II dio: Što utječe na otapanje snijega? - Latentna toplina

Razumijevanje načina na koji različiti meteorološki parametri utječu na procese otapanja može pomoći u određivanju hoćete li imati posla sa snijegom dugo nakon što padne. Što je Latentna toplina?

U prethodnom dijelu o otapanju snijega spomenuli smo nekoliko čimbenika bitnih za proces otapanja snijega:

U ovisnosti od navedenih čimbenika snijeg prelazi iz krutog u tečno stanje i/ili isparava. Sa svakim faznim prijelazom potrebna je odgovarajuća količina latentne topline koja se oslobađa ili apsorbira. Kada govorimo o vodi, poznato još iz osnovne škole, može postojati u tri različita stanja - tekuće, plinovito (gasovito) ili kruto (čvrsto).

Ne radi se o maloj energiji, samo kao primjer. Za topljenje 1 kg snijega/leda potrebno je 334 000 J. Za sublimaciju (prelazak direktno iz krutog stanja u plin/gas) za 1 kg snijega potrebno je 2 600 000 J/kg.

Latentna toplina isparavanja, ili energija potrebna za promjenu tekuće u plinovito stanje, i latentna toplina sublimacije, ili energija potrebna za promjenu iz krutog izravno u plinovito stanje ili obrnuto, oko 8 puta je veća od latentne topline fuzije (energija potrebna za promjenu tekućeg stanja u kruto - voda u led - ili obrnuto). Ta energija spada pod širi kišobran faznih promjena.

Latentna izmjena topline vrlo je važna za određivanje hoće li se snijeg otopiti. Latentna toplina je "skrivena toplina" koja se izmjenjuje s okolinom u slučaju faznih promjena. Kada snijeg izravno sublimira u atmosferu ili se atmosferska vodena para izravno taloži u snježni pokrivač, doći će do dramatične promjene temperature na površini snijega.

Potreban je unos energije da se otopi led i snijeg ili da se isuši lokva koju je ostavila ljetna oluja. Prilikom razbijanja tih ledenih veza, energija se uzima iz okoline i zauzvrat hladi okolni zrak. Isto se događa kada voda ispari. Dobar primjer je kada izađete iz oceana nakon plivanja - smrzavate se! Ta voda koja isparava uzima energiju iz zraka oko vašeg tijela i ostavlja za sobom hladnoću.

Latentna toplina je, drugim riječima, mjera energije potrebna za promjenu agregatnog stanja. Sjetite se izvlačenja kockice leda iz zamrzivača. U zamrzivaču su temperature ispod nule i kocka leda je čvrsta, sada izvadite kocku leda i stavite je na pult u prostoriji koja ima otprilike 20 stupnjeva. Ta kocka leda ostaje čvrsta, ne pretvara se odmah u tekućinu, to je zato što treba vremena da kocka dobije dovoljno toplinske energije da se pretvori u tekućinu - pogađata sigurno, govorimo o latentnoj toplini.

Još malo sa brojkama... Kondenzacija uključuje gotovo 8 puta više energije nego topljenje. Za svaku molekulu vodene pare koja se kondenzira, pukne blizu 8 veza koje drže molekule leda zajedno. Djeluje olakšavajuće ako postoji povjetarac koji održava taj blagi zrak koji struji iznad snijega. Na taj način dolazi do svježeg vlažnog zraka koji se kondenzira preko snježnog poktivača, oslobađajući njegovu latentnu toplinu i pomažući u pokretanju procesa topljenja.

Vratimo se na početak teksta. Primarni čimbenici za topljenje snijega su temperatura zraka i intenzitet Sunca. Kako se temperature penju iznad ledišta (0°C), toplina Sunca počinje topiti snijeg; što je sunčeva svjetlost intenzivnija, brže se topi. Gornji sloj upija toplinu, uzrokujući raspadanje snježnih kristala. U početku će se kristali vezati za pojedinačne kapljice vode. Te kapi zatim uzrokuju topljenje u gornjim slojevima snijega. Budući da se snijeg topi od vrha prema dolje, ovaj se proces ponavlja kako se svaki sloj otapa.

To nije sve, o temi smanjenja visine snježnog pokrivača i topljenju snijega, nastavljamo u trećem dijelu... uskoro.