Atmosphäre ohne Treibhausgase

Mondlicht2 schrieb:

keine klare Abgrenzungen existieren.

In der Realität gibt es diverse Definitionsversuche zB für das Ende des Sonnensystems etc. Hier geht es aber um eine idealisierte ungestörte Modellvorstellung.
Und natürlich ist vT nur die "wahrscheinlichste also häufigste Teilchengeschwindigkeit", man könnte aber auch den Mittelwert (mittlere Teilchengeschwindigkeit) oder das Geometrische Mittel (effektive Fließgeschwindigkeit) ansetzen etc.

Hier geht es jedoch darum, welcher Druck durch die Atmosphäre erzeugt wird, und jenseits der Wirkung der Gravitation leisten die Teilchen dann keinen Beitrag mehr. Ob diese Grenze nun exakt bei 5,4 Mio km liegt, ist egal, es geht um die Größenordnung, der Beitrag zum Druck ist in dieser Entfernung sehr gering und darf mit Null angesetzt werden.

Rainer Raisch schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

keine klare Abgrenzungen existieren.

In der Realität gibt es diverse Definitionsversuche zB für das Ende des Sonnensystems etc. Hier geht es aber um eine idealisierte ungestörte Modellvorstellung.
Und natürlich ist vT nur die "wahrscheinlichste also häufigste Teilchengeschwindigkeit", man könnte aber auch den Mittelwert (mittlere Teilchengeschwindigkeit) oder das Geometrische Mittel (effektive Fließgeschwindigkeit) ansetzen etc.

Hier geht es jedoch darum, welcher Druck durch die Atmosphäre erzeugt wird, und jenseits der Wirkung der Gravitation leisten die Teilchen dann keinen Beitrag mehr. Ob diese Grenze nun exakt bei 5,4 Mio km liegt, ist egal, es geht um die Größenordnung, der Beitrag zum Druck ist in dieser Entfernung sehr gering und darf mit Null angesetzt werden.
 

Klar, stimmt, dachte ich mir, ich wollte es dennoch gesagt haben, haha.

Mondlicht2 schrieb:

... 
Wenn nun ein Luftpaket aufsteigt, dehnt es sich wegen des niedrigeren Drucks aus. Bei dieser Expansion verrichtet es Arbeit (p dV) → seine innere Energie sinkt → es kühlt ab. Umgekehrt: Ein absinkendes Luftpaket wird zusammengedrückt, es wird dichter und wärmer. Genau aus diesem Prozess ergibt sich ja der adiabatische Temperaturgradient (ca. 9,8 K/km für trockene Luft).
 

Der (feucht) adiabatische Temperaturgradient ist aber nur ein theoretischer Grenz-Wert.
Er ist keine Ursache.
Er stellt sich auch nur ein, wenn es sowohl eine Wärmequelle (Erdboden) wie auch eine Wärmesenke
(Treibhausgase) in oder an der Atmosphäre gibt.
Fehlt eines von beiden, ist der reale Temperaturgradient 0.
Offensichtlicht haben Sie meinen Beitrag
umwelt-wissenschaft.de/forum/naturwissen...foer?start=180#10922
und das darin enthaltene Zitat nicht verstanden.
Wo klemmts?

 

Mondlicht2 schrieb:

Dass es „normalerweise“ oben kälter ist, hängt tatsächlich nicht nur an einem einzelnen Mechanismus wie Ganteför oder du als „Schlüssel“ beschreiben, Treibhausgase bzw. Gravitation, sondern an einem Zusammenspiel von zig Faktoren in einem komplizierten chaotisch dynamisch offenen System wie: Adiabatischer Temperaturgradient, Strahlungshaushalt, Wasserdampf & Kondensation. Dynamik & Turbulenz…
 

Thermodynamik ist Teilgebiet der Physik und kein Mechanismus.
Die Hauptsätze der Thermodynamik verlangen zur Aufrechterhaltung einer Temperaturdifferenz
in einem Gas, das Vorhandensein von mindestens einer Wärmequelle und mindestens einer Wärmesenke.
Fehlt eines von beiden, kann keine dauerhafte Temperaturdifferenz aufrecht erhalten bleiben.
Dann wäre es auf den Bergen genauso kalt oder warm wie auf Meereshöhe.
Wo klemmts?
 

