Température potentielle

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La température potentielle d'un fluide est celle qu'il aurait si on comprimait/détendait celui-ci adiabatiquement vers un niveau de pression standard. Cette notion est surtout utilisée en météorologie et en océanographie. Dans le cas de l'atmosphère, on effectue le calcul pour trouver la température qu'aurait la parcelle d'air à la pression de 1000 hPa, pression près de la normale à la surface de la Terre. Dans le cas de l'eau, on effectue le calcul pour trouver la température qu'aurait le volume d'eau à la surface.

Définition[modifier | modifier le code]

Météorologie[modifier | modifier le code]

\theta = T \left(\frac{P_{standard}}{p} \right)^\frac {R_a}{c_p}

Où : T est la température du fluide (en Kelvins) au niveau de pression p, R_a la constante des gaz parfaits pour l'air (qui correspond à  \frac {R} {M_a} avec R la constante universelle des gaz parfaits et M_a la masse molaire de l'air) et c_p la chaleur massique à pression constante de l'air.

Et on utilise \frac {R_a}{c_p}= \frac{2}{7} = 0.286

Le rapport  \frac {c_p}{R_a} =  \frac {7}{2}=1/0.286 est justifié par l'analyse des degrés de liberté d'un gaz parfait diatomique en physique statistique.

Océanographie[modifier | modifier le code]

Dans le cas de l'eau, l'équation se complique du fait de la variation de salinité. On la définit comme :

\Theta_{(S,T,p)} = \int\limits_{p}^{P_{surface}} \left[ \frac {\delta T}{\delta p} \right]_{adiabatique} d p

T est la température, p la pression et S la salinité. La variation de T avec la pression est calculé par selon une courbe expérimentale appelée algorithme de Bryden[1],[2].

Usage[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Analyse isentropique.

Le concept de température potentielle permet de comparer des parcelles d'air venant de différentes hauteurs dans la masse d'air. Cet méthode est appelé analyse isentropique[3].

Ceci donne une mesure de l'instabilité thermique de l'air[4] :

  • Si \theta diminue avec l'altitude, on a une masse d'air instable
  • Si \theta reste le même avec l'altitude, on a une masse d'air neutre
  • Si \theta augmente avec l'altitude, on a une masse d'air stable.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • M K Yau et R.R. Rogers, Short Course in Cloud Physics, Third Edition, publié par Butterworth-Heinemann, 1er janvier, 1989, 304 pages. EAN 9780750632157 ISBN 0-7506-3215-1
  • J.V. Iribarne et W.L. Godson, Atmospheric Thermodynamics, publié par D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Pays-Bas, 1973, 222 pages

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (fr) « Température et densité de l'eau de mer », Institut des sciences et de l'ingénieur de Toulon et du Var (consulté le 2008-09-08)
  2. (fr) Gérard Copin-Montégut et Serge Dallot, « Traitement des données hydrologiques de base », Physique et chimie marines, Observatoire océanique de Villefranche-sur-Mer (consulté le 2008-09-08)[PDF]
  3. Organisation météorologique mondiale, « Analyse isentropique », sur Eumetcal (consulté le 11 avril 2014)
  4. (en) James T. Moore, « Isentropic Analysis » [ppt], sur NOAA (consulté le 12 juin 2014)