recordemos algunas definiciones útiles en i) aire húmedo ó...

epe

mm

MMq

d

v

d

v

N

i i

i

N

ii

d

mM

Mm

1

1d

d mRR

*

q

MMM

mm vd

d

d

111

Tq

q

Rp d

1

1

Recordemos algunas definiciones útiles en i) aire húmedo óii) aire húmedo + agua líquida +hielo

Relacion de mezcla q:

Reescribamos la ecuación de estado teniendo en cuenta el vapor de agua

Tvirtual

Y si además de vapor de agua hay agua Liquida ó hielo ??????

Tq

q

RpT

d

1

1

RTp

i)

Es la temperatura que debería tener el aire seco, si tuviese la misma densidad que el aire húmedo

A la misma P

Tdensidad Es la temperatura que debería tener el aire seco, si tuviese la misma densidad que el aire nuboso(Aire húmedo + condens)

A la misma P

Ql y qi son peq ≈10-3

ProcesosProcesosen la en la

AtmosferaAtmosfera

TodosTodos estosestosprocesosprocesos son son

importantesimportantes en en laslas nubesnubes!!!!!!

1. Enfriamiento isobárico(δq≠0, dp=0, dh=δq)

2. Adiabaticos (δq =0,dp=0,dh=0)3. Pseudoadiabáticos

Ejemplos caso (2) Procesos isoentálpicos:

1) Condens. ó Evaporización de agua en aire no saturado Evaporación pp.

2) Mezcla horizontal de dos masas de aire.3) Expansión Adiabática

1 ) 1 ) EnfriamientoEnfriamiento IsobaricoIsobarico

Sistema cerrado q, w constantes, p constante , HR VariaT↓ HR↑ y es (T) ↓Si e=es T=Td

Temperatura a la cual debe ser enfriado el aire hasta alcanzar a

saturación, con p constante.

Si la saturación se alcanza respecto al hielo la T es Tf, T de escarcha

Temperatura a la cual debe ser enfriado el aire por evaporación de agua hasta que el mismo alcance

exactamente la saturación a p constante y aislado

2. 2. ProcesosProcesos AdiabaticosAdiabaticos e e IsobIsobááricosricosSistema Cerrado, aire húmedo +agua, la ∆H=0(δq=0 y dp=0)

Escribimos la ecuación para la entalpía, para un estado inicial y final con Ti y otro Tf=Tiw

y wf=wsw

y …… …..llegamos a

Y también de la misma forma estimamos

Temperatura que alcanzaría el aire húmedo si se secara

totalmente por condensacion del vapor de agua y la misma sale del

sistema.

VaporVapor

LiquidoLiquido

SolidoSolido

Pres

ion

Pres

ion

TemperaturqTemperaturq

spd

viw ww

clTT

wclTTpd

vie

Td<Tiw<T<Tv<Tie

Relación entre las Temperaturas ya vistas

2. 2. ProcesosProcesos AdiabaticosAdiabaticos IsobaricosIsobaricosMezcla horizontal IsobMezcla horizontal Isobááricarica

2 masas de aire humedo a la misma p (T1,e1) (T2,e2)

Si no existe condensacion, H=m1h1+m2h2=0

Y reescribiendo y aproximando

mTmTmT 2211

mmm 2211

mqmqmq 2211

2. 2. ProcesosProcesos AdiabAdiabááticosticos::Expansion Adiabática

Usamos : Teoría de la Parcela

Recordemos las SuposicionesRealizadas

– Parcela aislada del entorno. (ad)– Cambios de Temperatura cumplen

Poisson.– Equilibrio hidrostático, los

movimientos son suficientementelentos tal que es reversible)

TTpp,P,PTTee,P,P

ww

Métodos para describir el proceso de ascenso

a) Proceso Adiabático Secob) Proceso Adiabatico Húmedoc) Proceso Adiabático Saturadod) Proceso Pseudoadiabático

Consideremos ahora que en esta parcela de aire aisladaaire aislada los ASCENSOS puede ser de:

1) Aire seco2) Contiene vapor de agua y cuando asciende

a) NO SATURANO SATURA ó b) SATURASATURA, y el agua permanece en la parcela

3) Idem 2b) pero el agua sale de la parcela y el proceso se denomina pseudoadiabático

