Thermikblase: Frage an die Fachwelt und die, die es noch werden will

[Stefan Hörmann]

Re: Die Ablösung der Ablösung

Hallo Volker,

..wenn wir jetzt aber in die Quanten-Physik reinrutschen, dann muß ich auch passen. Aber bis zur Heisenbergschen-Unschärferlation (die besagt, dass es einen Punkt gibt, bei dem man durch genaueres Hinschauen nicht mehr genauere, sondern nur ungenauere Bilder bekommt) komm ich noch mit. Also lieber ein handhabbares Modell mit Macken, als letztendlich doch mit Achselzucken dazustehen.

Stimmt! Ich habe die letzten Tage zig Stunden damit verbracht, im Netz nach noch mehr Input zu suchen. Entweder die Texte setzen erst dann an, wenn unsere Warmluftblase schon längst behoben hat, oder sie setzen bei der Thermodynamik an, was hier niemanden interessieren würde. Diese Art von Scripten sind z.B. zu 50% mit Formel gebaut wo ich null Plan von hab.

Bleiben wir bei den für uns interessanten und leicht veranschaulichbaren Gegenständen in den Diskusionen. Wie so oft fordert ne Überinformation mit zu tief in die Materie eindringender Gier rasch Desinformation bei Interessierten. Da muss man arg aufpassen. Die Schwelle ist sehr sehr eng.

tschüssle
Stefan

[K.Blechhut]

Re: Re: Der mit der Thermikblase...

Original geschrieben von Stefan Hörmann
Hallo Kari,

danke für Deine Antwort. Sie war die auf die Eingangsfragestellung am besten antwortende. :-)

Sodele, einige Dinge die angesprochen wurden (auch von mir)konnte man aussorieren. Mal zur Halbzeit zusammentragen, welche Dinge die Fragestellung beantworten könnten.

- Erhitzung der Oberfläche

- Ausbilden eines Warmluftpolsters

- pulsierende "Auftriebsversuche" des Warmluftpolsters

- durch Adhäsion+Reibung am Boden klebendes Warmluftpaket

- durch Pulsierung anregen zum Nachströmen von Umgebungsluft

- beginnende Unterwanderung von kühlerer Umgebungsluft

- durch Massenträgheit gelangt immer mehr kühlere Luft unter das Warmluftpolster

- Adhäsion und Reibung nehmen ab, da das Warmluftpaket immer mehr Bodenkontakt verliert

- Auftrieb nimmt zu und die Warmluftblase löst vollständig ab.

- erst danach wird der Temperaturgradient/Dichteunterschied massgebend für den Aufstieg der Warmluftblase.


Bleibt noch eine Frage die sich mir stellt.

Löst die Warmluftblase schon ab bevor die Umgebungsluft das Warmluftpaket komplett unterwandert hat, oder kann dadurch Unterwanderung ausgelöste Verminderung der "Bindungfläche" der Warmluft schon genug Auftriebsenergie für vorzeitiges Ablösen erzeugt werden?

Gruss
Stefan

PS: Toller Thread!

Stefan Hörmal (...kleines Wortspiel; was für ein toller Scherz!),

Danke für die Lorbeeren. Trotz der winterlichen Zeit und des müssigen Nichtfliegens, find ich diesen Thread ein wenig haarspalterisch, aber machen wir das Beste draus. Ich möchte die Geschichte nicht noch mehr in die Länge ziehen, aber Du hast mit allem Respekt ein paar Fehler in Deinem Blasenmodell:

Punkt 1 und 2 ist OK, aber bei Punkt 3: Ich denke da pulsiert nichts. Die Warmluftblase sitzt einfach in der Gegend rum, so wie sie die Natur geschaffen hat...vielleicht wabbert sie ein bisschen chaotisch - stülpt hier ein bisschen rein - dort ein wenig raus etc., aber sie pulsiert sicherlich nicht *regelmässig* auf und ab, weil sie sich nicht losreissen kann, oder so.

Punkt 4 ist OK, aber bei Punkt 5 pulsiert wiederum nichts zur Anregung der "Luftnachströmung". Sobald sich die Blase in irgend einer Richtung bewegt - egal horizontal oder vertikal - muss Luft an die ursprüngliche Position nachströmen, egal ob warme oder kalte Luft! Es gibt einfach kein Vakuum plötzlich irgendwo! Dieses Nachströmen ist jedoch kritisch, da es Reibung und somit Energieverlust darstellt, welche überwunden werden muss - also ein Faktor, der apriori die Luft hindert, sich einfach plötzlich in eine Richtung (z. B. nach oben) zu verabschieden. Beschleunigungen werden also generell mal gedämpft, das will ich damit sagen.