Rainer Raisch schrieb:

hmpf schrieb:

Eine konstante vertikale Dichte kann sich auch bei angenommener konstanter Gravitationskraft nicht einstellen.
Der Druck am Boden wäre sonst auch unendlich hoch.

Nicht ganz.
Die Atmosphäre endet spätestens dort, wo die Entweichgeschwindigkeit vR < vT unter die Teilchengeschwindigkeit sinkt.
r = M·G/(Rx·T) = 5445376848 m bei T = -18°C

Die Dichte ergibt sich dann wohl aus dem zur Verfügung stehenden Material. Der Druck am Boden sollte sich also nicht ändern gegenüber heute.

Nun müsste allerdings noch die Veränderung von g berücksichtigt werden.

 

Die Änderung der Gravitationsfeldstärke wird dadurch berücksichtigt, dass man den Druck am Erdboden
und die Dichte der Luft dort bestimmt.
Bei konstanter Dichte ergäbe sich daraus eine Dicke der Atmosphäre von ca. 8 km.
Nur hat dies mit der realen Atmosphäre fast nichts zu tun.
Ich benutze diese Atmosphärendicke nur bei der Berechnung des Absorptionsspektrums z.B. der
15 µm-CO2-Absoptionsbande mittels der öffentlich zugänglichen HITRAN-Datenbank:

 

hmpf schrieb:

Mondlicht2 schrieb:

Dass es „normalerweise“ oben kälter ist, hängt tatsächlich nicht nur an einem einzelnen Mechanismus wie Ganteför oder du als „Schlüssel“ beschreiben, Treibhausgase bzw. Gravitation, sondern an einem Zusammenspiel von zig Faktoren in einem komplizierten chaotisch dynamisch offenen System wie: Adiabatischer Temperaturgradient, Strahlungshaushalt, Wasserdampf & Kondensation. Dynamik & Turbulenz…

 

Thermodynamik ist Teilgebiet der Physik und kein Mechanismus.
Die Hauptsätze der Thermodynamik verlangen zur Aufrechterhaltung einer Temperaturdifferenz
in einem Gas, das Vorhandensein von mindestens einer Wärmequelle und mindestens einer Wärmesenke.
Fehlt eines von beiden, kann keine dauerhafte Temperaturdifferenz aufrecht erhalten bleiben.
Dann wäre es auf den Bergen genauso kalt oder warm wie auf Meereshöhe.
Wo klemmts?

 

Wir sind nicht bis in jede Einzelheit einer Meinung. Das ist okay. Meine Quellen sind eindeutig und aktuell, ich muss nichts korrigieren, Sie verstehen meine Quellenauszüge anscheinend nicht, was ich nicht nötig hätte zu behaupten, wenn Sie es nicht fortwährend täten, deshalb heute, abschließend, kurz:

Ein abgeschlossenes Gas würde sich nach kurzer Zeit angleichen, ja, aber die reale Atmosphäre ist kein geschlossenes System. Quelle und Senke sind vorhanden, deshalb sind Temperaturunterschiede physikalisch erklärbar und stabil.

Die Atmosphäre ist ein offenes System mit Energiequelle (Sonne) und Energiesenke (All).
Deshalb entsteht der Temperaturgradient ganz selbstverständlich aus Gravitation und Thermodynamik.

Ja, die Hauptsätze gelten immer aber die Atmosphäre erfüllt die Bedingung von Wärmequelle (Sonne) und Wärmesenke (All) wie schon erwähnt. Deshalb ist ein vertikaler Temperaturgradient physikalisch plausibel und sogar zwingend.

