Unterdruck = Kondensation

[Ecureuil350]

Hallo zusammen

 

Bekanntlich kann man bei hoher Luftfeuchtigkeit an der Tragflügeloberseite beim takeoff und climb anhaltende Kondensation feststellen. Zum Teil sind diese Kondensationen auch oszillierend.

 

Meine Frage: wie hoch muss die Luftfeuchtigkeit sein, dass man diese vorgenannte Kondensation feststellen kann. Weiter möchte ich wissen, ob die Tatsache stimmt, dass bei Unterdruck und einer gewissen Luftfeuchtigkeit die Luft kondensiert, falls ja weshalb!

 

Für jede Antwort bin ich dankbar.

 

Gruss Bruno

[Christian Thomann]

Hallo Bruno

 

Du stellst wirklich eine sehr knifflige Frage! Ganz sicher bin ich auch nicht. Ich vermute folgende Zusammenhänge:

 

Wenn du folgenden Link zur Erklärung des Temp (Auswertungskurve des Zustandes der Luft) etwas durchliest, dann wirst du feststellen, dass kühlere Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann als wärmere. Das soll ja bekannt sein. Feuchte Luft hat aber einen geringeren Gradient (ca. 0,3° pro 100 m Höhe), als trockene Luft (ca. 1° pro 100 m).

 

Mit andern Worten: steigt die Luft nach oben in die Höhe, so kühlt sie sich wegen der Ausdehnung um 0,3 °/100m ab. Irgendmal kondensiert sie oder muss gar ausregnen. Steigt sie aber wieder die gleiche Höhe an so erwärmt sie sich trockenadiabatisch um 1°/100m. Das gibt dann den bekannten Föhn an den Alpen: aufsteigen - abkühlen - ausregnen, - absicken - erwärmen.

 

Gehen wir jetzt davon aus, dass sich beim schweren Jet an der Flügeloberseite bekanntlich ein Unterdruck bildet, so kühlt die Luft schlagartig etwas ab, (als hätte sie eine grössere Höhe wegen des Unterdruckes) was zu der besagten sichtbaren Kondensation führt. Diese löst sich aber sehr rasch wieder auf wegen des Temperaturausgleichs. Dies funktioniert aber nur, wenn die Luft das maximale Sättigungsverhältnis knapp erreicht hat. Also in warmer, gewittriger Luft. Thermik besteht aus feuchterer Luft. Die Wolken sind das Resultat davon. Deshalb sind sie unten ziemlich flach, wegen der erreichten Kondensationstemperatur und ober blumenkohlformig ausgebeult.

 

Die oszilierende Wirkung muss mit der kurzzeitig und sehr rasch ändernden minimalen Unterschiede in der örtlichen Luftfeuchte zu tun haben. Fast sicher bin ich mir aber, dass dies ja auch mit lokaler Thermik zu tun hat. Aufsteigende Thermik ist immer feuchter, als die Umgebungsluft, was dort die Kondensation begünstig. Rundherum gibt es aber wieder Luftpakete die von oben wieder absinken, trocken sind und die sichtbare Kondensation beim Flügel kurzzeitig "abstellen".

 

Diese Thermikunterschiede verspürt man im Jet aber nicht. Ich hoffe, diese komplizierte Frage mindestens halbwegs erklärt zu haben. Mindestens mein Bildschirm, dem ich es jetzt erklärt habe, weiss es. ;)

 

Grüsse

Chregel

[Jonimus]

... ein Versuch meinerseits:

 

Die Frage, wie hoch die Luftfeuchtigkeit sein muss, bis Kondensation eintritt, kann nicht eindeutig mit einer Zahl beantwortet werden, sondern nur etwas schwammig: Je feuchter die Luft, desto früher tritt Kondensation (= sichtbarer Wasserdampf) ein. Bei 99%-iger Luftfeuchtigkeit (neblige Umgebung) braucht es nur wenig Unterdruck über dem Flügel (oder in Wirbeln - Bernoulli lässt grüssen), um über die dadurch entstehende Temperaturerniedrigung den Wasserdampf zum Kondensieren zu bringen.