Ab Punkt 6 wird es etwas wirr: Die Unterwanderung beginnt erst, sobald sich das Warmluftpaket nach oben bewegt. Beide Vorgänge sind konzertiert (= gleichzeitig; voneinander abhängig). Die Masseträgheit hast Du irgendwie falsch interpretiert. Sie ist treffend beim eventuellen durchstossen von Inversionsschichten, aber ich seh's nicht bei Deinem Punkt 7.

Ich glaube auch nicht, dass sich die Warmluftblase VOLLSTAENDIG vom Boden ablöst. Sie tropft sozusagen vom Boden teilweise ab. Wahrscheinlich bleibt eine warme Bodenschicht zurück, die dann den Flugzeugen bei der Landung den sog. "Ground Effect" beschert.
Apropos, Dein letzter Satz (es ist eine Frage): Nein! Die Warmluft kann nicht zuerst abzischen und dann später strömt Umgebungsluft nach...es gibt kein Vakuum! Es muss gleichzeitig geschehen. Wahrscheinlich bleibt eben eine warme Bodenschicht zurück, da die Adhäsionskraft Luft-Boden (gasförmig zu fest) und die Reibungskräfte zwischen letzteren grösser sind als die zusammenhaltenden Kräfte beim Uebergang Luft-Luft. Demnach liegt die "Sollbruchstelle" irgendwo IN der Warmluftblase...es steigt also nicht das ganze Volumen der Blase auf, OK?

OK, das war's von meiner Seite. Ich weiss es macht manchmal Spass, Dinge bis auf den Grund durchzudiskutieren, aber meine Freundin ist jetzt gerade nach Hause gekommen, und ich gehe jetzt lieber zu ihr unter die Decke, das Wort "Blase/n" auch ein bisschen von einem anderen Standpunkt aus zu "studieren"!
Das würde auch all denen mal guttun, die den Thread bis hier durchgelesen haben.

Cheerio
Kari

[theosch]

Blase

Eigentlich drückt meine Blase, aber das mit der Abhebegeschwindigkeit war wirklich nett. Was schlagt ihr Gesamtschüler euch eigentlich mit der Physik rum. Fliegt lieber!

Chaostheorie und Nicht-Gleichgewichtsthermodynamik ist was für Abgehobene. Womit wir wieder beim Thema sind. Hebt in der Luft ab nicht im Forum.

Darum kommt mit nach Ölüdeniz, wo es noch warm ist. Dort könnt ihr jeden Tag ein paar "Möchte-Gern Mikes" im Wasser landen sehen (leider).

Gruß Theo

[up_and_away]

Feuchte Luft

Hallo,

mmh, Stefan, deine Erklärung, dass feuchte Luft verdunstet und deshalb leichter ist, konnte ich nicht ganz nachvollziehen. Wohin verdunstet die Luft denn? Ich dachte, man geht von einem geschlosssenen Luftpaket aus.

Ich denke, es ist eher so (angenommener Luftdruck ist 1 bar):

- bei trockener Luft gibt es Partialdrücke von folgenden Gasen:
Stickstoff (N2)
Sauerstoff (O2)
Kohlendioxid (CO2)
und ein paar Edelgase.

Alle Partialdrücke zusammen ergeben 1 bar.


- bei feuchter Luft kommt noch ein Partialdruck von Wasserdampf (H2O) hinzu. Da auch die feuchte Luft einen Druck von 1 bar hat, müssen also zwangsläufig die Partialdrücke aller anderen Gase (N2, O2, CO2) geringer sein als bei trockener Luft. Das heißt, die H2O-Moleküle ersetzen einige N2-, O2-, und CO2-Moleküle.

Wenn man sich nun die Atomgewichte anschaut, wird klar, warum feuchte Luft leichter ist als trockene Luft (bei gleichem Druck):

H2O: 2 mal 1 + 1 mal 16 = 18
N2: 2 mal 14 = 28
O2: 2 mal 16 = 32
CO2: 1 mal 12 + 2 mal 16 = 44

Da Luft hauptsächlich aus Stickstoff besteht, reicht es überschlagsweise, wenn man die Atomgewichte von Wasserdampf H2O und Stickstoff N2 vergleicht.

Kurz gesagt: feuchte Luft ist leichter, weil weniger Stickstoff in ihr ist.

