TEMA 3. TERMODINAMICA DE LA ATMOSFERA

Transcripción

1 TEMA 3. TERMODINAMICA DE LA ATMOSFERA Ecuación de etado del ga ideal. Mezcla de gae Ecuación de etado del aire húmedo Cambio de fae Humedad. Magnitude que decriben el contenido de aor de agua. Saturación. Trabajo y calor. Primer rinciio de la Termodinámica El conceto del aquete de aire. Proceo: roceo adiabático. Proceo del aire húmedo. Diagrama Etabilidad ertical Equio docente: Alfono Calera Belmonte Antonio J. Barbero Deartamento de Fíica Alicada UCLM Termodinámica de la atmófera 1

2 GASES IDEALES: ECUACIÓN DE ESTADO V nrt R 1 1 kj kmol K n m RT RT V M V m V R M T ρ m V 1 1 ( KJ kg ) R R* K M Termodinámica de la atmófera 2 V m Para el aire eco, el eo molecular aarente e 28,97, luego: ρ R* T ( 1 1 * kj kg K ) Rd 28.97

3 MEZCLA DE GASES IDEALES. MODELO DE DALTON Ga ideal formado or artícula que ejercen fuerza mutua dereciable y cuyo olumen e muy equeño en comaración con el olumen total ocuado or el ga. Cada comonente de la mezcla e comorta como un ga ideal que ocuae él ólo todo el olumen de la mezcla a la temeratura de la mezcla. Conecuencia: cada comonente indiidual ejerce una reión arcial, iendo la uma de toda la reione arciale igual a la reión total de la mezcla. i nirt V nrt V i ni n y i ni n1 + n ni +... Fracción molar La reión arcial de cada comonente e roorcional a u fracción molar Termodinámica de la atmófera 3

4 APLICACIÓN A LA ATMÓSFERA. Aire Húmedo La atmófera e aemeja a una mezcla de gae ideale de do comonente: uno, aire eco, y otro aor de agua. Cada comonente de la mezcla e comorta como un ga ideal que ocuae él ólo todo el olumen de la mezcla a la temeratura de la mezcla. Conecuencia: cada comonente indiidual ejerce una reión arcial, iendo la uma de toda la reione arciale igual a la reión total de la mezcla. La reión total erá la uma de la reione arciale nd RT d ρd Rd T V n RT e ρ R T V Aire eco; R d R/M d / J K -1 kg -1 Vaor de agua; R R/M w / J K -1 kg -1 d + e Termodinámica de la atmófera 4

5 Aire húmedo aire eco + + aor de agua Denidade arciale TEMPERATURA VIRTUAL La temeratura irtual e la temeratura que el aire eco debe tener ara tener la mima denidad que el aire húmedo a la mima reión. V m m Denidad del m + m ρ ρ + ρ aire húmedo: V ρ : denidad que la mima maa m de aire eco tendría i ella ola ocuae el olumen V ρ : denidad que la mima maa m de aor de agua tendría i ella ola ocuae el olumen V R ρ T d Ga ideal Ley de Dalton r ρ T + ρ r T + r T Termodinámica de la atmófera 5

6 ρ r T + r T ρ 1 r ε r T r r T ( ) T irtual 1 T T w w + e ( 1 ε ) 1 ( 1 ε ) T r ε r irtual 1 M M T ( 1 ε ) La ecuación de lo gae e uede ecribir entonce como: r ρt irtual Definición: Temeratura irtual T irtual Preión del aire húmedo Contante del aire eco La temeratura irtual e la temeratura que el aire eco debe tener ara tener la mima denidad que el aire húmedo a la mima reión. Denidad del aire húmedo El aire húmedo e meno deno que el aire eco la temeratura irtual e mayor que la temeratura aboluta. Termodinámica de la atmófera 6

7 APLICACIÓN A LA ATMÓSFERA Temeratura Virtual. Ecuación de etado del aire húmedo A la hora de ecribir una ecuación de etado ara el aire húmedo, e uual coniderar una temeratura ficticia denominada temeratura irtual, ara eitar el manejo de que el contenido en aor de agua e ariable R T e R T d ρ d d ρ ε R d/ R M w /M d d + e ρ ρ d + ρ e e e ρ ε Rd T R T Rd T ( ) T T 1. 01T e 1 ( 1 ε ) Aroximación álida en condicione ambientale, e [1 5 kpa]: [ kpa ρ R d T Termodinámica de la atmófera 7 La temeratura irtual e la temeratura que el aire eco debe tener ara tener la mima denidad que el aire húmedo a la mima reión.

