Warum ist es auf dem Berg kalt?

[hmpf]

Fangen wir noch einmal bei Adam und Eva an:
Zonen in einem Gas können ausschließlichdurch Wärmeleitung, Wärmefortführung und/oder Wärmestrahlung erwärmt oder abgekühlt werden.

Das ist falsch, wie schon x-mal ausführlich erklärt. ...

Wodurch könnte sonst noch Wärme von oder zu einer Zone im Gas fließen?
Etwa durch Beamen?

[Frau Holle]

Fangen wir noch einmal bei Adam und Eva an:
Zonen in einem Gas können ausschließlichdurch Wärmeleitung, Wärmefortführung und/oder Wärmestrahlung erwärmt oder abgekühlt werden.

Das ist falsch, wie schon x-mal ausführlich erklärt. ...

Wodurch könnte sonst noch Wärme von oder zu einer Zone im Gas fließen?

Definiere "fließen".
Durch Wärmeleitung "fließt" Temperatur oder Wärme, ziemlich träge von Molekül zu Molekül.

Durch Konvektion "fließt" eine ganze Zone mit Molekülen, ein Paket oder Blase, und es kommt nur an den Rändern zur Wärmeleitung mit der Umgebung. Innerhalb "fließt" aber keine Temperatur oder Wärme. Es wird innen einfach kälter oder wärmer durch Ausdehnung oder Kompression, bis die Temperatur gleich ist wie an der Übergangszone zur Umgebung, gegenüber der das Luftpaket eben fließt. Dann hört es auf zu fließen und ist von innen heraus so warm oder kalt wie seine Umgebung geworden.

Wärmeleitung spielt dabei eine sehr untergeordnete Rolle, eben nur langsam den Rändern. Obwohl Wärme oder gar Hitze permanent von unten durch schleichende Wärmeleitung nach oben fließt, ist der Aufstieg ganzer Luftpakete mit adiabatischer Abkühlung permanent viel schneller. So bleibt es oben permanent kälter als unten. Das ändert sich niemals nicht.
 

[hmpf]

...
Durch Konvektion "fließt" eine ganze Zone mit Molekülen, ein Paket oder Blase, und es kommt nur an den Rändern zur Wärmeleitung mit der Umgebung. Innerhalb "fließt" aber keine Temperatur oder Wärme. Es wird innen einfach kälter oder wärmer durch Ausdehnung oder Kompression, bis die Temperatur gleich ist wie an der Übergangszone zur Umgebung, gegenüber der das Luftpaket eben fließt. Dann hört es auf zu fließen und ist von innen heraus so warm oder kalt wie seine Umgebung geworden. ...

Sie kommen der Realität näher!
Warum sollte innerhalb eines Luftpakets überhaupt keine Wärme fließen?
Auch innerhalb eines „Luftpakets“ kann es prinzipiell zu kleineren Temperaturdifferenzen kommen,
die sofort mittels Wärmeströmungen „bekämpft“ werden.
Also geben Sie zu, dass ein adiabatisch aufgestiegenes Luftpaket Wärme und keine Kälte nach oben transportiert.
Somit können also auch adiabatische Luftströmungen die oberen Luftschichten nicht kühlen.

[Frau Holle]

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Durch Konvektion "fließt" eine ganze Zone mit Molekülen, ein Paket oder Blase, und es kommt nur an den Rändern zur Wärmeleitung mit der Umgebung. Innerhalb "fließt" aber keine Temperatur oder Wärme. Es wird innen einfach kälter oder wärmer durch Ausdehnung oder Kompression, bis die Temperatur gleich ist wie an der Übergangszone zur Umgebung, gegenüber der das Luftpaket eben fließt. Dann hört es auf zu fließen und ist von innen heraus so warm oder kalt wie seine Umgebung geworden. ...

Sie kommen der Realität näher!

Offenbar ein Selbstgespräch. Ich war schon immer bei der Realität, der du dich jetzt als Nachzügler langsam näherst. Naja, besser spät als nie.

Warum sollte innerhalb eines Luftpakets überhaupt keine Wärme fließen?
Auch innerhalb eines „Luftpakets“ kann es prinzipiell zu kleineren Temperaturdifferenzen kommen

Bisschen was geht immer und geht völlig unter im Gesamtprozess. Auf dem Etikett vom Paket steht wohl "Kann Spuren von Wärmeleitung enthalten"

Also geben Sie zu, dass ein adiabatisch aufgestiegenes Luftpaket Wärme und keine Kälte nach oben transportiert.