Viele Grüße

up_and_away

P.S.: Oh, habe gerade erst am Ende des langen Threads entdeckt, dass Bernd schon das Gleiche wie ich geschrieben hat. Naja, dann sind wir uns ja einig (zumindest beim Thema "leichte feuchte Luft").

[Stefan Hörmann]

Kein Wettergott

Ich denke, es ist eher so (angenommener Luftdruck ist 1 bar):

- bei trockener Luft gibt es Partialdrücke von folgenden Gasen:
Stickstoff (N2)
Sauerstoff (O2)
Kohlendioxid (CO2)
und ein paar Edelgase.

Alle Partialdrücke zusammen ergeben 1 bar.

- bei feuchter Luft kommt noch ein Partialdruck von Wasserdampf (H2O) hinzu. Da auch die feuchte Luft einen Druck von 1 bar hat, müssen also zwangsläufig die Partialdrücke aller anderen Gase (N2, O2, CO2) geringer sein als bei trockener Luft. Das heißt, die H2O-Moleküle ersetzen einige N2-, O2-, und CO2-Moleküle.

Wenn man sich nun die Atomgewichte anschaut, wird klar, warum feuchte Luft leichter ist als trockene Luft (bei gleichem Druck):

H2O: 2 mal 1 + 1 mal 16 = 18
N2: 2 mal 14 = 28
O2: 2 mal 16 = 32
CO2: 1 mal 12 + 2 mal 16 = 44

Da Luft hauptsächlich aus Stickstoff besteht, reicht es überschlagsweise, wenn man die Atomgewichte von Wasserdampf H2O und Stickstoff N2 vergleicht.

Das ist eine gute Erklärung warum feuchte Luft leichter ist!
Sie legt auch deutlich offen, dass ich, der von vielen als Wettergott angesehen wird (grrrrr), hier und da auch deutliche Defizite habe. :-) Ich koch auch bloss mit Wasser, daher bitte nicht alles was ich von mir gebe gleich überinterpretieren und nicht so rumtollen. Ich finde solche Threads wie diesen hier gut. Dort wird Wissen vermittelt und ermittelt, so sachlich wie selten! Wer davor Angst hat, dass sein Unwissen aufgedeckt wird und deshalb net schreibt, der macht eh ebbes verkehrt.

tschüssle
Stefan

[up_and_away]

Beispiel: schräge Wand

Mir ist zum eigentlichen Thema "Thermikblase" noch etwas eingefallen. Das anschauliche Beispiel "Tropfen an der Decke" gefällt mir ganz gut. Man könnte es noch passender zur Thermik in den Bergen machen, wenn man nicht eine horizontale Decke, sondern eine schräge Decke betrachtet (z. B. die Schräge einer Dachgeschosswohnung).

Wenn man feine Wassertröpfchen auf diese Schräge sprühen würde, würde sich ein feiner Wasserfilm bilden, der langsam (teils mit Bildung von Tropfen) die Schräge runterläuft.
Wenn man nun besonders viele Wassertröpfchen aufsprüht, kann das gesamte Wasser nicht mehr an der Schrägen runterlaufen, sondern tropft an einigen Stellen runter.
Stellt man sich nun eine horizontale Kante an der Schrägen vor, werden sich die Tropfen bevorzugt an dieser Kante bilden.

Bei einer Schrägen ohne größere Rauhigkeit und Kanten (schräges Dachfenster) würden sich die Tropfen ziemlich wahllos mal hier, mal da bilden.

Da es in den Bergen eine solche glatte Fläche aber nicht gibt, gibt es immer bevorzugte Punkte, wo sich die Thermikblase lösen kann. Andererseits gibt es aber auch Flächen, wo die Thermikblase lieber drüber rutscht ohne abzureißen.

Dann könnte man Berge mit einer schrägen Rauhfaserwand vergleichen und eine Waldkante mit einer Kante in dieser schrägen Wand.

[Sepp Grünauer]

Hi allerseits,

Hatte leider noch keine Zeit mir alles durchzulesen (mach ich Montag im Büro ), zunächst aber einmal ein Link dazu:

https://www.elltel.net/peterandlinda/Thermal%20Myths%20article.htm

Ist von einem gewissen Peter Gray. Vorsicht lang und ausländisch.