8 APLICACIÓN A LA ATMÓSFERA Denidad del aire húmedo Al ecribir la ecuación de etado ara el aire húmedo, odemo etimar u denidad ρ R d T T T 1. 01T e 1 ( 1 ε ), reión [Pa] ρ denidad [kg/m -3 ] T temeratura aboluta [K], T temeratura irtual [K], Rd, contante del ga aire eco, 287 J kg -1 K -1 ρ T R d A 20 ºC, y una reión de 1 atm ( Pa), la denidad del aire ρ 1.19 kg m -3 El aire húmedo e meno deno que el aire eco a la mima temeratura la temeratura irtual e mayor que la temeratura Termodinámica de la atmófera 8

9 CAMBIOS DE FASE CAMBIOS DE FASE: Aquello roceo en que un itema gana o ierde calor in que cambie u temeratura. El cambio en la energía interna e debe comletamente al cambio en la configuración fíica, que e lo que e conoce como cambio de fae. Ejemlo: Fuión: ólido a líquido Vaorización: de líquido a ga CALOR LATENTE: la cantidad de energía en forma de calor necearia ara ocaionar el cambio de fae de la unidad de maa Para el agua: Calor latente de aorización, λ, la energía en forma de calor necearia ara aorizar la unidad de maa ( 1, er ec. de Clauiu-Claeyron). λ (2.361 x 10-3 ) T λ calor latente de aorización [MJ kg -1 ] T temeratura del aire [ºC] Para T 20 ºC, λ 2.45 MJ kg -1 1 Ver Monteith and Unworth, 9 y iguiente ara u deducción Termodinámica de la atmófera 9

10 CONTENIDO DEL VAPOR DE AGUA EN LA ATMÓSFERA ESTADO DE SATURACIÓN El aire húmedo en contacto con agua líquida e decribe con arreglo a la idealizacione iguiente: 1) El aire eco y el aor e comortan como gae ideale indeendiente: 2) El equilibrio de la fae líquida y gaeoa del agua no etá afectada or la reencia de aire. Cuando e alcanza el etado de equilibrio en el que el ritmo de eaoración e igual al de condenación e dice que el aire etá aturado Vaor Aire húmedo: aire eco + aor de agua Aire eco Aire húmedo no aturado Aire húmedo aturado Preión de aor (tenión de aor) Líquido Preión de aor de aturación: ólo e función de T Termodinámica de la atmófera 10

11 CONTENIDO DEL VAPOR DE AGUA EN LA ATMÓSFERA ESTADO DE SATURACIÓN PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA EN SATURACIÓN Preion de aor del agua (liq) en funcion de la temeratura bar 100 kpa P (bar) T (ºC) Proertie of Water and Steam in SI-Unit Termodinámica de la atmófera 11 (Ernt Schmidt) Sringer-Verlag (1982)

12 PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA EN SATURACIÓN Ecuación de la reión de aor en aturación T ( T ) ex (Teten, 1930) T (Murray,1967) e e : reión de aor en aturación (kpa) T: temeratura del aire ( grado centígrado) Preion de aor del agua (liq) en funcion de la temeratura Pendiente de la cura de aturación P (bar) bar 100 kpa T 2504 ex T + ( T ) 2 : endiente [kpa ºC -1 ] T: temeratura del aire ( ºC) T (ºC) 1 Ver Monteith and Unworth, 9 y iguiente ara la deducción de la ecuacione Termodinámica de la atmófera 12

13 P (bar) Interolación lineal Preion de aor del agua (liq) en funcion de la temeratura 1 bar 100 kpa T (ºC) P (bar) T (ºC) 1 i 2 T ( P ) i P1 T2 T1 Termodinámica de la atmófera 13 P i P T P( 38º C) [6.632 kpa bar

