Hoeveel gram waterdruppels per m3 bevat een wolk ongeveer?

[jkien]

Hoeveel gram waterdruppels per m³ bevat een wolk ongeveer? Is dat van invloed op de luchtdruk onder de wolk?

[shimmy]

De hoeveelheid waterdruppels per m3 wolk varieert heel sterk. Het is afhankelijk van het type wolk (convectief of niet), temperatuur (waterdruppels worden vervangen door ijskristallen en vise versa) en hoogte (druk) van de wolk . Ik heb een tabelletje waaruit blijkt dat de hoeveelheid vloeibaar water kan varieren van niks tot zeker 25 gr/m3.

Er zullen zeker veranderde drukken kunnen heerzen onder wolken, maar ik denk niet om de reden waar jij op doelt. Waar doel je op?

Een wolk kan een ingewikkeld stukje atmosfeer zijn. Hij ontstaat niet voor niets op een bepaalde plek, en het vergt bepaalde ingredienten om een wolk in stand te houden (bijvoorbeeld convectie). Dat kan dus al alles met lokale drukverschillen te maken hebben. Als hij eenmaal is ontstaan kan hij grote invloed hebben op de nabije omgeving en dus ook de druk.

[jkien]

Ik heb een tabelletje waaruit blijkt dat de hoeveelheid vloeibaar water kan varieren van niks tot zeker 25 gr/m3.

Er zullen zeker veranderde drukken kunnen heerzen onder wolken, maar ik denk niet om de reden waar jij op doelt. Waar doel je op?

Mijn gedachte was dat de luchtdruk gelijk is aan het gewicht van de luchtkolom boven 1 m² grondoppervlak. Daar zou ik het gewicht van regendruppels bij willen optellen, maar ik twijfelde daarover. Mits de valweg van de regendruppels lang genoeg is voor het bereiken van een eenparige eindsnelheid, vermoedelijk.

[shimmy]

Druppels in de wolk vallen inderdaad naar beneden, maar vergeet niet dat in de meeste wolken de lucht zich omhoog verplaatst. Deze opwaartse beweging is juist het bestaansrecht van de wolk. Zo weet hij zijn druppels vast te houden of steeds nieuwe te creeren. De rede dat de lucht stijgt is extern, bijvoorbeeld opstuwing tegen een front.

Ik zou me voor kunnen stellen dat de druppels theoretisch voor een stijg weerstand zorgen voor de lucht en zo de druk verhogen maar weet zelf niet of dit zo is. Het zal in elk geval niet zo simpel zijn dat : de luchtdruk gelijk is aan het gewicht van de luchtkolom boven 1 m2 grondoppervlak.

[DePurpereWolf]

Hier is een goede link over dit onderwerp:

http://www.scientificamerican.com/article....ouds-float-when

[jkien]

Goed, in de wolk is de massa van de druppels gering t.o.v. de massa van de lucht, het is dus meer een theoretische oefening.

Tweede vraag: wat is de druk die de regen uitoefent op een weegschaal die in de regen staat? Stel dat de druppels hun snelheid v bij de botsing volledig verliezen. Het oppervlak van de weegschaal is A.

p = F/A

F = Δ(mv)/Δt = vΔm/Δt

Δm = ρ·A·Δh

dus p = ρ·v·Δh/Δt

Bij zware regen is Δh/Δt = 50 mm per uur = 0.014 mm/s en v = 10 m/s, dus p = 0.14 Pa. Dat is ook al zo weinig ...

[DePurpereWolf]

Je kunt in je vergelijkingen niet differentieren naar tijd en dan snelheid constant houden.

\(F = m \frac{\Delta v}{\Delta t}\)

delta v is verandering in snelheid, dat is dus 10 m/s

delta t is een beetje moeilijker, als een druppel 5 mm is, is een aanname dat de botsing 0.005/10 s duurt

Invullen geeft dan

\(F = \frac{4}{3} \pi r^3 \rho \cdot \frac{v}{r/v} \)

\(F = \frac{4}{3} \pi 0.005^2 \rho \cdot 10^2\)

= 3.3N per druppel

http://hypertextbook.com/facts/2007/EvanKaplan.shtml

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/impulse.html#c3

[jkien]

Je kunt in je vergelijkingen niet differentieren naar tijd en dan snelheid constant houden.

Ik differentieerde niet, en jij wilt een andere grootheid berekenen dan de druk. Verwarrend is dat we Δt in principe verschillend hebben gedefinieerd (en daardoor ook F). Om het hier recht te breien zonder alles te herdefinieren beschouw ik een bijzonder geval, namelijk dat het weegschaaloppervlak A zo groot is dat de botsingstijd Δt gelijk is aan de druppelperiode T (het omgekeerde van de druppelfrequentie op de weegschaal, T = 1/f).

Wat is de druk die de regen uitoefent op een weegschaal die in de regen staat? Stel dat de druppels hun snelheid v bij de botsing volledig verliezen. Het oppervlak van de weegschaal is A.

Toegevoegd:

w = volume van een regendruppel

Δh = w/A, dus Δh/Δt is de regenintensiteit (in de meteorologie vaak in mm/uur)

Δt = T

p = F/A

F = Δ(mv)/Δt = mv/Δt (hier is Δm vervangen door m, de massa van een druppel. F is de gemiddelde kracht tijdens de botsing)

m = ρ·A·Δh

dus p = ρ·v·Δh/Δt

Bij zware regen is de regenintensiteit Δh/Δt = 50 mm per uur = 0.014 mm/s en v = 10 m/s, dus p = 0.14 Pa.

\(F = m \frac{\Delta v}{\Delta t}\)

delta v is verandering in snelheid, dat is dus 10 m/s

delta t is een beetje moeilijker, als een druppeldiameter 5 mm is, is een aanname dat de botsing 0.005/10 s duurt

Invullen geeft dan

\(F = \frac{4}{3} \pi r^3 \rho \cdot \frac{v}{r/v} \)

\(F = \frac{4}{3}\pi 0.0025^{2} \rho \cdot 10^{2}\)

(straal = halve diameter, en een LaTex-correctie)

= 0.87 N per druppel

Voor die berekening van de kracht op een druppel zijn inderdaad extra gegevens nodig: de druppelvorm (bolvormig), de druppeldiameter d=5 mm (zodat m = 0,000065 kg), en de schatting dat Δt = d/v = 0,0005 s. Met die gegevens leveren mijn formules ongeveer hetzelfde op als jouw berekening: F = mv/Δt = 0,000065·10/0.0005 = 1,3 N.

(Mijn F is 50% groter dan jouw F doordat mijn eerste formules geen bolvormige druppels veronderstellen).