Gruß
Sepp

[Konrad Lüders]

Weiter oben hatte ich bereits darauf hingewiesen, daß Adhäsion hier überhaupt keine Rolle spielt und die Warmluftblase erst von Kaltluft unterwandert werden muß, damit es eine Auftriebskraft gibt. Kann eine Warmluftblase auch von einem Warmluftsee so abheben, wie es sich einige Vorredner mit dem Tropfen an der feuchten Decke gern vorstellen, also quasi Aufsteigen ainer Warmluftblase aus dem großen Warmluftsee? Der Tropfen hängt an der Decke einzig auf Grund der Oberflächenspannung. Je dicker die Wasserschicht, je größer die darin schlummernde potentielle Energie. Die Oberflächenenergie als Gegenspieler vergrößert sich dabei aber nicht. Ragt ein Sandkorn von der Decke etwas tiefer, bildet sich dort ein Tropfen wegen der dort geringeren potentiellen Energie. Dafür steigt wegen der damit verbundenen Vergrößerung der Oberfläche die Oberflächenenergie. Solange damit noch das Gleichgewicht hergestellt werden kann, bleibt der Tropfen noch an der Decke, ansonsten fällt er herunter. Wie wäre es bei absolut blank polierter und völlig horizontaler Decke? Auch dort würde es Tropfen geben. Fluktuationen in der Flüssigkeit sorgen dafür, daß sporadisch und zufällig verteilt die Dicke der benetzenden Flüssigkeit ungleichmäßig wird und sich Ansätze für Tropfen bilden.
Im Unterschied zum Tropfen fehlt einer Thermikblase ein äußerer Zusammenhalt infolge Oberflächenspannung, Adhäsion o.ä. Es ist halt nur eine Menge Luftmoleküle, die einzig durch die Art ihrer Erwärmung - Nachbarschaft des warmen Erdbodens - etwas miteinander zu tun haben. Da Luft ein schlechter Wärmeleiter ist, können sie nur durch Mischung mit kalter Luft wieder ins thermodynamische Gleichgewicht zurück finden. Da es hierfür keinen Quirl gibt, hat sie es nicht leicht. Ein großer Warmluftsee über einer völlig ebenen Fläche wird auch bei Windstille auf seiner Oberfläche zur kalten Luft darüber auch Fluktuationen aufweisen, schwappert ein bißchen. Wenn sich zufällig ein ausreichend ausgeprägter Ansatz eines Warmlufttropfens gebildet hat wird sofort wirksam, daß im (noch dicken) "Hals" des Tropfens wegen der geringeren Luftdichte im "Kopf" ein geringerer Druck herrscht, als ringsum im "Kaltluftkragen". Dieser stärkere äußere Druck versucht, den Hals abzuschnüren und bei Erfolg steigt eine abgelöste Warmluftblase nach oben. Andererseits lastet dieser höhere Druck auch auf dem Warmluftsee und drückt die Warmluft durch den Hals. Hier hängt es dann u.a. von der Oberflächenbeschaffenheit und Sonneneinstrahlung ab, ob schnell genug Warmluft nachströmen kann und sich ein Kamin herausbildet, bis der ganze Warmluftsee leer ist.
Beste Grüße
Konrad

[André Brückner]

Aha

Original geschrieben von Konrad Lüders
Weiter oben hatte ich bereits darauf hingewiesen, daß Adhäsion hier überhaupt keine Rolle spielt und die Warmluftblase erst von Kaltluft unterwandert werden muß, damit ...

Beste Grüße
Konrad

Bisher die fundierteste und logischste Erklärung, finde ich. Staun...

Was mir noch dazu einfällt, ist die Art und Weise, wie sich die Blase ausdehnt. Durch den mit der Höhe sinkenden Luftdruck wird sie im größten Durchmesser größer sein als die Fläche, die am Boden aufliegt. Je fortgeschrittener das Aufbaustadium deste größer der Unterschied. So wie ein Ballon oder ein Tropfen auf dem Kopf. Die nach unten fließende kältere Luft kann die Blase somit unterwandern und ablösen.

André

[Gyrator]

was warme Luft so macht

Hmmm, ich versuch mal die bisherigen Argumente und zusammen zu fassen und ein wenig zu ergänzen.

Keine Rolle für thermische Ablösungen spielen:

# Oberflächenspannung.
Zwischen warmer und kalter Luft gibt es keine Oberflächenspannung und auch nichts, was auf anderer physikalischr Grundlage den gleichen Effekt hat. Deswegen wabert ein Warmluftsee auch nicht herum. Es gibt schlicht keine rücktreibende Kraft, die eine einmal entstandene Beule wieder zurückbringen würde. Aus dem gleichen Grund ist auch die Vorstellung von einem "See" mit warmer Bodenluft eher irreführend. Die warme Bodenluft ist hochgradig instabil, während ein See keinen Anlass sieht, seine grobe Form zu verändern.