14 PARÁMETROS QUE DESCRIBEN EL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE HUMEDAD 1/ Relacionado con el etado de aturación HUMEDAD RELATIVA: cociente entre la reión arcial de aor, e, y la reión de aor en aturación, e, a la mima temeratura y reión HR e e m m w w, at ω ω ω roorción de mezcla kg aor de agua kg aire ec o ω ω Grado de aturacion Termodinámica de la atmófera 14

15 Humedad Relatia y Ciclo Diario de la Temeratura Termodinámica de la atmófera 15

16 PARÁMETROS QUE DESCRIBEN EL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE (HUMEDAD) Humedad eecífica, q q q m w m + w ρw ρ m d kg aor de agua kg de aire húmedo ( ε e e) + ε e ε e ω E rácticamente indeendiente de la temeratura Humedad aboluta, ρ w, χ [denidad, concentración] χ ρ ω V kg m m w 3 aor aire de agua húmedo R e ρ T T ω M ρ ω w χ ρ ω ρ q En aturación, la denidad olo deende de la temeratura Termodinámica de la atmófera 16

17 PARÁMETROS QUE DESCRIBEN EL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE (HUMEDAD) Deficit de reión de aor en aturación e e [kpa] [Deficit de reión de aor, o Deficit de aturación] Decribe cuanto de eco etá el aire, o tambien cuanto e caaz de ecar drying ower el aire e (1-HR) Eta magnitud aarece en la ecuación de Penman-Monteith Termodinámica de la atmófera 17

18 Má acerca de la HUMEDAD RELATIVA Humedad relatia: cociente entre la fracción molar de aor de agua en una muetra de aire húmedo y la fracción molar de aor en una muetra de aire aturado a la mima temeratura y la mima reión de la mezcla. Forma alternatia 1: y, at y, at φ y y φ, at, at T, T, φ w w at Forma alternatia 2: En la atmófera de la Tierra >>,at w ε ε, at, wat ε ε, at at Termodinámica de la atmófera 18

19 Termodinámica de la atmófera 19 m m w kg aor/kg aire eco Maa de aor de agua Maa de aire eco Razón de mezcla Humedad eecífica o Relación entre roorción de mezcla, reión arcial de aor y reión del aire Relación entre reión arcial de aor de agua, reión total y humedad eecífica: La reión arcial ejercida or un contituyente de una mezcla de gae e roorcional a u fracción molar (Dalton) w w M m M m M m m M m M m M m + ε M m M m M m y + w w ε M M ε e e ε ω

20 EJEMPLOS Una maa de aire contiene aor de agua con una razón de mezcla 6 g kg -1, iendo la reión total de la mima 1018 mb. Determinar la reión de aor. w w + ε mb Determínee la humedad eecífica de una maa de aire donde la tenión de aor de agua e de 15 mb, iendo la reión total 1023 mb. w ε kg aor / kg aireeco Termodinámica de la atmófera 20

21 EJEMPLOS Aire húmedo e encuentra a una reión de 93.5 kpa, temeratura de 23 ºC, y Humedad Relatia del 45%. Encontrar la reión arcial de aor de agua, y la roorción de mezcla, aí como el grado de aturación e 0.45 e 0.45 ex kpa Grado de at ω ω e e e e % Termodinámica de la atmófera 21

22 Ejemlo Conidéree una maa de aire a 1010 mb y 20 ºC cuya reión arcial de aor e 10 mb. Calcúlee u humedad relatia, u humedad eecífica y la humedad eecífica de aturación. φ, at T, (43%) 10 w ε kg kg , at wat ε kg kg , at P T (ºC) P (bar) w at,at w Termodinámica de la atmófera 22 T

23 MEDIDA DEL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE HUMEDAD Medida de la humedad: No e oible medir directamente la reión arcial de aor. La reión arcial de aor e deria de: * humedad relatia, medida mediante higrómetro (de elo, caacidad eléctrica de un condenador), ** de la temeratura del unto de rocío, *** de la temeratura de bulbo húmedo (mediante icrómetro) Temeratura de rocío, T dew Temeratura de bulbo húmedo, T w Termodinámica de la atmófera 23

