkühlung durch Entweichen hatte ich bereits skizziert, diese können wir für die Betrachtung eines Berggipfels genauso vergessen wie die Strahlung der zweiatomigen Moleküle N₂ und O₂.

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

 Das sehe ich halt anders.
Mit welcher Logik könnte das erklärt werden?

Bist Du ein Ignorant?

Rainer Raisch schrieb:

Allerdings setzt dies natürlich die Abkühlung der Luft voraus:

Die Hauptursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe ist die Erwärmung der unteren Luftschichten durch die von der Sonne aufgeheizte Erdoberfläche, während die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen. 

Rainer Raisch schrieb:

Denn ohne Treibhausgase würde solange Wärmetransport von unten nach oben erfolgen, bis ein Temperaturgleichgewicht erreicht wird. Die Abkühlung durch Entweichen hatte ich bereits skizziert, diese können wir für die Betrachtung eines Berggipfels genauso vergessen wie die Strahlung der zweiatomigen Moleküle N₂ und O₂.

Bist du ein Crackpot, der Fachbegriffe (Wärme) mit unklarer Bedeutung verwendet (Wärmetransport) oder neue erfindet (Entweichen)?

Was soll "Entweichen" sein und wo hast du das "skizziert"?

Wenn Wärmeenergie aus dem System (Atmosphäre) entweicht, kann das nur durch Strahlung geschehen. Im Strahlungsgleichgewicht ohne Treibhausgase also per Saldo gar nicht. Lokal nur bei Wärmeleitung durch mechanische Berührung, von/zur Oberfläche. Die speist aber andernorts die gleiche Menge Wärmeenergie in die Atmosphäre ein, ebenfalls durch Wärmeleitung. Per Saldo entweicht nichts.

Wärmetransport kann auf drei Arten geschehen:
1. Wärmeleitung
2. Konvektion
3. Strahlung

Ohne Treibhausgase entfällt in der Atmosphäre die IR-Strahlung (die Sonne emittiert so gut wie keine IR-Strahlung).

Bleiben für den Wärmetransport in der Atmosphäre nur Wärmeleitung (langsam und ineffizient) und Konvektion (schnell und effizient) .

Welche Art von Wärmetransport da die Hauptrolle spielt dürfte klar sein: Die Konvektion. Für diese habe ich hoffentlich hinreichend belegt ( #10774 ), dass sich die Temperatur der transportierten Materie stark ändert, mit ca. 9,8 °C pro km Höhe trocken-adiabatisch.

Aus " Witterung und Klima ":

Während der letzten Jahrzehnte des 19. Jahrhunderts wurde die Theorie der trocken- und feuchtadiabatischen Zustandsänderungen in der Atmosphäre entwickelt (s. Abschnitt 4.2). Wesentlichen Anteil hieran hatten u.a. J. v. Hann (1839 - 1921) und W. v. Bezold (1837 - 1907). H. Hertz (1857 - 1894) entwarf im Jahre 1884 das erste thermodynamische Diagrammpapier für meteorologische Zwecke.

Wenn du nun sagst, dass sich trotzdem eine isotherme Atmosphäre mit einem Gradienten nahe 0 einstellen muss, dann geht das nur, wenn Konvektion weitestgehend zum Stillstand kommt und Wärmeleitung beim Transport dominiert.

Da stellt sich natürlich die Frage: Warum sollte das geschehen? Für mich ist es nicht vorstellbar und es widerspricht aller Beobachtung. Die einzige Wärmequelle ist doch die Oberfläche unten. Wenn man ein Gas oder eine Flüssigkeit einseitig unten erwärmt, dann kommt es unweigerlich zu Konvektion. Das ist doch bekannt und in einem Gemisch mit Treibhausgasen nicht anders als ohne.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Was soll "Entweichen" sein und wo hast du das "skizziert"?

hier

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

am oberen "Rand" (den gibt es eigentlich nicht,

Doch, der ist da, wo die Gravitation schwächer als die Temperatur ist
vR = ²(2M·G/r) = ²(2g·r) < vT = ²(2kB·T/m)
also g·r = M·G/r = kT/m
r = m·M·G/kT = 5086339206 m bei T=273 K

Hieraus ergäbe sich der Temperaturgradient mit höchstens
273/5086339206  K/m = 5.3673e-8 K/m
in 5 km Höhe also Δ.T = 0.000268 K
tatsächlich wurde jedoch die Temperatur kostant bis zum Rand angenommen, um diesen zu berechnen, bei Null K entweicht hingegen auch nichts mehr.