Der Temperaturabfall ergibt sich direkt aus dem adiabatischen Temperaturgradienten unter Schwereeinfluss. Das ist keine Einzelursache, sondern ein Ergebnis des ganzen Systems.

Ich schrieb, Thermodynamik ist ein Mechanismus?
Mechanismus nannte ich als Metapher, verstehst du, ein bildliches Wort.
>>>
Dass es in der Höhe kälter ist, ergibt sich aus einem Zusammenspiel mehrerer Prozesse in einem offenen System wie der Atmosphäre: Energiezufuhr durch die Sonne, Abgabe ins All, adiabatischer Temperaturgradient, Strahlungshaushalt, Kondensation usw.

Der adiabatische Temperaturgradient ergibt sich direkt aus der Thermodynamik unter Schwereeinfluss – das ist kein Zusatzfaktor, sondern die zentrale Erklärung.

Wir müssen dabei nicht jedes Wort auf die Goldwaage legen – ich denke, ich habe meine Sicht dazu nun ausreichend dargestellt.

Wo klemmt's?
 

hmpf schrieb:

Die Hauptsätze der Thermodynamik verlangen zur Aufrechterhaltung einer Temperaturdifferenz in einem Gas, das Vorhandensein von mindestens einer Wärmequelle und mindestens einer Wärmesenke.

Das stimmt so nicht! Es gilt nur für einen Wärmefluss von warm nach kalt.

Clausius-Formulierung des 2. Hauptsatzes: "Wärme kann nicht einfach von kalt nach warm übertragen werden, ohne dass Arbeit von außen geleistet wird."

Bei der Adiabatik geschieht aber kein Wärmefluss. Stattdessen wird Energie "mechanisch" umverteilt:

Innere Energie => Volumenarbeit => potentielle Energie im Schwerefeld.

"Arbeit von außen" ist hier nicht nötig, weil kein verbotener Wärmefluss stattfindet.
Die Arbeit leistet das Paket selbst, indem es seine innere Energie dafür hergibt:

• Ein Luftpaket dehnt sich beim Aufsteigen aus, weil der Außendruck sinkt.
• Die Ausdehnung bedeutet: das Paket verrichtet Volumenarbeit gegen den Umgebungsdruck.
• Diese Arbeit muss irgendwoher kommen => sie wird aus der inneren Energie des Pakets genommen.
• Deshalb sinkt die Temperatur.

Wichtiger Unterschied:

• Wenn ich Wärme von kalt nach warm "pumpen" wollte, bräuchte ich von außen zugeführte Arbeit (z. B. Kühlschrank, Wärmepumpe).
• Wenn ein Luftpaket aufsteigt, braucht es keine externe Arbeit, weil es gar nicht versucht, Wärme "bergauf" zu schieben.
  Es wandelt nur eine Energieform in eine andere.

Bei einer adiabatischen Zustandsänderung wird keine Wärme übertragen. Die Temperaturänderung entsteht allein dadurch, dass innere Energie des Luftpakets in mechanische Arbeit (Expansion gegen den Außendruck) und potentielle Energie im Schwerefeld umgewandelt wird. Der 2. Hauptsatz wird dabei nicht verletzt, und es ist keine äußere Arbeit notwendig.

Aufstieg von Luft nach oben:

Ursache: Warmes Luftpaket befindet sich unten.
Eingebrachte Innere Energie (kinetisch) => wird genutzt, um Volumenarbeit gegen den Außendruck zu leisten => das Luftpaket gewinnt potentielle Energie im Schwerefeld.
Q = 0: keine Wärmeübertragung nötig.
Die Temperatur im Luftpaket sinkt, weil ein Teil der inneren Energie in andere Energieformen übergeht (pot. Energie durch Arbeit).
Folge: Kaltes Luftpaket befindet sich oben.