24 Medida de la Humedad mediante la Temeratura del unto de Rocío Punto de rocío: Temeratura a la que debe enfriare el aire (manteniendo contante u reión y u contenido en aor) ara alcanzar la aturación. P (bar) Preion de aor del agua (liq) en funcion de la temeratura El aire mantiene u humedad eecífica ero aumenta la humedad relatia Ejemlo. Maa de aire húmedo eolucionando dede 40 ºC hata 10 ºC ( 20 mb, reión contante 1010 mb) w 40º C ε kg kg T (ºC) Temeratura de rocío 13.8 ºC w 10º C ε kg kg Termodinámica de la atmófera 24

25 P (bar) Medida de la Humedad mediante la Temeratura del unto de Rocío Punto de rocío: Temeratura a la que debe enfriare el aire (manteniendo contante u reión y u contenido en aor) ara alcanzar la aturación. Preion de aor del agua (liq) en funcion de la temeratura e e Temeratura de rocío 17,5 ºC Ejemlo. Maa de aire húmedo a 40 ºC con una temeratura de rocío de 17,5 ºC y reión de 101 kpa. Calcular u humedad relatia, y la roorción de mezcla HR T (ºC) w40 º C ε kg / e e e ( T 13,8 e ( T HR x17.5 ) 0.611ex x 40 ) 0.611ex Termodinámica de la atmófera 25 kg aire ec o

26 PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN ADIABÁTICA T 1 ω 1 T 2 ω 2 El aire fluye a traé de un conducto erfectamente ailado donde exite un deóito de agua abierto al flujo de aire. A medida que circula, el aire aumenta u humedad eecífica hata alcanzar aturación i el contacto aire agua e lo uficientemente rolongado. La entalía del aire húmedo e mantiene contante. Como conecuencia, la temeratura diminuye a la alida. T 2 T a Temeratura de aturación adiabática htt:// Termodinámica de la atmófera 26

27 PSICRÓMETRO Determinación de la humedad eecífica w del aire húmedo a artir de tre roiedade de la mezcla: reión, temeratura T y temeratura de aturación adiabática T a w h ( T a ) h ( T ) + w' h ( T ) h [ h ( T ) h ( T )] liq ( T a a ) liq a ( Ta ) w' ε ( T Temeratura bulbo húmedo Tem. aturación adiabática g a ) eco T húmedo T a Diagrama icrométrico M J Moran, H N Shairo. Fundamento de Termodinámica Técnica. Reerté (1994) Termodinámica de la atmófera 27

28 CONSTRUIDO PARA UNA PRESIÓN DADA Diagrama icrométrico h φ w, T (húmedo) T (eco) Denidad del aire húmedo (kg/m 3 ) ρ m + V m Volumen eecífico (m 3 /kg) ρ 1 V m + m Termodinámica de la atmófera 28

29 Termodinámica de la atmófera 29

30 EJEMPLO. Una maa de aire a 30 ºC con 30% de humedad e omete a un roceo de aturación adiabática. Deué e enfría hata 13.5 ºC y oteriormente e calienta hata que u temeratura alcanza 19 ºC. Determínee u humedad relatia y la ariación en u humedad eecífica. ω kg kg ºC 13.5 ºC 30% 30 ºC ºC Termodinámica de la atmófera 30

31 PAQUETE DE AIRE E un olumen de aire cuya comoición ermanece aroximadamente contante, delazándoe geográficamente y a traé de la atmófera como una unidad diferenciada. La mezcla or difuión molecular e un fenómeno imortante en lo rimero centímetro de altura y or encima de lo 100 km. En lo niele intermedio la mezcla ertical e conecuencia del intercambio de maa de aire bien definida ( aquete de aire ) cuya dimenione horizontale e encuentran comrendida dede lo centímetro hata la ecala del tamaño de la Tierra. MODELIZACIÓN DE LOS PAQUETES DE AIRE Se encuentran térmicamente ailado de u entorno y u temeratura cambia adiabáticamente cuando acienden o decienden. Se encuentran a la mima reión que u entorno a cada altura, or lo que e uone exite equilibrio hidrotático. Se mueen lo uficientemente deacio como ara uoner que u energía cinética e una fracción dereciable de u energía total. Termodinámica de la atmófera 31

