Los Diagramas Termodinámicos

Transcripción

1 Los Diagramas Termodinámicos Dan una representación gráfica de los procesos en la atmósfera Eliminan, o por lo menos simplifican, los cálculos En general: nos interesa tener líneas rectas Hay muchas posibilidades Ventajas Desventajas

2 El Diagrama Clapeyron P v θ 1 T 1 θ2 T 2 isotermas adiabáticas secas Desventaja: un ángulo pequeño entre los isotermas y los adiabáticos secos (óptimo 90º) Difícil a evaluar los cambios de T por procesos adiabáticos

3 Diagrama Stuve 400 Otro ejemplo tradicional 500 Líneas rectas No mantiene Área energía Pequeño ángulo entre T y θ P o C -20 o C 0 o C 20 o C 40 o C T

4 Requisito tradicionales Presión como coordenada vertical La relación entre ÁREA ENERGÍA PUESTA EN JUEGO dw = pdv Se seleccionan p & v (volumen específico) como bases

5 Interés de los diagramas T-dlnp ÁREA - ENERGÍA PUESTA EN JUEGO Energía y trabajo z z 2 1 pv gdz = dp = vdp = RdT = R p R d T p p 1 p p 1 p p 1 d Td(ln p) T-dlnp

6 Emagrama Área energía Pero 45º ángulo entre T y θ 400 mb 600 mb P 800 mb 1000 mb-40 o C -20 o C 0 o C 20 o C 40 o C T

7 Tefigrama T - φ (entropía) Área - energía 90º ángulo Pero isobaras curvadas P 400 mb 600 mb 800 mb T 1000 mb

8 Nuestra selección El diagrama oblicuo Tres líneas rectas (p, T, r s ) Dos con poca curvatura (adiabáticas secas y pseudoadiabáticas Ángulo apreciable entre T y θ Área Energía puesta en juego

9 Isobaras (p) Skew T-log p--example Isotermas (T) Pseudoadiabáticas (θ sw ) Equisaturadas (r s ) Adiabáticas secas (θ)

10 Punto de referencia: el origen Skew T-log p--example θ=0ºc θ sw = 0ºC T=0ºC 1000mb

11 El Diagrama Oblicuo Ubicación (p, T, T d ) Seguimiento de procesos por propiedades conservativas Procesos adiabáticos secos

12 T

13 El Diagrama Oblicuo Ubicación (p, T, T d ) Seguimiento de procesos por propiedades conservativas Procesos adiabáticos secos (propiedades termales) T sigue el adiabático seco (propiedades de humedad) T d sigue la equisaturada

14 T d T

15 El Diagrama Oblicuo Ubicación (p, T, T d ) Seguimiento de procesos por propiedades conservativas Procesos adiabáticos secos (propiedades termales) T sigue el adiabático seco (propiedades de humedad) T d sigue la equisaturada Se leen por isotermas

16 T d =3ºC T=9ºC p=920hpa

17 El Diagrama Oblicuo Ubicación (p, T, T d ) Seguimiento de procesos por propiedades conservativas Procesos adiabáticos secos (propiedades termales) T sigue el adiabático seco (propiedades de humedad) T d sigue la equisaturada Se evolucionan simultaneamente

18 T d T

19 El Diagrama Oblicuo Ubicación (p, T, T d ) Seguimiento de procesos por propiedades conservativas Procesos adiabáticos secos (propiedades termales) T sigue el adiabático seco (propiedades de humedad) T d sigue la equisaturada Hasta llegar a la saturación

20 T c NCE T d T

21 El Diagrama Oblicuo Ubicación (p, T, T d ) Seguimiento de procesos por propiedades conservativas Procesos adiabáticos secos (propiedades termales) T sigue el adiabático seco (propiedades de humedad) T d sigue la equisaturada Procesos pseudoadiabáticos siguen los pseudoadiabáticos

22

23 Más variables termodinámicas de Nombres interés T sw pseudotemperatura del termómetro húmedo θ sw temperatura pseudopotencial del termómetro húmedo T se temperatura pseudoequivalente θ se temperatura pseudopotencial equivalente

24 θ sw θ se T d T sw T T se

25 Más variables termodinámicas de Nombres interés T sw pseudotemperatura del termómetro húmedo θ sw temperatura pseudopotencial del termómetro húmedo T se (T ps ) temperatura pseudoequivalente θ se (θ ps ) temperatura pseudopotencial equivalente Porqué nos interesan?

26 PROPIEDADES CONSERVATIVAS DE LAS MASAS DE AIRE Propiedad Proceso A Proceso B Proceso C Proceso D U NC NC NC C e C NC NC NC r o q C NC C NC T d C NC NC NC T w T sw NC C NC NC T e T se NC C NC NC θ NC NC C NC θsw NC C C C θse NC C C C A calentamiento o enfriamiento ( sin condensación ni evaporación) B evaporación o condensación en procesos isobáricos (T húmedo) C expansión adiabática seca D expansión adiabática saturada

27 Porque pseudo T se < > T e T sw < > T w Qué diferencia hay? Tanto T e como T w se definen isobaricamente Hacemos una trampa subiendo y bajando Facilita su estimación por el diagrama Introduce un error despreciable Importa (poco) la temperatura del cambio de fase

28 Temperatura (ºC) Calor latente de evaporación (J/g)