 

Zur zweiten Frage etwa dies: In einem bestimmten Volumen Luft kann nur eine beschränkte Menge unsichtbarer Wasserdampf vorhanden sein. Das ist eine physikalische Tatsache, so wie in einem Raum auch nicht beliebig viele Leute Platz haben. Je höher die Temperatur dieser Luft, desto mehr unsichtbaren Wasserdampf kann sie aufnehmen. Kühlt man warme Luft mit viel unsichtbarem Wasserdampf ab, dann steigt mit abnehmender Temperatur die relative Luftfeuchtigkeit, da die absolute Wassermenge natürlich konstant bleibt. 'Relativ' bedeutet hier das Verhältnis von 'tatsächlich vorhandener' zu 'maximal möglicher' Wasserdampfmenge. Dieses Verhältnis kann bei weiter sinkender Temperatur nie über 100% steigen, stattdessen kondensiert der überschüssige Wasserdampf in Form von sichtbarem Dampf aus. Das passiert über dem Flügel oder im Winter beim Ausatmen, wenn feucht-warme Luft aus der Lunge abgekühlt wird und somit das überschüssige Wasser in Form von sichtbarem Dampf auskondensiert.

 

Der Begriff 'Wasserdampf' ist etwas irreführend. Er bezeichnet oft gasförmiges, unsichtbares Wasser. Umgangssprachlich meint man damit aber eher sichtbaren Dampf (oder Nebel = feine, schwebende Wassertröpfchen). Das sind zwei unterschiedliche Dinge.

 

Heinz

[FalconJockey]

Hallo Jungs,

 

nur zur Praezisierung: Solange ein Luftpaket nicht mit Wasserdampf gesaettigt ist (=relative Luftfeuchtigkeit 100%) kuehlt es sich auf dem Weg nach oben um durchschnittlich 1 Grad C pro 1000ft ab. Das waeren die 0,3 Grad C pro 100m. Das ist der trockenadiabatische Gradient. Sobald die Luft aber gesaettigt ist, also den Taupunkt erreicht bzw. unterschritten hat und auskondensiert (=Nebel,Wolken), kuehlt sie sich langsamer ab und zwar nur noch um ca. 0,6 Grad pro 1000ft. Das ruehrt daher, dass natuerlich in Wasser mehr Energie reingesteckt werden muss, um es zu erwaermen als nur in trockene Luft. Das ist dann der feuchtadiabatische Gradient. Nun der Trick: Weil sich die Luft in Wolken beim Aufsteigen weniger stark abkuehlt als in der trockenen Luft aussenherum (Cumulus), heisst das also, dass die Wolken waermer als die umgebende Luft ist. Dadurch beschleunigt sich der Vorgang nocheinmal und wenn die Vertikalgeschwindigkeit, Temperatur und Luftfeuchte (Nachlieferung neuer Energie) stimmen, kommt es zur Ueberentwicklung (Cumulus -> Towering Cumulus -> Cumulonimbus).

 

Zurueck zum Thema: Wenn die lokalen Wetterbedingungen eine hohe relative Luftfeuchtigkeit mitsichbringen, sind solche Kondensationseffekte an den Tragflaechen, Triebwerken und Fluegelspitzen sehr wahrscheinlich. Und wie erkennt man eine hohe relative Luftfeuchtigkeit? Einfach das METAR des Flugplatzes aufrufen und auf Temperatur UND Dew Point (=Taupunkt) achten. Ist die Differenz sehr klein (0 bis 2 Grad) kann man wohl von feuchter Luft ausgehen, die beim Start/Rotieren durch die ploetzlich zunehmende Flaechenbelastung kurzzeitig auskondensiert. Garantieren kann man es nicht, aber solche Effekte sieht man meist morgens frueh, wenn es noch kuehl von der Nacht ist und der Spread (Differenz zwischen Temperatur und Taupunkt) relativ klein ist.

 

Viel Glueck und viel Spass beim fruehen Aufstehen ;)

[MarkusP210]

Hallo

 

Der Punkt an dem die Kondensation eintritt nennt man 'Sättigungsdampfdruck'

 

Gruss

 

Markus