Abstieg von Luft nach unten:

Ursache: Kaltes Luftpaket befindet sich oben. 
Instabil mit wärmerer Luft unterhalb.=> Das Luftpaket verliert potentielle Energie im Schwerefeld.
Q = 0: keine Wärmeübertragung nötig.
Temperatur im Luftpaket steigt, weil andere Energieformen in innere Energie übergeht (kin. Energie durch Arbeit) .
Folge: Warmes Luftpaket befindet sich unten.

Fazit:
- Solange Konvektion nicht zum Erliegen kommt bleibt es so: Kalte Luft oben, warme Luft unten. => Die Temperatur wird nicht isotherm. 
- Konvektion kommt nicht zum Erliegen, weil es immer Temperaturunterschiede an der Oberfläche gibt, welche zu Konvektion führen.

Mondlicht2 schrieb:

...
Ein abgeschlossenes Gas würde sich nach kurzer Zeit angleichen, ja, aber die reale Atmosphäre ist kein geschlossenes System. Quelle und Senke sind vorhanden, deshalb sind Temperaturunterschiede physikalisch erklärbar und stabil.

Die Atmosphäre ist ein offenes System mit Energiequelle (Sonne) und Energiesenke (All).
Deshalb entsteht der Temperaturgradient ganz selbstverständlich aus Gravitation und Thermodynamik.
...

In Ihrer Traumwelt vielleicht.
Die Atmosphäre ist thermisch wunderbar durch das Vakuum des Weltalls isoliert.
Somit gäbe es ohne Treibhausgase keine Wärmesenke in oder an der Atmosphäre.
N2 und O2 strahlen nicht im IR-Bereich von 4 bis 50 µm.
Ohne Treibhausgase wäre es in der Atmosphäre überall genauso warm oder kalt wie am Erdboden.
Offensichtlich haben Sie das Wesentliche in meinem Beitrag
umwelt-wissenschaft.de/forum/naturwissen...foer?start=180#10922
nicht verstanden.
Warum fragen Sie nicht?
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

...
Fazit:
- Solange Konvektion nicht zum Erliegen kommt bleibt es so: Kalte Luft oben, warme Luft unten. => Die Temperatur wird nicht isotherm. 
- Konvektion kommt nicht zum Erliegen, weil es immer Temperaturunterschiede an der Oberfläche gibt, welche zu Konvektion führen.
 

In Ihrer Traumwelt vielleicht.
Die Atmosphäre ist thermisch wunderbar durch das Vakuum des Weltalls isoliert.
Somit gäbe es ohne Treibhausgase keine Wärmesenke in oder an der Atmosphäre.
N2 und O2 strahlen nicht im IR-Bereich von 4 bis 50 µm.
Ohne Treibhausgase wäre es in der Atmosphäre überall genauso warm oder kalt wie am Erdboden.
Offensichtlich haben Sie das Wesentliche in meinem Beitrag
umwelt-wissenschaft.de/forum/naturwissen...foer?start=180#10922
nicht verstanden.
Warum fragen Sie nicht?
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

...
Folge: Kaltes Luftpaket befindet sich oben.
...

Nochmal:
Das Luftpaket steigt nur soweit auf, solange es wärmer als seine Umgebung ist.
Das Luftpaket ist am Ende seines Aufstiegs nicht kälter als seine Umgebung!
Somit hat es der Umgebung keine Wärme entzogen.
Also ist die adiabatische Abkühlung beim Aufstieg nicht die Ursache für die Temperaturdifferenz in der Atmosphäre.
Ohne Treibhausgase gäbe es nicht einmal einen adiabatischen Aufstieg, denn der setzt ja erst ein,
wenn es bereists einen realen Temperaturgradienten gibt, der größer oder gleich dem errechneten feuchtadiabatischen Temperaturgradienten ist.
Offensichtlich haben Sie das Wesentliche in meinem Beitrag
umwelt-wissenschaft.de/forum/naturwissen...foer?start=180#10922
nicht verstanden.
Warum fragen Sie nicht?
 

hmpf schrieb:

Offensichtlich haben Sie das Wesentliche in meinem Beitrag [...] nicht verstanden. Warum fragen Sie nicht?

