Evaporação: Definição e Estimativa
Leia este artigo para aprender sobre a definição e estimativa de evaporação.
Definição:
Evaporação é o processo durante o qual a água é mudada do estado líquido ou sólido para o vapor através da transferência de energia térmica. O processo de evaporação da água é um dos componentes básicos do ciclo hidrológico e consiste na fase em que a precipitação atingindo a superfície da Terra é devolvida à atmosfera na forma de vapor.
Existem três tipos de processos de evaporação, a saber:
Eu. Evaporação de superfícies de água livre (por exemplo, reservatórios, córregos e lagoas e lagos);
ii. Evaporação de superfícies terrestres; e
iii. Evaporação da cobertura vegetal (isto é, transpiração).
A evaporação é um processo de difusão no qual o vapor é transferido das superfícies naturais da Terra para a atmosfera. Existem dois requisitos essenciais para a evaporação.
Eles são:
Eu. Disponibilidade de fonte de energia térmica para vaporizar a água. Para vaporização, independentemente da superfície de onde a evaporação está ocorrendo, é necessária uma troca de 590 calorias por grama de água evaporada a 20 ° C. A fonte de energia térmica pode ser da radiação solar ou do ar que sopra sobre a superfície ou de dentro da superfície subjacente.
ii. Existência de gradiente de concentração de vapor entre a superfície de evaporação e o ar circundante. A evaporação só pode ocorrer se a concentração de vapor na superfície de evaporação for maior que a presente no ar sobrejacente.
Estimativa de Evaporação da Superfície da Água Livre:
A mudança de estado da água para o vapor ocorre quando algumas moléculas no corpo da água atingem energia cinética suficiente para alcançar o ar acima. Este movimento de moléculas (vapor aquoso) através da superfície da água produz uma pressão e é chamado de pressão de vapor.
Algumas das moléculas que escapam do corpo de água caem na água à medida que o vapor aquoso é condensado. Assim, a evaporação e a condensação na superfície da água são processos contínuos. Quando o número de moléculas que deixam o corpo de água como vapor é igual ao número que recua após a condensação, diz-se que uma condição de saturação alcança.
Indica um estado de equilíbrio entre a pressão exercida pelas moléculas que escapam e a pressão da atmosfera circundante. É assim claro que a evaporação será mais do que a condensação se o espaço acima da superfície da água não estiver saturado. Em suma, a evaporação é uma função da diferença entre a pressão de vapor do corpo de água e a pressão de vapor do ar acima.
Dalton (em 1802) mostrou que sob certas condições:
E α (e s - e d )
ou E = (e s - e d ) Ѱ
Onde E é a evaporação
e s é a pressão de vapor saturado à temperatura da superfície de evaporação (mm Hg)
e d é a pressão de vapor de saturação na temperatura do ponto de orvalho (mm Hg).
e Ѱ é um fator de vento.
Várias equações empíricas para estimar a evaporação foram desenvolvidas com base na lei de Dalton. Alguns deles são mencionados abaixo. (Pode-se notar que essas equações estão em unidades FPS).
(i) Fórmula de Meyer (desenvolvida em 1915):
E = c (e s - e d ) Ѱ
Onde E é taxa de evaporação em polegadas por 30 dias mês
c é uma constante = 11 para grandes corpos d'água profundos e
= 15 para pequenos corpos d'água rasos
e s é a pressão máxima de vapor em polegadas de Hg.
(i) Correspondente à temperatura média mensal do ar para massas de água pequenas e rasas, e
(ii) Corresponde à temperatura da água para massas de água grandes e profundas.
e d é a pressão real de vapor no ar em polegadas de Hg.
(i) Com base na temperatura média do ar mensal e umidade relativa para corpos de água pequenos e rasos, e
(ii) Com base em informações sobre 30 pés acima da superfície da água para corpos d'água grandes e profundos.
Ѱ é um fator de vento = (1 + 0.1 ω)
ω é a velocidade média mensal do vento em mph a cerca de 30 pés acima da superfície da água.
ii) Fórmula Rohwer (desenvolvida em 1931):
E = 0, 771 (1, 465 - 0, 0186 B) Ѱ (e s - e d )
Ele considerou o efeito da pressão atmosférica e introduziu um fator (1, 465 - 0, 0186 B)
Na equação acima
Ѱ = 0, 44 + 0, 118 ω
Nessa equação
E é a taxa de evaporação em polegadas por dia.
B é a leitura barométrica média em polegadas de mercúrio (Hg) a 32 ° F.
e s é a pressão máxima de vapor em polegadas de Hg.
e d é a pressão de vapor real no ar com base na temperatura média mensal do ar e na umidade relativa em polegadas de Hg.
ω é a velocidade média mensal do vento em mph.
(iii) Fórmula Christiansen (são unidades métricas):
E p = 0, 473 R. C t . C w . Cs. C e . C m
onde E p é perda de evaporação em mm
R é a radiação extraterrestre em mm (o valor de R varia com a latitude e também mês a mês).
C m é um coeficiente que representa a evaporação como média para o mês.
Ct, Cw, Ch, Cs e C e são coeficientes de temperatura, velocidade do vento, umidade relativa, porcentagem de insolação e elevação, todos expressos nas mesmas unidades que E p . Para calcular os valores de vários coeficientes, Christiansen deu expressões separadas. As expressões são complicadas e não estão dentro do escopo do estudo.
Limitações das equações empíricas:
As equações acima sofrem das seguintes limitações:
(i) A aplicação dessas equações é difícil porque pode não ser possível obter as informações necessárias para sua solução nos locais desejados.
(ii) A maioria das quantidades utilizadas são valores médios baseados em médias mensais, enquanto que na prática a evaporação depende da situação real em diferentes momentos.
Evaporação de Superfícies de Solo:
A mecânica de evaporação das superfícies do solo é similar em princípio àquela observada para a evaporação das superfícies da água. Além disso, as moléculas de escape de vapor de água do solo têm que superar a resistência devido à atração das partículas do solo pela água.
Os mesmos fatores que afetam a evaporação da superfície da água livre também afetam a evaporação da superfície da terra, no entanto, a diferença que existe é devido ao grau de umidade da superfície da terra. A taxa de evaporação de solos saturados é quase idêntica à taxa de evaporação da superfície da água livre.
Quando o teor de umidade do solo da superfície se torna menor, a perda de umidade por evaporação diminui e quando se torna bastante baixa, a evaporação praticamente cessa. Observa-se que a evaporação da superfície do solo continuará enquanto a camada superficial do solo disser 10 cm para o solo argiloso e 20 cm para o solo arenoso permanecer úmida. A evaporação da superfície do solo pode ser medida por lisímetro.