# Viskosität.
Die innere Reibung von Luft kann man getrost vernachlässigen.
Für die hier interessierenden nach Metern und Kilometern messenden Skalen und geringen Geschwindigkeiten ist Luft ein ziemlich ideales Gas. Eine wesentliche innere Reibung würde sich stark dämpfend auf Wirbel auswirken, wie man es beim Umrühren von Honig feststellt.

# Das durch Luftfeuichte geringere spezifische Gewicht.
Wenn die Solar-Wärme in die Verdampfung von Wasser investiert wird, ergibt sich erheblich weniger Auftrieb als wenn trockene Luft erwärmt wird. Verdampfung ist extrem Energie-zehrend.

# Die Ausdehnung in größerer Höhe.
Die Dichte der den Bart umgebenden alteingesessenen Kaltluft nimmt genauso ab, wie die Dichte der aufsteigenden Luft. Die Auftriebskraft ändert sich also nicht.

# Traktoren, Wanderer, absaufende Kameraden, an den Wetter-Gott gerichtete Flüche --- Sind alle viiiiel zu klein um als Auslöser für Bewegungen in der Größenordung eines fliegbaren Bartes zu wirken.


Wesentlich für die Bewegungen sind dagegen:

# Die Masseträgheit im Vergleich zur zu Verfügung stehende Kraft.
Es braucht schon einiges, um die nach tausenden Tonnen messende Luft eines befliegbaren Thermikbartes auf mehrere Meter pro Sekunde zu beschleunigen. Dazu kommt, dass ja nicht nur die aufsteigende Luft in Gange kommen muss, sondern auch die zum Ausgleich nachströmende kalte Luft.
Es braucht also keine ständige Wärmezufuhr, damit sich Ablösungen bilden. Es braucht einfach seine Zeit, bis die Luftmassen beschleunigt sind und man kann auch unter Wolkenschatten Thermik erwarten. (Das wäre bei der Blasen/Tropen-Analogie anders. Bei abgedrehtem Hahn bleibt der aktuelle Tropfen hängen)

# Druckänderung senkrecht zur Strömungsrichtung (Bernoulli).
Wenn eine Luft-Säule erstmal in Bewegung gekommen ist, dann entsteht seitwärts ein (kleiner) Unterdruck und zieht weitere Luft heran. Auf die Weise ziehen sich auch parallel strömende Säulen und vereinigen sich zu dickeren Bärten.

# Die Energiezufuhr im Vergleich zum Abfluss durch Thermik.
Wenn die Thermik schneller Wärme-Energie nach oben transportiert, als der Boden nachliefert, dann nähert sich die Temperatur der Bodenluft an die der nächsten Luftschicht an. Damit verschwindet der Antrieb der Bart reißt ab und es ist Hangwaiting angesagt.

# Die Geländegeometrie.
Ein Batzen warmer Luft kann sich nur dann nach oben bewegen, wenn gleichzeitig Luft von der Seite nachströmt. Ein steiler Hang verhindert nun efektiv die Luftströmung von der Bergseite des aufstiegswilligen Batzens, dafür ist die Talseite um so offener. Das heißt der aufsteigende Batzen zieht mehr Luft den Hang hinauf, als hinunter. Mangels innerer Reibung bleibt diese Vorzugsrichtung erhalten und die Ablösung bewegt sich schräg den Hang hinauf.

Das sind natürlich alles nur Veranschaulichungen aber für reibungsarme Strömungen in drei Dimensionen gibt es nunmal keine einfachen Formeln, wie für die Bewegung starrer Körper.

Tschüss,
---<(kaimartin)>---

[Stefan Hörmann]

Re: was warme Luft so macht

Hallo

# Das durch Luftfeuichte geringere spezifische Gewicht.
Wenn die Solar-Wärme in die Verdampfung von Wasser investiert wird, ergibt sich erheblich weniger Auftrieb als wenn trockene Luft erwärmt wird. Verdampfung ist extrem Energie-zehrend.

Wasser kann in drei Aggregatszuständen vorliegen. Fest, flüssig und gasförmig. Das Wasser in der Luft ist dort als "Wassergas" bereits gespeichert. An dem Dichtevergleich der Gase, der bereits gepostet wurde, lässts sich sehr wohl sehr plausibel ablesen, weshalb feuchte Luft eine geringere Dichte aufweist als trockene und deshalb, wenn auch nur marginal, leichter ist. Und was bereits als Gas vorliegt, kann nicht noch einmal verdunsten.

