ATMOSPHÈREThermodynamique

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La thermodynamique atmosphérique est une branche de la physique qui étudie le comportement de l'atmosphère à la suite de transferts ou de transformations d’énergie, et permet d’expliquer les phénomènes météorologiques qui en découlent.

La Terre reçoit en effet de grandes quantités d’énergie solaire, inégalement réparties ; l’atmosphère, comme l’océan, participe à une redistribution globale de cet apport d’énergie sans laquelle la température des régions équatoriales et tropicales serait insoutenable et les régions polaires totalement glacées. L’atmosphère terrestre est principalement un mélange de gaz comme le diazote (N2), le dioxygène (O2), la vapeur d’eau (H2O), ou l’argon (Ar), auquel s’ajoute un certain nombre de particules liquides (embruns, gouttelettes de nuage, gouttes de bruine ou de pluie…) ou solides (poussières, cristaux de glace, flocons de neige, grêlons…). Son comportement thermodynamique est plus particulièrement marqué par ses échanges d’énergie avec la surface terrestre et par la présence de molécules d’eau, dont les changements d’état en libérant, ou en absorbant, de fortes quantités de chaleur sont déterminants dans sa dynamique et dans la formation des météores.

L’atmosphère n’étant pas un système homogène, l’application des lois fondamentales de la thermodynamique impose une démarche classiquement analytique dans laquelle sont identifiés les domaines auxquels les lois s’appliquent directement, les interactions de ces sous-ensembles avec leur environnement, puis leur introduction dans un paysage thermodynamique, énergétique, plus vaste.

L’atmosphère : un mélange d’air sec et de vapeur d’eau

En météorologie, pour réduire le nombre de paramètres à considérer et pour tenir compte des particularités associées au comportement des molécules d’eau, l'air est considéré comme un mélange de deux gaz : d’un côté la vapeur d'eau et de l’autre l'air sec qui contient t [...]


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Structure verticale de l’atmosphère

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Diagramme des états de l’eau

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Échanges d’énergie associés aux changements d’état de l’eau

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Cellules de convection de Bénard

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Jean-Pierre CHALON, « ATMOSPHÈRE - Thermodynamique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-thermodynamique/