Warum ist es auf dem Berg kalt?

[Skeptiker]

Warum können Sie denn diesen Unfug nicht durch eine belastbare Quelle belegen?

Warum kannst du nicht vorrechnen wie sich der Temperaturgradient mit der Wärmeleitfähigkeit der Luft ergibt ? Mach doch mal. Aber da knickst du als Physiker ein. Was beweist das ich wohl recht habe.

[Skeptiker]

Dass die Wärmeleitung der Luft nicht vernachlässigt werden kann, beweist im Sommer und in der Sauna
jeder Schweißtropfen auf Ihrer Stirn.

Der Schweiß auf der Stirn ist nicht durch Wärmeleitung der Luft entstanden, sondern durch:
Erwärmung durch IR-Strahlung
Konvektion heißer Luft auf der Haut
Und als Folge: Verdunstungskühlung, weil Schweiß verdampft, was Energie entzieht

[Frau Holle]

Ohne Treibhausgase gäbe es längst keine merkliche Temperaturdifferenz in der Atmosphäre mehr.

Ich beschäftige mich im Rahmen der Fragestellung eben mit realen Gegebenheiten, nicht mit hypothetischen Atmosphären. Ohne Erde gäbe es auch keine Atmosphäre. Nach deiner Logik ist die Erde also Ursache der Abkühlung.

LOL – der war gut.

Trotzdem, wissenschaftlich gehe ich lieber vom Idealfall zum speziellen Fall.

Wenn man verstanden hat, warum sich auch im idealen Gas – also ohne Treibhausgase – ein dauerhafter Temperaturgradient einstellt, dann ist auch direkt klar, dass a) mit Treibhausgasen kein prinzipieller Unterschied besteht und b) die hier so vehement vertretene These von gleicher Temperatur in jeder Höhe falsch ist.

Meine sehr anschauliche, physikalisch gut begründete und mit Formeln belegte Erklärung des Temperaturgradienten hat unseren angeblichen Physiker nicht überzeugt. Naja, weil nicht sein kann, was nicht sein darf.

Es gibt natürlich noch mehr Belege als diese Logik und die Bestätigung durch eine KI.

Nehmen wir doch einfach die Boltzmann-Konstante, die dem angeblichen Physiker bekannt sein sollte. Falls nicht, und weil er immer Zitate aus dem Internet haben will, hier:

Die Boltzmann-Konstante (Formelzeichen ist ein Umrechnungsfaktor von absoluter Temperatur in Energie.

Die Bedeutung der Boltzmann-Konstante liegt darin, dass die Größe ein charakteristisches Maß für den Mittelwert der verschiedenen Energien ist, die in regelloser Weise zwischen den einzelnen Teilchen oder ganzen Teilsystemen eines makroskopischen physikalischen Systems bei der Temperatur T im Zustand des thermischen Gleichgewichts übertragen werden.

Nur zur Klarstellung: Es geht um die Energieübertragung innerhalb eines ganzes Systems oder zwischen Teilsystemen, die sich jeweils im thermischen Gleichgewicht befinden.

Weiter heißt es:

Diese Größe ist universell, d. h. unabhängig von sämtlichen Eigenschaften der einzelnen Teilchen des Systems oder seiner kleineren oder größeren Teilsysteme; sie wird auch als thermische Energie bezeichnet.

Nun zum Beweis, dass die genannte These einer isothermen Atmosphäre falsch ist:

Annahme:
Es stellt sich mit der Zeit in jeder Höhe die gleiche Temperatur der Atmosphäre ein, wenn keine Klimagase vorhanden sind (ideales Gas aus N₂ und O₂).

Bekannte Fakten:
- Eine solche Atmosphäre ist vollkommen transparent für el.magn. Strahlung.
- Eine solche Atmosphäre ist im thermischen Gleichgewicht.
- Die thermische Energie der Atmosphäre ist .
- Im Gleichgewicht ist diese thermische Energie konstant (Energieerhalung).
- Die thermische Energie in gleichen Volumina ist gleich.
- Achtung Trommelwirbel...

Zum Beispiel ist gleich der durchschnittlichen potentiellen Energie der Luftmoleküle, Aerosole und Staubkörnchen in der Atmosphäre, während ihre mittlere kinetische Energie gleich ist.

- Die thermische Energie = potentielle Energie der Luftteilchen ist vertikal nicht gleichverteilt.

Das steht im Widerspruch zur Annahme, dass die thermische Energie gleichverteilt sein soll, mit gleicher Temperatur in jeder Höhe.

Die Annahme ist also falsch, was zu beweisen war.
 

[Skeptiker]

Können Sie nicht lesen?

Ich kann lesen, du hast hier die Wärmeleitfähigkeit der Luft ins Spiel gebracht. Jetzt merkst du: du hast dich damit komplett vergaloppiert und kannst nicht zeigen das sie einen signifikanten Einfluss auf den Temperaturgradienten hat. Der Physiker stellt sich selbst ein Armutszeugnis aus.

[Skeptiker]

Also bleibt nur die Wärmeleitung als einzige Möglichkeit des Wärmetransports von der Luft zum Menschen übrig.

Das ist ein grundlegender Irrtum, den man häufig in Foren liest, aber der in der Thermodynamik klar widerlegt ist.