# Die Ausdehnung in größerer Höhe.
Die Dichte der den Bart umgebenden alteingesessenen Kaltluft nimmt genauso ab, wie die Dichte der aufsteigenden Luft. Die Auftriebskraft ändert sich also nicht.

Sehr wohl ändert sich die Auftriebskraft beim Erwärmen, denn unsere Warmluftblase muss ja leichter sein als die Umgebungluft. Natürlich nimmt der Luftdruck abseits der Warmluftblase in gleiche Masse mit zunehmender Höhe ab. Massgebend ist der Dichteunterschied der ruhenden Umgebungsluft und der Warmluftblase bevor sie startet. Das Gleichgewicht ist erst dann wieder hergestellt, wenn das aufsteigende Warmluftpaket sich an die Dichte der Umgebungsluft angenähert hat. Der Dichteunterschied ist nichts weiteres als der Temperaturgradient.

Auch die Umgebungsluft weist einen Temperaturgradienten (Dichtegradienten) auf. Allgemein bekannt als Zustand der freien Atmosphäre und er wird gemesen in Grad pro 100m. Deshalb auch wichtig, wie die freie Atmosphäre geschichtet ist. Im Normalfall in den unteren Schichten genau 1Grad/100m.

# Traktoren, Wanderer, absaufende Kameraden, an den Wetter-Gott gerichtete Flüche --- Sind alle viiiiel zu klein um als Auslöser für Bewegungen in der Größenordung eines fliegbaren Bartes zu wirken.

Die Luft ist ein hochsensibles Gas, das bei denkbar kleinsten Störungen aus der Ruhe gebracht werden kann. Ein Jogger der durch eine Warmluftblase läuft kann sehr wohl dazu führen, dass sich das Warmluftpaket langsam in Bewegung setzt. Entscheidend ist nicht ein grosser Impuls zur Luftmassenbewegung des auch noch so schweren Warmluftpaketes, sondern die kleine Störung. Störimpulse können sich summieren oder sich gegenseitig aufschaukeln. Dementsprechend gibt es auch kleine Störungen die nicht ausreichen, anderseits aber bereits bekannte und vielfach ausgemachte Auslöseimpulse.

Ein Fall der mir von einem DHV-Prüfer erzählt wurde:

Pilot fliegt in engen Talkessel mit sehr ruhiger Luftmasse. Plötzlich, wie aus heiterm Himmel wird die Luft turbulent. Der Pilot ist überrasch, kassiert einen Megaklapper und stürtzt ab. Was war passiert? Der Pilot hat die Warmluftmasse durch das Einfliegen soweit gestört, dass das Warmluftpaket aus dem Kräftegleichgewicht gebracht wurde. Er löste seine Klappersituation selbst aus.

Wesentlich für die Bewegungen sind dagegen:# Die Masseträgheit im Vergleich zur zu Verfügung stehende Kraft.
Es braucht schon einiges, um die nach tausenden Tonnen messende Luft eines befliegbaren Thermikbartes auf mehrere Meter pro Sekunde zu beschleunigen. Dazu kommt, dass ja nicht nur die aufsteigende Luft in Gange kommen muss, sondern auch die zum Ausgleich nachströmende kalte Luft.
Es braucht also keine ständige Wärmezufuhr, damit sich Ablösungen bilden. Es braucht einfach seine Zeit, bis die Luftmassen beschleunigt sind und man kann auch unter Wolkenschatten Thermik erwarten. (Das wäre bei der Blasen/Tropen-Analogie anders. Bei abgedrehtem Hahn bleibt der aktuelle Tropfen hängen)

Es wird meines Erachtens nach zuviel Gewichtung auf das Nachströmen der Luftmasse am Boden eingegangen. Tatsächlich ist es so, dass ein Teil der Luftmasse aus der direkten Umgebung nachgeführt wird. Um den Unterdruck unterhalb der aufsteigenden Blase und in der Umgebung der Blase auszugleichen, bilden sich aber auch am Rand der Thermikblase Randwirbel aus, mit denen die Luftmassen am Rand der Blase nach unter geführt werden und so der Unterdruck am Boden ebenfalls ins Gleichgewicht gebracht werden soll. Dies ist erst erreicht, wenn wieder die Dichtegleichheit hergestellt ist, der Bart abgerissen ist.