Verstanden habe ich, dass das "Wesetliche" innere Widersprüche und Strohmänner sind. Die verschwinden nicht durch sture Wiederholung. Die einzige Frage, die ich dazu hätte würde gegen die Netttiquette gemäß Foreneregel verstoßen, Kindchen .

Mondlicht2 schrieb:

...
Wiki Konvektion Wärmeübertragung

www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/...here%20Luftschichten .

 

Lesen Sie eigentlich was Sie zitieren?

Warme Luft steigt von unten auf, kühlt sich dabei ab und sinkt in der Höhe seitwärts wieder ab.
Dieser Prozess transportiert schnell und wirksam Wärme von der unteren Heizfläche in höhere Luftschichten.
Die Aufwärtsbewegung der Konvektionszelle, die in Form von einzelnen, in Bezug auf die Umgebungsluft
wärmeren bzw. weniger dichten Luftkörpern erfolgt, wird als Thermik bezeichnet.

Somit transportiert Konvektion nur Wärme von unten nach oben und baut damit die von den Treibhausgasen
geschaffene Temperaturdifferenz wieder ab. Konvektion erzeugt keine Temperaturdifferenz!
 

Steinzeit-Astronom schrieb:

hmpf schrieb:

Offensichtlich haben Sie das Wesentliche in meinem Beitrag [...] nicht verstanden. Warum fragen Sie nicht?

Verstanden habe ich, dass das "Wesetliche" innere Widersprüche und Strohmänner sind. Die verschwinden nicht durch sture Wiederholung. Die einzige Frage, die ich dazu hätte würde gegen die Netttiquette gemäß Foreneregel verstoßen, Kindchen .

 

Offensichtlich haben Sie nichts verstanden, sonst würden Sie ja einen vermeintlichen Widerspruch benennen können.
 

hmpf schrieb:

Offensichtlich haben Sie nichts verstanden, sonst würden Sie ja einen vermeintlichen Widerspruch benennen können.

Gegen deinen Gish-Galopp anzureden zahlt sich nicht aus. Was ich zu sagen habe ist gesagt.

Steinzeit-Astronom schrieb:

hmpf schrieb:

Offensichtlich haben Sie nichts verstanden, sonst würden Sie ja einen vermeintlichen Widerspruch benennen können.

Gegen deinen Gish-Galopp anzureden zahlt sich nicht aus. Was ich zu sagen habe ist gesagt.
 

Also wollen Sie hier nur hochstapeln. Offensichtlich trauen Sie sich ja nicht zu bezweifeln, dass sowohl mein
Wiki, der DWD und der gesunde Menschenverstand sagen, dass adiabatische Konvektionen keine
Temperaturdifferenzen erzeugen können, sondern diese nur abbauen können.
Das ist nämlich elementarste Thermodynamik.

 

hmpf schrieb:

Offensichtlich trauen Sie sich ja nicht zu bezweifeln, dass [...] dass adiabatische Konvektionen keine
Temperaturdifferenzen erzeugen können, sondern diese nur abbauen können. 

Das habe ich mich nicht nur getraut zu bezweifeln, sondern sogar zu widerlegen .

hmpf schrieb:

Also wollen Sie hier nur hochstapeln. Offensichtlich...

Offen sichtlich arbeitest du mit deinen wiederholten Angriffen ad hominem an deiner baldigen Sperrung. Da wünsche ich viel Erfolg.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das habe ich mich nicht nur getraut zu bezweifeln, sondern sogar zu widerlegen  ....
 