32 PROCESOS DE SATURACIÓN ADIABÁTICA Y PSEUDOADIABÁTICA Aire húmedo Todo lo roducto de condenación ermanecen en el aquete de aire Proceo adiabático aturado Proceo adiabático Condenación Aire aturado Lo roducto de condenación (todo o arte) abandonan el aquete de aire Proceo eudoadiabático Termodinámica de la atmófera 32

33 ECUACIÓN HIDROSTÁTICA S Maa de aire contenida en dz: Peo de aire contenido en dz: ρs dz gρs dz -Sd +d Fuerza de reión: dz Acendente: S z gρsdz Decendente: S ( + d) Fuerza de reión neta: S S ( + d) S d La fuerza de reión neta etá dirigida hacia arriba, ya que d e una cantidad negatia Termodinámica de la atmófera 33

34 ECUACIÓN HIDROSTÁTICA (Continuación) S -Sd +d Suonemo que cada elícula de aire etá muy cerca del equilibrio El eo equilibra la fuerza de reión dz d S d gρs dz ρg dz z gρsdz En función de olumen eecífico: 1 ρ g dz d Termodinámica de la atmófera 34

35 TEMPERATURA POTENCIAL La temeratura otencial θ de un aquete de aire e define como la temeratura que dicho aquete alcanzaría i fuee exandida o comrimida adiabáticamente dede u reión inicial hata una reión etándar 0 (generalmente e toma mb). δq cdt d 0 c dt rt d 0 c r dt T d 0 rt c r T dt T θ 0 d c T ln ln r θ 0 T θ r c 0 θ T 0 r c Aire eco r c J K J K 1 1 kg kg T contante θ Termodinámica de la atmófera 35

36 GRADIENTE ADIABÁTICO DEL AIRE SECO Primer rinciio δq cdt d δq cdt + g dz 0 dt dz aire eco g c Γ g dz d Proceo adiabático Ecuación hidrotática g 9.81 m -2 c 1004 J kg -1 K -1 Γ K m K km -1 Termodinámica de la atmófera 36

37 GRADIENTE ADIABÁTICO DEL AIRE SATURADO Una ez alcanzada la aturación e libera en el eno del aquete de aire el calor latente de cambio de etado, y a artir de ee momento la diminución de la temeratura con la altura e hace menor. Gradiente adiabático del aire aturado: taa de diminución de la temeratura con la altitud ara un aquete de aire aturado en condicione adiabática. Se define como: Γ at dt dz aire at Valore tíico: 4 K km -1 ara la roximidade del uelo 6-7 K km -1 ara la troofera media Termodinámica de la atmófera 37

38 TRABAJO Y CALOR. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA du δq - δw o or unidad de maa du δq δw Trabajo, δw, energía en tránito debido a fuerza mecánica (exanión o comreión del itema) δw dv Calor, δq energía en tránito debido a una diferencia de temeratura Energía interna, du: energía acumulada o erdida or el itema Entorno δw > 0 δq > 0 δq < 0 Sitema termodinámico δw < 0 Calor δq] cte m c dt ; c calor eecífico a reión contante Aire eco c kj K -1 Kg -1 δq] Vcte m c V dt; Aire eco c kj K -1 Kg -1 Termodinámica de la atmófera 38

39 PROPIEDADES DE UN SISTEMA Energía interna eecífica u Entalía eecífica h u + Calore eecífico Trabajo c u T c h T δw d Relación entre lo calore eecífico ara un ga ideal d dt d dt dh dt d dt ( ) ( r T ) r [ u + ] c r + Relación de Mayer c c r Termodinámica de la atmófera 39

40 Entalía de mezcla H H + H m h + m h H m H m + H m h + m m h Eecífica (kj/kg aire eco) h h + w h Nomenclatura: Subíndice : e refiere al aire eco Subíndice : e refiere al aor de agua Termodinámica de la atmófera 40