Gruss
Stefan

[Gyrator]

Hallo Stefan.

: Wasser kann in drei Aggregatszuständen vorliegen. Fest, flüssig und gasförmig. Das Wasser in der Luft ist dort als "Wassergas" bereits gespeichert. An dem Dichtevergleich der Gase, der bereits gepostet wurde, lässts sich sehr wohl sehr plausibel ablesen, weshalb feuchte Luft eine geringere Dichte aufweist als trockene und deshalb, wenn auch nur marginal, leichter ist.
Und was bereits als Gas vorliegt, kann nicht noch einmal verdunsten.

Klar. Ein Liter feuchte Luft ist leichter als ein Liter trockene Luft. Aber es geht doch um sich entwickelnde Thermik und die bezieht ihre Energie aus dem warmen Boden. Wenn nun die Luft nicht nur erwärmt, sondern auch angefeuchtet wird, dann bekommt man weniger Auftrieb pro Kilojoule als wenn die Luft nur erwärmt wird. Es ist daher verständlich, dass feucher Boden nicht gut für die Thermik ist.

: Der Dichteunterschied ist nichts weiteres als der Temperaturgradient.
Auch die Umgebungsluft weist einen Temperaturgradienten (Dichtegradienten) auf. Allgemein bekannt als Zustand der freien Atmosphäre und er wird gemesen in Grad pro 100m. Deshalb auch wichtig, wie die freie Atmosphäre geschichtet ist. Im Normalfall in den unteren Schichten genau 1Grad/100m.

Du hast Recht, man muss nicht nur den vertikalen Druck-Verlauf sondern auch den Temperatur-Verlauf berücksichtigen, wenn man den Aufstieg einer Warmluftblase korrekt beschreiben will.
Dennoch kann man immerhin sagen, dass der Auftrieb nicht einfach in einer bestimmten Höhe verschwindet: Bei einer Atmosphäre im thermischen Gleichgewicht gibt es nach Definition keinen energetischen Gewinn, wenn Luft sich von unten nach oben bewegt. Angenommen, ein Paket Luft hat am Boden Energie aufgenommen, indem es erwärmt wurde. Beim Aufstieg nimmt das Paket zwar an Volumen zu und an Temperatur ab, seine Energie ändert sich jedoch nicht. Damit bleibt auch die Energiedifferenz zur jeweils umliegenden Luft immer gleich groß, denn deren Energie/Enthalpie ist ja in allen Höhen gleich.
Ein Paket Luft bleibt also nicht wie ein Heißluftballon in einer seiner Temeratur entsprechenden Höhe stehen. (Ich hätte allerdings Schwierigkeiten zu erklären, warum die Thermikbärte nicht buchstäblich bis in den Himmel reichen.)

Aber hier soll es ja um die Bedingungen gehen, unter denen sich eine Portion warmer Bodenluft entschließt, zur Thermikblase zu werden. Und in diesen Höhen ändert sich der Auftrieb sich nicht großartig während des Aufstiegs.

Die Luft ist ein hochsensibles Gas, das bei denkbar kleinsten Störungen aus der Ruhe gebracht werden kann. Ein Jogger der durch eine Warmluftblase läuft kann sehr wohl dazu führen, dass sich das Warmluftpaket langsam in Bewegung setzt.

Die Warmluft setzt sich immer in Bewegung. Sie ist eben nicht im Gleichgewicht.

Entscheidend ist nicht ein grosser Impuls zur Luftmassenbewegung des auch noch so schweren Warmluftpaketes, sondern die kleine Störung. Störimpulse können sich summieren oder sich gegenseitig aufschaukeln.

Aufschaukeln geht nur, wenn es rücktreibende Kräfte gibt und eine Bewegung um eine lokal stabile Lage gibt. Das entspräche etwa einem Bleistift, der auf der stumpfen Seite steht. Kleine Störungen lassen ihn wackeln, aber nicht fallen. Mehrere kleine Stöße können zusammenwirken, um ihn doch zum umfallen zu bringen.
Eine Schicht warmer Luft am Boden entspricht in dynamischer Hinsicht eher einem Bleistift, der auf der Spitze steht. Er beginnt immer zu fallen, außer im nur theoretisch denkbaren Grenzfall genau senkrechter Aufstellung. Bei warmer Bodenluft entspräche dieser Grenzfall einer exakt gleichmäßiger Erwärmung einer genau waagerechten Oberfläche. Nun sind Störungen der Symmetrie in Form von nicht gleichmäßiger Erwärmung durch unterschiedliche Bodenbeschaffenheit und Geländeform immer vorhanden. Diese Störungen sind aber deutlich größer als die Verwirbelungen z.B. durch einen Jogger.