Dies ist die einzige Möglichkeit, ohne Treibhausgase Wärme zu verlieren, indem heiße Luft ins All entweicht. (vT > rR)

Steinzeit-Astronom schrieb:

der Fachbegriffe (Wärme) mit unklarer Bedeutung verwendet (Wärmetransport)

Mir scheint, Du verstehst nur Bahnhof.....was soll daran komisch sein, dass Energie (Q) transportiert wird?
Verstehst Du wenigstens, dass wärmere (Δ.T > 0) Luft mehr Wärme (Δ.Q > 0) enthält als kältere Luft? 

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

der Fachbegriffe (Wärme) mit unklarer Bedeutung verwendet (Wärmetransport)

Mir scheint, Du verstehst nur Bahnhof.....was soll daran komisch sein, dass Energie (Q) transportiert wird?

Du scheinst nicht gemerkt zu haben, dass sich meine Argumente gegen einen Gradienten nahe Null auf ein theoretisches Szenario ohne Treibhausgase beziehen.

Ohne darauf einzugehen zitierst du deine Aussage, dass bei einem Gradienten > 0 "die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen", und hältst mich für ignorant. Nicht vorhandene Treibhausgase strahlen rein gar nichts in den Weltraum ab, himmelherrgottkruzifixisternesakramentaberaunomol!

Daraus musste ich schließen, dass du vllt. mit Wärme und Wärmetransport etwas anderes meinst als üblich. Denkst du denn nicht mit? Sind dir meine Texte zu vllt. lang oder zu unverständlich?

Zu allem Überfluss verweist du noch auf deine Rechnung zum Entweichen der Materie in den Weltraum an einem hypothetischen Rand der Atmosphäre.

Sorry, aber diese diese Rechnung habe ich wirklich ignoriert. Ohne Treibhausgase ist schon hypothetisch und unmöglich genug, aber zu überlegen was mit der Atmosphäre in 5 Mio. km (!) Entfernung los wäre toppt das noch. Dort ist die Atmosphäre längst vom Mond umgerührt, vom Sonnenwind weggeblasen, von harter Strahlung zerlegt und weiß der Geier was alles.

Vielleicht willst du ja noch verraten warum ohne Treibhausgase jede vertikale Konvektion weitgehend zum Stillstand käme. So müsste es nämlich sein, wenn der Temperaturgradient verschwinden soll. Das wäre die einzige Möglichkeit.
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

Ohne darauf einzugehen zitierst du deine Aussage, dass bei einem Gradienten > 0 "die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen",

Ich sagte genau das Gegenteil.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Zu allem Überfluss verweist du noch auf deine Rechnung zum Entweichen der Materie in den Weltraum an einem hypothetischen Rand der Atmosphäre.

Wie jetzt, hast Du mich doch verstanden? Wie kommst du dann darauf ich hätte von Abstrahlung gesprochen?

Steinzeit-Astronom schrieb:

Dort ist die Atmosphäre längst vom Mond umgerührt, vom Sonnenwind weggeblasen, von harter Strahlung zerlegt und weiß der Geier was alles.

Na, dann verliert die Atmosphäre eben schon weiter unten an Materie und Energie. Dies ist jedenfalls die einzige Möglichkeit der Abkühlung.
Jedenfalls findet das nicht bei 10 km Höhe statt, sondern in viel größerer Höhe. Unsere Stratosphäre reicht bis ca 50 km, die Mesosphöre bis 90 km, die Thermosphäre bis knapp 200 km. Ohne Treibhausgase sollte die Atmosphäre etwa gleich groß werden? Das ist das Wesentliche für einen -und zwar allenfalls linearen- Temperaturgradienten. Ich gehe zwar davon aus, dass die Verluste am äußeren Rand kleiner sein könnten als die Erwärmung von unten, was zu einer noch konstanteren Temperatur führen würde. Denn wie ich berechnet habe, ist die Gravitation erst in 5 Mio km Höhe zu schwach, um das Gas bei einer Termperatur von 273 K noch sicher zu binden.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Sorry, aber diese diese Rechnung habe ich wirklich ignoriert.

Was hättest Du denn gesagt, wenn das Ergebnis 5 km gewesen wäre?
Du hast echt keinen Sinn für Physik. Siehst Du nicht wenigstens jetzt die Bedeutung der Rechnung?

Rainer Raisch schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Ohne darauf einzugehen zitierst du deine Aussage, dass bei einem Gradienten > 0 "die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen",

Ich sagte genau das Gegenteil.

Nein. Meine begründete Aussage war (übrigens von Anfang an), dass die Abstrahlung der Treibhausgase nicht die einzige Ursache für einen Temperaturgradienten >0 sein kann (was Gerd Ganteför aber sagt).