41 APLICACIÓN A LA ATMÓSFERA Calor eecífico a reión contante del aire húmedo c h T Entalía Aire húmedo Entalía Aire eco + Entalía Vaor de agua h h d +ω h w T+ ω ( T); T: temeratura [ºC] ω : roorción de mezcla [kg aor/kg de aire eco] h : entalía eecífica [kj kg -1 ] h T 1 c ω c kj kg º C Termodinámica de la atmófera 41

42 APLICACIÓN DEL PRIMER PRINCIPIO A UN GAS IDEAL δq cdt + d δq c dt + d( ) d ( c + r) dt d c dt d d( ) d + d δq cdt d dh du + d + d δq dh d Termodinámica de la atmófera 42

43 DIAGRAMA PSEUDOADIABÁTICO 0 T contante θ Línea de igual temeratura otencial Ejemlo. Una burbuja de aire a 230 K e encuentra en el niel de 400 mb y deciende adiabáticamente hata el niel de 600 mb. Cuál e u temeratura final? P (mb) K Deceno adiabático θ100k θ200k θ300k θ400k θ500k θ contante T (K) 259 K Termodinámica de la atmófera 43

44 Termodinámica de la atmófera 44

45 Línea continua rotulada en K: Adiabática eca Son línea de temeratura otencial contante (θ cte) Línea dicontínua rotulada en K: Peudoadiabática (ara aire aturado, θ bulbo húmedo cte) Línea continua rotulada en g/kg: Línea de razón de aturación contante Etán rotulada con la razón de aturación w. Termodinámica de la atmófera 45

46 USO DEL DIAGRAMA PSEUDOADIABÁTICO Ejemlo Una maa de aire a 1000 mb y 18 ºC tiene una razón de mezcla de 6 g kg -1. Determínee u humedad relatia y u unto de rocío (diagrama en agina iguiente) * Localización en el diagrama eudoadiabático (unto rojo) or coordenada T,. * Lectura de la razón de mezcla de aturación. Véae que w 13 g kg -1 * Humedad relatia φ w wat (46%) * Punto de rocío: trazamo una horizontal en la ordenada de 1000 mb hata encontrar la línea de razón de mezcla rotulada con el alor de la razón de mezcla actual (6 g kg -1 ). Le correonde una temeratura de 6 ºC, e decir, a ea temeratura un contenido en aor de 6 g kg -1 e aturante y or lo tanto condenará. Termodinámica de la atmófera 46

47 Ejemlo Una maa de aire a 1000 mb y 18 ºC tiene una razón de mezcla de 6 g kg -1. Determínee u humedad relatia y u unto de rocío φ w w w 13 g kg (46%) 1000 mb Punto de rocío 6 ºC 18 ºC Termodinámica de la atmófera 47

48 NIVEL DE CONDENSACIÓN Se define como el niel en que un aquete de aire húmedo que aciende adiabáticamente llega a etar aturado. Durante el aceno la razón de mezcla w y la temeratura otencial θ ermanencen contante ero la razón de mezcla de aturación w a diminuyendo rogreiamente (ya que la temeratura a diminuyendo) hata que u alor e hace igual a la razón de mezcla actual w. Termodinámica de la atmófera 48

49 REGLA DE NORMAND En un diagrama eudoadiabático el niel de condenación or aceno de un aquete de aire e encuentra en la interección de: la línea de temeratura otencial que aa a traé del unto localizado or la temeratura y reión del aquete; la línea de temeratura otencial equialente (e decir la eudoadiabática) que aa a traé del unto localizado or la temeratura de bulbo húmedo de la maa de aire y reión correondiente a la maa de aire; la línea de relación de mezcla de aturación que aa or el unto determinado or la temeratura de rocío y la reión de la maa de aire. Termodinámica de la atmófera 49

50 Paquete de aire con reión, temeratura T, unto de rocío T R y temeratura de bulbo húmedo T bh. Niel de condenación w at contante θ contante 1000 mb T R T bh T θ at contante θ bh Termodinámica de la atmófera 50 T

51 EJEMPLO 1. Niel de condenación A) Un aquete de aire de temeratura inicial 15 ºC y unto de rocío 2 ºC aciende adiabáticamente dede el niel de 1000 mb. Determínee el niel de condenación y la temeratura a dicho niel. B) Si el aquete de aire igue acendiendo or encima del niel de condenación y llega 200 mb má arriba, cuál e la temeratura final y cuanta agua e ha condenado durante el aceno? Termodinámica de la atmófera 51

