L´atmosfera és la capa gasosa del planeta Terra. Està composada  per un 78% de  nitrogen (en forma molecular, N2), 21% d'oxigen (en forma molecular O2),  argó (Ar), diòxid de carboni (CO2) i quantitats molt petites de molts altres gasos. 

Repte experimenta. ¿De qué está compuesto el aire?

EXERCICI 1. Representa els percentatges anteriors sobre aquest cercle. Després pinta cada part d´un color i assenyala quin gas representa cada part.

Càlculs:

Ja sabem quina és la composició de l'atmosfera. Aquestes molècules formen part de l'aire que ens envolta, encara que no les veiem, així que...

La massa d'aire fa una força, el pes, però també exerceix una pressió. Força i pressió no són exactament el mateix! Pensem la diferència que hi ha entre fer la mateixa força al damunt de 2 objectes que tenen una superfície diferent:

EXERCICI 3. Agafa un llapis de color blau i pinta -fluixet- tota la columna d´aire representada al dibuix. Torna a fer una passada amb el llapis de color blau a tota la columna, excepte la capa més externa. Repeteix deixant ara sense pintar les dues capes més externes, després les 3 últimes i finalment repassa només la troposfera.

El color representa la densitat i pressió de l´aire. A la part baixa de l´atmosfera  hi ha més molècules per unitat de volum que a la part alta, per tant la densitat és major. A més, quant més gran és la columna d´aire , més força fa sobre una superfície, és a dir fa més pressió.

La temperatura de l'aire

La temperatura de l´atmosfera és conseqüència de l´escalfament que produeixen algunes radiacions solars (només d´algunes, ja que n´hi ha moltes altres radiacions!). 

En el S.I. la unitat de temperatura és el kelvin (K), encara que aquí fem servir els graus centígrads (ºC). 

A UK i USA s´utilitzen els graus Fahrenheit (ºF).

A més temperatura, les molècules que formen una substància es mouen més ràpidament. Pensem en les molècules d´H2O, poden estar en estat sòl·lid (gel), líquid (aigua) o gasós (vapor d´aigua). Les molècules de vapor d´aigua es mouen més ràpidament que en les d´aigua líquida, i aquestes es mouen més ràpidament que les molècules de gel.

La sensació tèrmica no momés depèn de la temperatura, també de la humitat, el vent, etc. És per aquest motiu que de vegades parlem de “temperatura de xafogor”, “temperatura de sensación”, “real feel”.

EXERCICI 4. Investiga quina temperatura hi ha ara a Tarragona t i quina és la temperatura de xafogor (pots utilitzar el mòbil, p.ex. l´aplicació AccuWeather). A què creus que són degudes les diferències entre la temperatura real i la de xafogor? Si no en saps les causes, descriu quin temps fa (sol/núvol, vent, humitat..)

Al S.I. la unitat de densitat és kg/m3, equivalent a mg/cm3.

EXERCICI 5. Dibuixa 2 cubs de la mateixa mida, d'1 cm de costat. Aquests cubs representaran 2 volums iguals d'aire,  d´1 cm3cadascun d'ells.  

Al primer cub dibuixa 2 boletes  i al segon 4 boletes de la mateixa mida. Imaginem que cada boleta té una massa d´1g. Escriu al costat de cada quadrat la densitat que tindrien aquests 2 volums d'aire 

5b. Ara representa una densitat de 1 g/cm3 .

5c. ACTIVITAT VOLUNTÀRIA PER PUJAR NOTA. Ara calcula la densitat en aquests casos:

a) 4 grams d´aire en un volum de 1,5 cm3 .

b) 1,2 kg de patates en una caixa de 0,5 m3 .

c) 400 g d´aire en un recipient de 0,024 m3 .

EXERCICI 6. Què pesa més 1kg de ferro o 1kg de palla?

Per què?

Quin paràmentre és diferent en 1kg de ferro i 1kg de palla?

La humitat de l'aire

L´aire  sempre conté una determinada quantitat de vapor d´aigua. En diem humitat absoluta i s´expressa en g/m3.   

EXERCICI 7. Dibuixa un cub que representarà un volum d´1 m3 . Representa 4 boletes de la mateixa mida, cada bola representa 1 g de massa de vapor d´aigua. La humitat absoluta d´aquest aire és per tant de  4g/m3 .

7b. Ara calcula  quina és la humitat absoluta en aquests casos:

1r dibuix:

2n dibuix:

3r dibuix:

Un volum d´aire només pot contenir una determinada quantitat de vapor d´aigua. Aquesta quantitat màxima depèn de la temperatura!!!

Això fa que en meteorologia sigui més útil parlar d´humitat relativa en comptes d´humitat absoluta.

La humitat relativa és la quantitat de vapor d´aigua que hi ha en un volum d´aire respecte del total màxim que hi pot contenir... i multiplicat per 100  per tal de convertir-lo en un percentatge.

Anem a entendre millor això amb un dibuix:

1r cas. Aire fred que contè 1 g/m3 de vapor d´aigua. Posem que el màxim d´humitat que hi pot contenir és de 2g/m3 

               1

   HR=  ------ · 100 = 50%

               2

2n cas. Aire calent que contè 2 g/m3 de vapor d´aigua. Posem que el màxim d´humitat que hi pot contenir és de 4g/m3 

               2

   HR=  ------ · 100 = 50%

               4

En els dos casos la humitat relativa és del 50% però, com veus, la quantitat total de vapor d´aigua és diferent.

EXERCICI 8. Utilitzant cubs de la mateixa mida que representen un volum d´1 m3 d´aire, representa: una humitat relativa del 25%, del 75% i del 100%

Quan s´arriba al 100% d´humitat relativa l´aire està saturat.. ja no hi cap més vapor d´aigua!!

A partir d´aquest valor el vapor d´aigua començarà a condensar i es formarà aigua líquida.

Relació entre diferents paràmetres

Ja hem vist que un volum d´aire es caracteritza per la seva temperatura, pressió i densitat. Ara veurem com un factor pot influir en un altre.

L´aire fred és més dens que l´aire calent. Això fa que pesi més i, per tant, té tendència a baixar . L´aire calent és més lleuger i té tendència a pujar.

Podem comprovar que l´aire fred pesa més: quan la calefacció ja funciona,  obre una mica (1 pam més o menys) la porta de la classe. Posa la mà a la part inferior i després a la part superior. Que notes?