Sie haben gar nichts widerlegt!
Sie haben nur festgestellt, dass es in der Troposphäre aktuell oben kälter als unten ist.
Welchen physikalischen Grund das hat, ignorieren Sie.
Offensichtlich verwechseln Sie die Ursache (Kühlung durch Treibhausgase) mit deren Wirkung (Konvektion).
Also was ist an der Feststellung des DWD falsch?
www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/...here%20Luftschichten

Warme Luft steigt von unten auf, kühlt sich dabei ab und sinkt in der Höhe seitwärts wieder ab.
Dieser Prozess transportiert schnell und wirksam Wärme von der unteren Heizfläche in höhere Luftschichten.
Die Aufwärtsbewegung der Konvektionszelle, die in Form von einzelnen, in Bezug auf die Umgebungsluft
wärmeren bzw. weniger dichten Luftkörpern erfolgt, wird als Thermik bezeichnet.

 

Also nochmal für die etwas Langsameren hier:
Luft kühlt sich beim Aufstieg zwar ab, jedoch ist dies kein Grund für die Temperaturabnahme
mit der Höhe in der Atmosphäre.
Man stelle sich eine isotherme Atmosphäre vor, bei der es in jeder Höhe gleich warm ist.
Warum sollte da ein Luftpaket aufsteigen?
Wenn ein Luftpaket aufsteigt, dann wurde es von unten vom Erdboden, welcher sich durch die stärker
werdende Sonneneinstrahlung z.B. am Morgen erhitzt hat, erwärmt.
Dieses Luftpaket steigt aber nur solange auf, wie es wärmer als die Umgebungsluft ist.
Somit hat diese adiabatische Abkühlung des Luftpakets insgesamt weder das Luftpaket selbst noch
die Umgebungsluft abgekühlt.
Hat es jetzt geklingelt, dass Luftströmungen keine Wärmesenke darstellen können und deshalb nicht die
Ursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe in der Troposphäre sein können?
 

hmpf schrieb:

Steinzeit-Astronom schrieb:

Das habe ich mich nicht nur getraut zu bezweifeln, sondern sogar zu widerlegen  ....

Sie haben gar nichts widerlegt!
Sie haben nur festgestellt, dass es in der Troposphäre aktuell oben kälter als unten ist.

Ich habe ausführlich erklärt warum es so ist, und zwar nicht nur aktuell, sondern dauerhaft auch ohne Treibhausgase.

hmpf schrieb:

Welchen physikalischen Grund das hat, ignorieren Sie.

Nein. Den Grund erklärte ich ausführlich und nicht zum ersten mal.

hmpf schrieb:

Also was ist an der Feststellung des DWD falsch?
 

Das ist nicht falsch, erklärt aber nur populärwissenschaftlich einen Teilaspekt. Dass aufsteigende Luft wärmer als die aktuelle Umgebung ist bestreitet niemand. Eine Binsenweisheit, sonst würde sie ja nicht aufsteigen.

Also nochmal:

hmpf schrieb:

Also nochmal für die etwas Langsameren hier:
Luft kühlt sich beim Aufstieg zwar ab, jedoch ist dies kein Grund für die Temperaturabnahme
mit der Höhe in der Atmosphäre.
Man stelle sich eine isotherme Atmosphäre vor, bei der es in jeder Höhe gleich warm ist.
Warum sollte da ein Luftpaket aufsteigen?
Wenn ein Luftpaket aufsteigt, dann wurde es von unten vom Erdboden, welcher sich durch die stärker
werdende Sonneneinstrahlung z.B. am Morgen erhitzt hat, erwärmt.
Dieses Luftpaket steigt aber nur solange auf, wie es wärmer als die Umgebungsluft ist.
Somit hat diese adiabatische Abkühlung des Luftpakets insgesamt weder das Luftpaket selbst noch
die Umgebungsluft abgekühlt.
Hat es jetzt geklingelt, dass Luftströmungen keine Wärmesenke darstellen können und deshalb nicht die
Ursache für die Temperaturabnahme mit der Höhe in der Troposphäre sein können?