Niveau : L3
Semestre : S2, ECTS : 3
Responsable : Jean-Philippe Duvel
Autres enseignants : Un doctorant moniteur
Type d’enseignement : Cours / TD
Volume horaire : 30h cours/TD
Modalités de contrôle des connaissances : Examen écrit
Ce cours présente les bases théoriques et des applications de la thermodynamique de l’atmosphère.
Introduction à la théorie cinétique des gaz :
- Conservation de l’énergie (premier principe)
- Travail et chauffage
- Pression sur une paroi
- Distribution des vitesses de Maxwell-Boltzmann
- Le gaz parfait
- Mélange de gaz – Loi de Dalton
- Libre parcours moyen, taux de collision
- Équilibre thermodynamique local
- Origine de la décroissance de la pression avec z
Capacité thermique, Enthalpie et processus adiabatiques :
- Capacité thermique (Volume constant)
- Enthalpie
- Relation entre Cp et Cv
- Loi de Joule
- Chauffage et énergie interne
- Chauffage et enthalpie
- Aspect moléculaire de Cp et Cv
- Relation entre énergie interne et température
- l’équipartition de l’énergie
- Enthalpie de l’atmosphère (hydrostatique)
- Processus Adiabatiques pour un gaz parfait Relations de Poisson
- Processus adiabatiques
- Gradient adiabatique de température (air sec)
- Énergie statique sèche
- Flottabilité
- Stabilité statique de l’atmosphère sèche
Entropie :
- Second principe
- Entropie d’un gaz parfait
- Exemples de variation de l’entropie
- Réversibilité
- Stabilité de l’état d’un système
- Paradoxe de Gibbs
- Température potentielle
- Fréquence de Brunt-Väisälä
- Un modèle simple du climat
- Cycle de Carnot
- Une cellule convective
L’eau et ses changements de phase :
- Évaporation et condensation : des bilans
- Les mesures de la vapeur d’eau en météorologie
- Quelques exemples
- Clausius-Clapeyron
- Variation de l’enthalpie de vaporisation avec la température
- Point de rosée
- Condensation par mélange
- Équation d’état de van der Waals
- Énergie libre (fonction de Gibbs)
Humidité et nuages :
- Les nuages
- Eau précipitable
- Niveau de condensation
- Différentes températures pour différents usages
- Processus adiabatique isobare
- Thermomètre mouillé
- Température équivalente
- Température Virtuelle
- Température Potentielle Virtuelle
- Température potentielle équivalente (adiabatique et pseudo adiabatique)
- Gradient adiabatique de l’air saturé
- Température Potentielle pseudo-adiabatique du thermomètre mouillé
- Bases physiques des diagrammes Skew-T
Interprétation des radiosondages de l’atmosphère
Documents : Voir les supports visuels des cours