52 B) Si el aquete de aire igue acendiendo or encima del niel de condenación y llega 200 mb má arriba, cuál e la temeratura final y cuanta agua e ha condenado durante el aceno? EJEMPLO 1. Niel de condenación 2.0 g/kg 630 mb Condenado: g/kg 4.5 g/kg 830 mb A) Un aquete de aire de temeratura inicial 15 ºC y unto de rocío 2 ºC aciende adiabáticamente dede el niel de 1000 mb. Determínee el niel de condenación y la temeratura a dicho niel mb -15 ºC T R 2 ºC -1 ºC 15 ºC Termodinámica de la atmófera 52

53 6 g kg -1 T R 4.5 ºC 8.5 ºC Φ (50%) 770 mb 12 g kg -1 T15 ºC 13 ºC 23.5 ºC EJEMPLO 2 Un aquete de aire a 900 mb tiene una temeratura de 15 ºC y un unto de rocío de 4.5 ºC. Determínee el niel de condenación, la razón de mezcla, la humedad relatia, la temeratura de bulbo húmedo, la temeratura otencial y la temeratura otencial de bulbo húmedo. Termodinámica de la atmófera 53

54 ESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO Gradiente actual Altura Γ <Γ Γ -Γ >0 ATMÓSFERA ESTABLE A B Al acender, la reión e ajuta a la del entorno Condicione iniciale El aire acendente A (má frío) e má deno que el aire del entorno B Γ Γ T A T B Temeratura Fuerza recueradora que inhibe el moimiento ertical Etabilidad etática oitia Gradiente adiabático del aire MENOR que el gradiente adiabático del aire eco El aquete de aire A tiende a regrear a u niel de origen Termodinámica de la atmófera 54

55 ESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO Gradiente actual Altura Γ <Γ Γ < 0 Γ -Γ >0 ATMÓSFERA ESTABLE A B Al acender, la reión e ajuta a la del entorno T A Temeratura Etabilidad etática negatia (INVERSIÓN) Gradiente adiabático del aire negatio (y menor que el del aire eco) Γ T B Condicione iniciale Γ El aire acendente A (má frío) e má deno que el aire del entorno B Fuerza recueradora que inhibe el moimiento ertical El aquete de aire A tiende a regrear a u niel de origen Termodinámica de la atmófera 55

56 htt:// htt:// meteorologia/iner_termica.htm Termodinámica de la atmófera 56

57 INESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO Gradiente actual Altura Γ >Γ Γ -Γ < 0 ATMÓSFERA INESTABLE B A Al acender, la reión e ajuta a la del entorno Condicione iniciale El aire acendente A (má caliente) e meno deno que el aire entorno B Γ T B T A Γ Temeratura Fuerza que faorece el moimiento ertical Inetabilidad etática Gradiente adiabático del aire MAYOR que el gradiente adiabático del aire eco El aquete de aire A tiende a alejare de u niel de origen Termodinámica de la atmófera 57

58 ESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO (RESUMEN) Etabilidad etática oitia Γ <Γ Etable Etabilidad etática negatia (inerión) Γ <Γ Γ <0 Γ Γ Γ Inetable Mezcla conectia Γ >Γ Etabilidad neutral: Γ Γ Γ Γ Termodinámica de la atmófera 58

59 BIBLIOGRAFÍA Y DOCUMENTACIÓN Libro báico de referencia ara el tema: John M Wallace, Peter W Hobb, Atmoheric Science. An introductory urey. Academic Pre (1997) Libro comlementario: M J Moran, H N Shairo. Fundamento de Termodinámica Técnica. Reerté (1994) Sobre humedad y u medida Tio de nube htt:// htt://eaborg.nmu.edu/cloud/tye.html Dato de entalía de aorización y fuión de lo elemento químico htt:// htt:// Dicuione obre etabilidad e inetabilidad: htt:// htt:// htt:// htt:// (ua unidade inglea) Página relacionada: htt:// htt:// Termodinámica de la atmófera 59