PROCESOS ADIABÁTICOS AIRE GAS Masa Leyes de los gases perfectos Sujeto a la acción de las energías mecánica y calorífica Leyes de la termodinámica Ley de los gases p= δRT BOYLE δ= densidad de gas R= constante numérica de los gases T=Temperatura del gas en K TEORIA MOLECULAR DE LOS GASES • EL AIRE tiene un gran número de moléculas en movimiento irregular e ininterrumpido, con frecuentes colisiones. • El efecto de los impactos esta en forma de presión que ejerce un gas CONCLUSIÓN • Con 0°K, las moléculas permanecen inmóviles y el gas no ejercería presión. • Al elevarse la T aumenta el movimiento molecular. 1era ley Termodinámica • Cambios físicos que se producen cuando se suministra o se quita calor a un gas “Si a un volumen de aire se le suministra calor, parte de el es empleado en el trabajo de vencer la presión externa y expandirse, y la parte restante se traduce en el aumento de T” Trabajo = p∆α En consecuencia ∆h = Cv∆T + p∆α Donde ∆h = calor suministrado Cv= calor específico a volumen constante Cv∆T = aumento de la energía interna p∆ α = Trabajo gastado en la expansión Por lo tanto aumento de energía Calor suministrado = interna + trabajo de dilatación Es más fácil medir cambios de presión que de volumen entonces tenemos ∆h = Cp∆T - α∆p Donde Cp = calor específico a presión constante Procesos adiabáticos • Producen cambios de T sin que ocurran intercambios de calor con el ambiente • El aire se enfría al expandirse y se calienta al ser comprimido Si el aire no está saturado y su cambio de T se debe por completo a la expansión o a la contracción, se llama proceso adiabático seco Si el aire está saturado, al condensarse el vapor de agua que contiene se liberará el calor latente y en este caso será proceso adiabático húmedo • Aire se enfria cuando asciende, se calienta cuando desciende. • Incremento de presion dada por altura -∆p = δg∆z • • • • δ= densidad del aire g= gravedad del aire ∆z= aumento de altura -∆p= disminución de la presión • El enfriamiento del aire seco al ascender es casi 10C por c/100 m y es gradiente térmico adiabático seco (γ). (-∆T / ∆z) • Con agua presente el enfriamiento es menos acentuado y corresponde a 0,6 0C por c/100 m y se le conoce como gradiente térmico adiabático húmedo (γ´). Valores de γ´ en grados Celsius por cada 100 m de elevación, J Lorente. Presión (mb) Temperatura 22°C 12°C 2°C -8°C -18°C 1000 0,42 0,52 0,64 0,72 0,85 900 0,40 0,50 0,62 0,70 0,84 800 0,38 0,47 0,59 0,68 0,82 700 0,36 0,45 0,56 0,65 0,80 Diagramas termodinámicos • Facilitan el estudio de gradientes térmicos verticales • Calcular algunos datos de la atmósfera con rapidez • Distintos tipos de gráficos aerológicos • Se indican las T en el eje de abscisas (x) y las presiones en el eje de las ordenadas (y) Diagrama termodinámico •Isobara?? •Isoterma?? •Inversión térmica?? Diagrama Stüv Presion nivel del mar: 1000 mb T suelo: 20°C HR: 80% Punto de rocío= seca vs equisaturada Formación nubes = seca vs equisaturada Concentracion HR= punto referencia suelo O Presion nivel del mar: 1050 mb T suelo: 20°C HR: 70% Punto de rocío= seca vs equisaturada Formación nubes = seca vs equisaturada Concentracion HR= punto referencia suelo O Estabilidad e inestabilidad del aire • Una partícula de aire está estable si al moverla hacia arriba o hacia abajo tiende a regresar a su posición primitiva o inicial • Una partícula de aire está inestable si al moverla hacia arriba o hacia abajo tiende a proseguir el movimiento en la dirección y sentido iniciado Los movimientos verticales tienen gran importancia en la generación de diversos fenómenos meteorológicos como tormentas, chubascos, tornados, etc Si al ascender encuentra capas de aire más caliente, la partícula, por tener menor T, será más pesada que el aire que la rodea y tenderá a regresar a su punto de origen en este caso será Si la partícula encuentra capas más frías que ella será más ligera y, por tanto, seguirá ascendiendo en este caso será Si la temperatura del aire y de la partícula son iguales , esto significa que tienen igual densidad en este caso será Estabilidad e inestabilidad del aire Aire seco Aire húmedo GTV < GAS estable GTV < GAH estable GTV > GAS inestable GTV > GAH estable GTV = GAS neutro GTV = GAH neutro Formación de nubes Formación de cumulonimbus Formación de cumulus en escaso desarrollo Cumulus humilis Cumulus congestus y cumulonimbus