Um das zu begründen ging es immer nur um eine Atmosphäre, die mangels Treibhausgasen keine Wärme abstrahlt. Du hast mir dann Ignoranz vorgeworfen und folgendes von dir zitiert:

Rainer Raisch schrieb:

Allerdings setzt dies natürlich die Abkühlung der Luft voraus:
Die Hauptursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe ist die Erwärmung der unteren Luftschichten durch die von der Sonne aufgeheizte Erdoberfläche, während die oberen Luftschichten Wärme in den Weltraum abstrahlen. 

Abstrahlung aus der Atmosphäre ist praktisch deine einzige Begründung für einen Gradienten >0, auch noch fett und rot markiert. Genau dagegen argumentiere ich ja.

Einfach zu wiederholen, dass solche Abstrahlung die Hauptursache sei ist kein Argument gegen meine, sondern eine Ignoranz meiner Argumente deinerseits.

Rainer Raisch schrieb:

Unsere Stratosphäre reicht bis ca 50 km, die Mesosphöre bis 90 km, die Thermosphäre bis knapp 200 km. Ohne Treibhausgase sollte die Atmosphäre etwa gleich groß werden? Das ist das Wesentliche für einen -und zwar allenfalls linearen- Temperaturgradienten.

Wieso nicht? Willst du die Masse der Treibhausgase abziehen, so dass die Atmosphäre leichter wird und sich über auf 5 Mio. km erstreckt oder wie? Da komme ich wirklich nicht mit^^.

Dass der lineare Gradient bei -9,8 °C/km liegen müsste wurde bereits vorgerechnet und begründet.
Meine einfache Rechnung geht dann so:
Die Temperatur sei 253 K nahe der Oberfläche.
Es ergibt sich 0 K in 253/9,8 km Höhe, ganz grob im Kopf überschlagen etwa 26 km.
Da wären wir erst in der Stratosphäre.

Naja, dass das so nicht stimmt ist klar, z.B. ist die Grav.beschl. nicht konstant – aber das ist auch ganz egal.

Schließlich sind wir ja bei Aussage von Gerd Ganteför im Video mit seiner Begründung für tiefere Temperaturen auf einem Berg. Der höchste Berggipfel ist nur 8 km ü.d.M. Da wäre man noch weit entfernt vom Nullpunkt. Eine Tropopause würde sich nicht ergeben, und was in 20 km und höher los ist spielt doch keine Rolle. Unwichtige Details nenne ich sowas  .
Schließlich gibt es auch noch die Mesosphäre, Thermosphäre usw., wo wieder ganz andere Verhältnisse herrschen und ein anderer Gradient. So what?

Rainer Raisch schrieb:

Denn wie ich berechnet habe, ist die Gravitation erst in 5 Mio km Höhe zu schwach, um das Gas bei einer Termperatur von 273 K noch sicher zu binden.

Wie hast du denn berechnet, dass in solcher Höhe überhaupt noch etwas von der Atmosphäre rumlungern sollte? Wenn die Gravitation in so extremer Höhe das Gas noch halten kann, nahe dem absoluten Nullpunkt, wieso kann sie es jetzt nicht? Oder reicht die Atmosphäre heute so weit und womöglich weiter? Das kann doch gar nicht sein^^. Vielleicht stehe ich auf dem Schlauch, aber mir ist das sehr suspekt.

Rainer Raisch schrieb:

Was hättest Du denn gesagt, wenn das Ergebnis 5 km gewesen wäre?

Na "knapp daneben" hätte ich gesagt. Aber allemal besser als 5 Mio. km. Das ist doch absurd^^.

Rainer Raisch schrieb:

Du hast echt keinen Sinn für Physik. Siehst Du nicht wenigstens jetzt die Bedeutung der Rechnung?

Mit meinem fehlenden Sinn für Physik sehe ich die Bedeutung leider nicht, müsste raten wie du das meinst oder du müsstest sehr viel ausführlicher werden. 

Und du hast noch nichts dazu gesagt, warum Konvektion zum Stillstand kommen sollte ohne Treibhausgase. Es scheint du willst dich darum drücken. Eine plausible Begründung dafür wäre enorm hilfreich und würde alle Unklarheiten beseitigen. Aber vermutlich hast du keine. Mir fällt jedenfalls keine ein.

Es wurde alles gesagt, ich werde mich nicht mehr wiederholen.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Genau dagegen argumentiere ich ja.

Du solltest lieber Deine Abkühlung der Atmosphäre ohne Abstrahlung begründen, statt dies nur zu behaupten.