Unter Föhn-Effekt versteht man den Umstand,
dass
Luft, die einen hohen Berg überquert, an der hinteren Seite
des
Berges bei gleicher Höhe wärmer ist als vorher .
Voraussetzung hierfür
ist, dass die aufsteigende Luft an der Vorderseite des Berges
Luftfeuchtigkeit, in der Regel durch Regen, verliert .
Zum Verständnis dieses Phänomens muß man
sich
zunächst klarmachen, dass Luft aus einer
großen
Gemeinschaft von Atomen und Molekülen besteht, die nicht alle
die
gleiche Energie bzw. Geschwindigkeit besitzen. Es gibt also welche mit
überdurchschnittlicher und welche mit unterdurchschnittlicher
Energie.
Wenn sich freie Wassermoleküle aus der Luft zu einem Verbund
im
Wassertropfen zusammenfügen, so ist es nötig,
dass diese
relativ energiearm sein müssen, um sich im Verbund zusammen
halten
zu können. Man kann also auch ohne Messung mit gutem Gewissen
annehmen, dass diese Moleküle unterdurchschnittliche
Energie
besitzen. Wenn Unterdurchschnittliche jedoch eine Gemeinschaft
verlassen, ist klar, dass der Durchschnitt der
Übriggebliebenen höher ist als vorher.
Der neu entstandene Wassertropfen kann aber noch nicht im thermischen
Gleichgewicht mit der Gasatmosphäre sein. Bedingt durch die nun
deutlich größere Materialdichte besitzt er auch eine viel
höhere Energiedichte, so dass in diesem Zustand die Abgabe von
Wärme wahrscheinlicher ist als die Aufnahme.
Das Gleichgewicht wird erst erreicht wenn der Tropfen genügend
Energie an die Gasatmosphäre abgegeben hat. Das erhöhte
Energieniveau im Gas wird unter dem Begriff Kondensationswärme beschrieben.
Nur was hat das mit Irreversibilität zu tun? Wenn
die
Wassertropfen eine bestimmte Größe erreicht haben,
bleiben
sie nicht mehr eingebettet in der Luftmasse, sondern fallen im freien
Fall entsprechend der Schwerkraft nach unten. Der freie Fall aber ist
zweifellos ein irreversibler Vorgang, der nur in eine Richtung,
nämlich nach unten, abläuft. Würden die
Wassertropfen in
der Luft verbleiben und den Bergkamm mit überwinden, so
würden
sie sich beim Abstieg wieder auflösen und es gäbe
keinen
Föhn-Effekt.