Richtigstellung:
1. Konvektion ist nicht bloß Wärmeleitung!
Konvektion = Wärmetransport durch Bewegung eines Mediums (z. B. Luftströmung).
Dabei wird nicht nur durch Leitung innerhalb von ruhenden Luftschichten Wärme übertragen, sondern ganze Luftmassen bewegen sich und tragen Energie mit.
Das ist kein "erweiterter Effekt der Wärmeleitung", sondern ein eigenständiger Transportmechanismus.

2. Dominanter Mechanismus beim Menschen?
In der Praxis:
Strahlung (IR): bei ruhiger Luft ca. 30–60 W
Konvektion: je nach Luftbewegung oft 30–80 W
Verdunstung (Schweiß): bis zu 600 W bei Belastung!
Wärmeleitung durch Luft allein spielt nur eine sehr geringe Rolle – sie ist nur in der dünnen Grenzschicht an der Haut relevant und dort auch von Konvektion überlagert.

[Skeptiker]

Sie sind in der Beweispflicht!

In der Beweispflicht ist derjenige der gut verstandene physikalische Phänomene bestreitet, in diesem Fall bist du das.
Wäre es übrigens anders, könntest du es ja vorrechnen, wie die Wärmeleitfähigkeit den vorgefundenen Temperaturgradienten signifikat beeinflusst.

[Skeptiker]

Ein auf- oder absteigendes Luftpaket kann nur durch Wärmeleitung Wärme mit der umgebenden Luft austauschen.

Die Aussage, dass nur durch Wärmeleitung ein Wärmeaustausch stattfinden kann, ist nicht korrekt, denn:
1. Konvektion ist der Hauptmechanismus im freien Luftraum
In der Atmosphäre wird der Großteil des Energieaustauschs zwischen Luftschichten durch Konvektion und Strahlung, nicht durch molekulare Wärmeleitung, realisiert.
Begründung: Die Wärmeleitfähigkeit von Luft ist extrem gering (λ ≈ 0,025 W/m·K), daher ist Leitung sehr ineffizient über größere Distanzen.

2. Auf- und absteigende Luftpakete tauschen normalerweise kaum Wärme mit der Umgebung aus
In der Meteorologie spricht man bei solchen Paketen von einem adiabatischen Prozess, d. h. kein Wärmeaustausch mit der Umgebung.
Erst wenn das Paket nicht mehr adiabatisch ist (z. B. durch Kondensation, Turbulenz, Mischvorgänge), spielt Wärmeleitung eine gewisse Rolle.
Aber in typischen Skalen (z. B. Aufstieg von 1 km) ist Wärmeleitung vernachlässigbar im Vergleich zur Konvektion.

[Skeptiker]

Sie weichen aus!

Ich weiche nicht aus, ich treffe den Nagel auf den Kopf.
In der Realität wird der Temperaturverlauf in den verschiedenen Atmosphärenschichten nicht durch Wärmeleitung bestimmt, sondern durch:
1. Strahlung
Absorption/Emission durch Treibhausgase, Ozon, Molekülbruch bei UV-Einstrahlung
Hauptenergiequelle & -senke in der Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre

2. Konvektion
In der Troposphäre der dominierende Transportmechanismus
Sorgt für adiabatischen Temperaturgradienten von ca. 6,5 K/km (feucht) bis 9,8 K/km (trocken)

3. Wärmeleitung
Nur in sehr dünnen Grenzschichten relevant, etwa an der Erdoberfläche oder in extrem dünner Luft (z. B. Thermosphäre)
In der Troposphäre und Stratosphäre praktisch vernachlässigbar

[Frau Holle]

...
- Die thermische Energie in gleichen Volumina ist gleich.
...

Nö, die Luft wird nach oben dünner, also sind weniger Moleküle in gleichen Volumina enthalten!
Entsprechend ist in gleichen Volumina höhenabhängig verschieden viel Wärmeenergie enthalten.

Nicht in deiner isothermen Atmosphäre. Damit hast du dich selber widerlegt.
Gratuliere zu der späten Einsicht, dass sich nicht in allen Höhen die gleiche Temperatur einstellen kann.

...

Zum Beispiel ist gleich der durchschnittlichen potentiellen Energie der Luftmoleküle, Aerosole und Staubkörnchen in der Atmosphäre, während ihre mittlere kinetische Energie gleich ist.

...  

Sie haben zwar das Wiki korrekt zitiert, aber offensichtlich nicht verstanden, dass Sie Unfug zitiert haben.
Durch was wird denn die Höhe in der Formel repräsentiert? Die geht nämlich gar nicht in die Formel ein.

Soso, die Höhe geht nicht in die Berechnung der potentiellen Energie ein. Und das von einem, der behauptet Diplomphysiker zu sein. Tja, Lügen haben kurze Beine. Extrem kurze in deinem Fall.

Außer Behauptungen hast du nichts. Rein gar nichts geliefert, was deine These irgendwie stützt. Sie ist falsch und wurde hier schon mehrfach widerlegt mit Fakten und Formeln. Und du hast nichts.
 

[Skeptiker]

Ein auf- oder absteigendes Luftpaket kann nur durch Wärmeleitung Wärme mit der umgebenden Luft austauschen.

Die Aussage, dass nur durch Wärmeleitung ein Wärmeaustausch stattfinden kann, ist nicht korrekt, denn:
1. Konvektion ist der Hauptmechanismus im freien Luftraum
...

Kindchen, wenn auf- oder absteigende Luftpakete Wärme mit ihrer Umgebung austauschen,
dann geschieht das ausschließlich über Wärmeleitung! Wie denn sonst?

Das steht doch in dem von dir zitierten Beitrag. Lies doch einfach mal was man dir erklärt.