TTpp,P,PTTee,P,P

ww

Parcela de Aire Seco pddTcdq v

0dq

pddTc v

Adiabático

Trabajo de expansión, resulta en un cambio de T

2 a) Proceso Adiabático SecoSeco

dpd

cR

P1000T

Temperatura Potencial que se conservaEn un proceso adiabático seco

Puedo usar ecuación de Poisson

2. b) Proceso Adiabático Húmedo

• Tengamos en cuenta ahora un proceso que sólo involucra al vapor de agua y la parcelapermanece SUBSUB--SATURADA.SATURADA.

mmq v

mRmR)mm(R vvdv

2 b) Proceso Adiabático Húmedo

• Temperatura Potential para procesos de ascenso que involucran aire húmedo que“NO ALCANZA LA SATURACION”

)q07.286(.

IIm P

1000T

)07.(1000

q

Idm P

POISSON

Se conserva para un procesoadiabático húmedo que no

alcanza la saturación

• Calor Latente liberado ...1. Calienta el aire

• Sistema Heterogéneo– Aire Seco– Vapor Agua– Gotitas agua (material

condensado)

2. Parcela Realiza Trabajo– Calentamiento causa expansión

2 c).Proceso Adiabático Saturado

• Gotitas de aguapermanecen en la parcela.

• Calor Latente permanecedentro de la parcela.

• Reversible• ‘Adiabático’• Isoentrópico

2 c) Proceso Adiabático Saturado

• Masa del Sistema– Air Seco (md)

• Constant– Total de agua (mt)

• Vapor (mv)• Agua Líquida (mw)

mmdd

mmtt= = mmvv ++ mmww

2 c.) Proceso Adiabático Saturado

• Condensación– Vapor de Agua a Agua Líquida

dmdmvv

2 c) Proceso Adiabático Saturado

• 1) Condensación (Vapor agua a agua Líquida) • 2) Evaporación (Agua líquida a vapor de agua)

dmdmvv

Pierdo agua líquida y/ó vapor !!!!!óGano !!!!!!

dmdmww

Recordemos ………………

• Ecuación para Proceso Adiabático Saturado– Ignoramos calentamiento del Vapor de Agua

• Error es pequeñito– Agua Líquida PERMANECE con la parcela que

asciende.

2 c) Proceso Adiabático Saturado

pdpRm

TdT)cmcm(

Tdml

ddwwpdvv

d

• Agua líquida “cae fuera”de la Parcela

• Calor Latente permanecedentro de la Parcela

• Calor Latente calienta“SOLO” el aire seco.

2 d.) Proceso Pseudoadiabático

2 d.) Proceso Pseudoadiabático

• Irreversible• Pseudoadiabatico• Cambios en la Entropía

• Qué hacemos en nuestra ecuación de dS?– Tengamos en cuenta que no hay masa de agua

para calentar!

pdpRm

TdTcm

Tdml

ddpdvv

d

2 d.) Proceso Pseudoadiabático

54.23376)81.01(exp1000)28.1(285.0

lcl

w

Id T

wwP

e

Podemos Usar la aprox. deBolton para definir Θe

Temperatura Potencialequivalente (e )

•• ‘‘eses conservadaconservada’’ para– Proceso Adiabatico seco– Proceso Pseudoadiabatico

eeconstanteconstante

pdTR=CAPEipi

Pniveequi

ln entornoparcela TT=T

Energía Potencial Disponible Convective Available Potential EnergyCAPE

donde

ventornoapventornorevparc TTTT .

ventornoadpventornoVPparcela TTTT

Proceso pseudoadiabatico

Proceso Reversible, existen 2 efectos opuestos, carga hidrometeoros y contenido agua:

Agua sale sistema!!!

1. Peso condensado tiende a enfriar (domina hasta trop media)2. Cantidad aumenta el calentamiento

Domina en niveles superiores

Domina en niveles bajos y medios

Tv q

q

TT1

1

Tq

q

TT1

1

Sondeo esquemático que muestra el proceso con y sin corrección para la Tv

SIS 20/9/03

ComparaciónReversible Pseudo-adia

¿Cómo es ∆T?

ComparacionReversible Pseudo-adia

Acá miramos ∆Tseco