Überhaupt nicht. "Transportieren" würde ja bedeuten, dass Wärme ins Transportmittel einsteigt und als Wärme auch wieder aussteigt. Das ist genau nicht der Fall. Im Gegenteil: Was unten warm einsteigt, das steigt oben kalt aus, genauso kalt wie die Umgebung oben, und umgekehrt ebenso: Was oben kalt einsteigt, steigt unten warm aus, genauso warm wie die Umgebung unten. Das hatten wir ja jetzt herausgearbeitet. Dache schon, du hättest es verstanden.

Somit können also auch adiabatische Luftströmungen die oberen Luftschichten nicht kühlen.

Die werden nicht gekühlt, richtig. Sie sind einfach permanent kühler als die unteren und bleiben es auch. Stichwort adiabatischer Gradient.
 

[hmpf]

...

Also geben Sie zu, dass ein adiabatisch aufgestiegenes Luftpaket Wärme und keine Kälte nach oben transportiert.

Überhaupt nicht. "Transportieren" würde ja bedeuten, dass Wärme ins Transportmittel einsteigt und als Wärme auch wieder aussteigt. Das ist genau nicht der Fall. Im Gegenteil: Was unten warm einsteigt, das steigt oben kalt aus, genauso kalt wie die Umgebung oben, und umgekehrt ebenso: Was oben kalt einsteigt, steigt unten warm aus, genauso warm wie die Umgebung unten. ...  

Genau, also musste unten Wärme eingespeist werden, sonst würde ja keine Luft aufsteigen.
Wo bleibt diese Wärme?
Sie wird mit dem sich ausdehnenden und dadurch diabatisch abkühlenden Paket an die Umgebung abgegeben.
Der Aufstieg endet, wenn die Temperatur gleich der Umgebungstemperatur ist.
Da fließt dann nichts mehr an Wärme zwischen dem Paket und der Umgebung hin oder her.
Also kann (adiabatische) Konvektion nur das aufsteigende Paket selbst abkühlen, aber nicht dessen Umgebung.
Die unten vom Paket empfangene Wärme wird beim Aufstieg an die Umgebung abgegeben.
Was ist daran so schwer zu verstehen?
Adiabatik ist die Beschreibung einer gedanklich vollständigen thermischen Isolierung.
Diese gibt es jedoch in der Realität nicht einmal im künstlichen Laborexperiment.

[Skeptiker]

Wo bleibt diese Wärme?
Sie wird mit dem sich ausdehnenden und dadurch diabatisch abkühlenden Paket an die Umgebung abgegeben.

Ein sich ausdehnendes Luftpaket gibt bei idealisiertem Aufstieg keine Wärme an die Umgebung ab – es kühlt sich adiabatisch ab, weil es Arbeit gegen den Umgebungsdruck leistet.

[hmpf]

Wo bleibt diese Wärme?
Sie wird mit dem sich ausdehnenden und dadurch diabatisch abkühlenden Paket an die Umgebung abgegeben.

Ein sich ausdehnendes Luftpaket gibt bei idealisiertem Aufstieg keine Wärme an die Umgebung ab – es kühlt sich adiabatisch ab, weil es Arbeit gegen den Umgebungsdruck leistet.

Sie haben schon besser hinterfragt!
Wenn das Paket sich ausdehnt, kühlt es sich ab und leistet dadurch Arbeit gegen die Umgebungsluft.
Diese wird dadurch komprimiert und dadurch erwärmt. Also wird der Umgebung Wärme von dem
wärmeren aber sich abkühlenden Paket zugeführt.
Also wird die Umgebung erwärmt und nicht abgekühlt.
Erst wenn das aufsteigende Paket seine End-Höhe erreicht hat, endet der Wärmetransfer.
Bis dahin hat das Paket der Umgebung keine Wärme entzogen und danach gibt es keinen
Temperaturunterschied zwischen Paket und Umgebung mehr.

Kleiner Tipp: Nicht zu früh mit dem Denken aufhören!

[Frau Holle]

...

Also geben Sie zu, dass ein adiabatisch aufgestiegenes Luftpaket Wärme und keine Kälte nach oben transportiert.