[Talkessel] Der Pilot hat die Warmluftmasse durch das Einfliegen soweit gestört, dass das Warmluftpaket aus dem Kräftegleichgewicht gebracht wurde. Er löste seine Klappersituation selbst aus.

Vielleicht verstehe ich unter einem "Kräfte-Gleichgewicht" etwas anders als Du. Ich würde die Situation so beschreiben: Auf die warme Luft im Talkessel wirkt zunächst keine Auftriebskraft, denn für Auftrieb braucht es auf gleicher Höhe, wie die Warmluft auch Kaltluft, die von der Seite drückt. Eine Störung, die an irgendeiner Stelle Kaltluft nach unten bringt, lässt in der Umgebung den Auftrieb wirksam werden, was wieder Kaltluft nachzieht und so weiter. Ob diese Störung notwendigerweise durch den Gleitschirm zu stande kam, halte ich allerdings nicht für automatisch klar. Was spricht gegen die Vermutung, dass er eben gerade zu dem Zeitpunkt anwesend war, als sich der "Bleistift" ernsthaft in Bewegung setzte? Nicht jede Koinzidenz deutet auf eine Beziehung von Ursache und Wirkung.

Es wird meines Erachtens nach zuviel Gewichtung auf das Nachströmen der Luftmasse am Boden eingegangen.

Von mir? Ich wollte die Betonung eigentlich darauf legen, dass die Beschleunigung der Luftmassen nicht instantan erfolgt, sondern wegen der begrenzten Auftriebskraft seine Zeit braucht.


---<(kaimartin)>---

PS: Von mir aus könnten wir die Diskussion in de.rec.sport.gleitschirm weiterführen. Da fällt mir das quoting leichter, ich muss nicht ständig um mein Login kämpfen und der Thread verschwindet nicht in wenigen Tagen im Archiv...

[Peter Bruggmüller]

Zähigkeit vernachlässigen

@Gyrator, ich kann dir nicht ganz folgen.

Wie versteht man, dass

Original geschrieben von Gyrator:
...Luft ein ziemlich ideales Gas...

ist?
Was ist denn ideal, ziemlich ideal und real?

Reynoldzahl = Dichte*Geschwindigkeit*Länge/Zähigkeit
Re = rho * v * L / eta
Daraus folgt:
Für v gegen Null (geringe Anströmgeschwindigkeit), geht Re gegen Null, egal wie groß L ist. Kleine Re-Zahl heißt großer Zähigkeitseinfluss...
Jedes reibungsfreie Fluid muss sich bei äußerem Kräfteungleichgewicht (Druckkraft aufgrund Dichteunterschied) sofort in Bewegung setzen.

Peter

[Sackhüpfer]

Original geschrieben von Gyrator

Beim Aufstieg nimmt das Paket zwar an Volumen zu und an Temperatur ab, seine Energie ändert sich jedoch nicht. Damit bleibt auch die Energiedifferenz zur jeweils umliegenden Luft immer gleich groß, denn deren Energie/Enthalpie ist ja in allen Höhen gleich.
Ein Paket Luft bleibt also nicht wie ein Heißluftballon in einer seiner Temeratur entsprechenden Höhe stehen.
...

das stimmt so nicht ganz

Der Temperaturgradient beschreibt die Terperaturabnahme pro hundert meter höhe in der freien Atmosphäre. Die aufsteigende Warmluft nimmt pro 100m fix 1°C in "trockener Luft" ab (trockenadiapatisch) und etwa 0,5°C in der "Wolke" (feuchtadiapatisch). Das liegt daran das beim Kondensieren energie frei wird und die abkühlung langsamer erfolgt.
nur aus diesem grund ist ja föhn überhaupt erst möglich.

(Ich hätte allerdings Schwierigkeiten zu erklären, warum die Thermikbärte nicht buchstäblich bis in den Himmel reichen.)
...

das tun sie auch und zwar bei trockenlabiler luftschichtung.
der Gradient der freien Atmosphäre liegt über 1.
das heist das die Temperatur der umgebungsluft immer kälter wird als die "Termikblase". Wenn die Termik dann noch zu Kondensieren anfängt, gute nacht. Da ist der CB aber perfeckt.
Den dann steigt das ganze bis zur Tropopause in 8 bis 17 km Höhe.


Gruß Rob