Überhaupt nicht. "Transportieren" würde ja bedeuten, dass Wärme ins Transportmittel einsteigt und als Wärme auch wieder aussteigt. Das ist genau nicht der Fall. Im Gegenteil: Was unten warm einsteigt, das steigt oben kalt aus, genauso kalt wie die Umgebung oben, und umgekehrt ebenso: Was oben kalt einsteigt, steigt unten warm aus, genauso warm wie die Umgebung unten. ...  

Genau, also musste unten Wärme eingespeist werden, sonst würde ja keine Luft aufsteigen.

Richtig. Eingespeist wird nur an der Oberfläche, energetisch die Differenz der gesamten Sonneneinstrahlung und der gesamten Abstrahlung durch die strahlungsinaktive Atmosphäre ohne Treibhausgase.

Wo bleibt diese Wärme?
Sie wird mit dem sich ausdehnenden und dadurch diabatisch abkühlenden Paket an die Umgebung abgegeben.

Nein. Sie bleibt in der Atmosphäre, aber aufsteigende Luftpakete kühlen adiabatisch ab. Wärmeleitung spielt eine nennenswerte Rolle nur ganz unten auf den ersten paar Höhenmetern. Adiabatische Abkühlung in aufsteigenden Paketen dominiert und macht die minimale Wärmeleitung beim Aufstieg mehr als wett. So bleiben höhere Luftschichten dauerhaft kälter.

Sonst würde die Konvektion irgendwann zum Stillstand kommen in einer isothermen, mechanisch stabilen Atmosphäre, was völlig unrealistisch ist, weil die Wärmeeinstrahlung an der Oberfläche nun mal sehr unterschiedlich ist. Ist das denn so schwer zu verstehen?
 

[Skeptiker]

Wenn das Paket sich ausdehnt, kühlt es sich ab und leistet dadurch Arbeit gegen die Umgebungsluft.
Diese wird dadurch komprimiert und dadurch erwärmt. Also wird der Umgebung Wärme von dem
wärmeren aber sich abkühlenden Paket zugeführt.

Das klingt logisch – ist aber physikalisch nicht korrekt im Rahmen der adiabatischen Theorie der Atmosphäre.
Die Umgebung wird nicht komprimiert.
Die Umgebung „macht Platz“, aber ihr Druck nimmt nach oben sowieso ab. Das aufsteigende Paket dehnt sich also in den niedrigeren Umgebungsdruck hinein – es verrichtet Arbeit, aber komprimiert keine Luft darüber.

Also wird die Umgebung erwärmt und nicht abgekühlt.

Hier wird Volumenarbeit mit Wärmetransfer verwechselt.
Ja, das Paket verrichtet Arbeit an der Umgebung → aber diese Arbeit wird nicht als Wärme in die Umgebung übertragen.
Die Umgebung bleibt auf ihrem jeweiligen Druck-Temperatur-Gleichgewicht.
Es gibt keinen Netto-Wärmefluss vom Paket zur Umgebung (in der idealisierten Adiabatik).

Für einen angeblichen Physiker verwechselst du hier ziemlich viel und sitzt vielen Missverständnissen auf,

[hmpf]

... Wärmeleitung spielt eine nennenswerte Rolle nur ganz unten auf den ersten paar Höhenmetern. ...

Wo haben Sie denn diese unchristliche Theologie gelesen?
Woher wissen die Luftmoleküle, dass sie sich nahe am Erdboden befinden?
Haben Sie denen alle eine SMS geschickt?

Kindchen, Ihnen fehlen elementarste Physikkenntnisse.
Die Wärmeleitfähigkeit der Luft in der Atmosphäre hängt nur von der Dichte ab und die ändert sich
auf den unteren Kilometern nicht wesentlich.

Noch mal, wie könnte Konvektion die Wärme aus der Atmosphäre dauerhaft abfließen lassen,
welche ihr dauerhaft vom Erdboden eingespeist wird?

Da nach oben die Atmosphäre durch das Vakuum des Weltraums isoliert ist, kann die Atmosphäre
ausschließlich durch Strahlung die vom Erdboden erhaltene Wärme abgeben.
Adiabatische Konvektion, kann keine Wärme verschwinden lassen.
Ohne Treibhausgase, kann die Atmosphäre im einzig möglichen Bereich von 5 bis 50 µm aber nicht strahlen.