fa0405 tema03 termodinamica atm

47
1 TEMA 3 TERMODINAMICA DE LA ATMOSFERA Ecuación de estado del gas ideal. Mezcla de gases Trabajo y calor. Primer principio de la Termodinámica Cambios de fase El concepto del paquete de aire. Procesos: procesos adiabáticos. El vapor de agua: Aire húmedo. Saturación Procesos del aire húmedo. Diagramas Estabilidad vertical A m b i e n t a l F í s i c a Equipo docente : Alfonso Calera Belmonte Antonio J. Barbero Departamento de Física Aplicada UCLM

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Page 1: Fa0405 tema03 termodinamica atm

1

TEMA 3 TERMODINAMICA DE LA ATMOSFERA

• Ecuación de estado del gas ideal. Mezcla de gases• Trabajo y calor. Primer principio de la Termodinámica• Cambios de fase• El concepto del paquete de aire. Procesos: procesos adiabáticos.• El vapor de agua: Aire húmedo. Saturación• Procesos del aire húmedo. Diagramas• Estabilidad vertical

Ambiental

Física

Equipo docente:Alfonso Calera BelmonteAntonio J. Barbero

Departamento de Física AplicadaUCLM

Page 2: Fa0405 tema03 termodinamica atm

2

GASES IDEALESECUACIÓN DE ESTADO

TMR

Vm

VRT

Mm

RTVn

p 11 KkgKJ

MR

r

Vm

mV

v

11314.8 KkmolkJRnRTpV

rTpv

0q 0q

0w

0w

wqdu

PRIMER PRINCIPIO

Sistema

Ambiental

Física

Page 3: Fa0405 tema03 termodinamica atm

3

PROPIEDADES DE UN SISTEMA

Entalpía específicaEnergía interna específica u pvuh

Calores específicos

pp T

hc

vv T

uc

dvpw

Trabajo

Relación entre los calores específicos para un gas ideal

rTrdTd

vpdTd )( rcpvu

dTd

dTdh

v

Relación de Mayer rcc vp

Ambiental

Física

Page 4: Fa0405 tema03 termodinamica atm

4

dvpdTcq v

APLICACIÓN DEL PRIMER PRINCIPIO A UN GAS IDEAL

dpvdTcdpvdTrcdpvvpddTcq pvv )()(

dvpdpvvpd )(

dpvdTcq p

dpvdvpdudh dpvdhq

Ambiental

Física

Page 5: Fa0405 tema03 termodinamica atm

5

V

RTnp i

i

V

nRTp

......21

i

ii

ii

nnn

ny

n

n

p

pFracción molar

La presión parcial de cada componente es proporcional a su fracción molar

MEZCLA DE GASES IDEALES. MODELO DE DALTON

• Gas ideal formado por partículas que ejercen fuerzas mutuas despreciables y cuyo volumen es muy pequeño en comparación con el volumen total ocupado por el gas.

• Cada componente de la mezcla se comporta como un gas ideal que ocupase él sólo todo el volumen de la mezcla a la temperatura de la mezcla.

• Consecuencia: cada componente individual ejerce una presión parcial, siendo la suma de todas las presiones parciales igual a la presión total de la mezcla.

Ambiental

Física

Page 6: Fa0405 tema03 termodinamica atm

6

FASE: Estado de agregación físicamente homogéneo y con lasmismas propiedades.

CAMBIOS DE FASE: Calor latente de cambio de estado

CAMBIOS A PRESIÓN CONSTANTE: Entalpía de cambio de estado

Agua:L V 540 kcal/kg

S L 80 kcal/kg

Ambiental

Física

Page 7: Fa0405 tema03 termodinamica atm

7

T (ºC)

q

0

hielo

hielo +

agua

CAMBIOS DE ESTADO DEL AGUA

Ejemplo: agua a 1 atm sometida a un calentamiento continuo

100

agua vapor

agua +

vapor

80 kcal/kg

540 kcal/kg

1 kcal/kg·ºC

Los cambios de estado llevan asociados intercambios de energía:

calor latente de cambio de estado

Cuando el cambio de estado es a presión constante entalpía de cambio de estado

El cambio líquido vapor lleva asociado un gran intercambio de energía!

0.5 kcal/kg·ºC

Ambiental

Física

Page 8: Fa0405 tema03 termodinamica atm

8

Aire húmedo: aire seco + vapor de agua

Aire seco Aire húmedo Aire saturado

Presión de vapor (tensión de vapor)

Presión de vapor de saturación: función de T

Líquido

Vapor

El aire húmedo en contacto con agua líquida se describe con arreglo a lasidealizaciones siguientes: 1) El aire seco y el vapor se comportan como gasesideales independientes. 2) El equilibrio de las fases líquida y gaseosa del aguano está afectada por la presencia de aire.

(COMPOSICIÓN AIRE SECO: Véase Tema 2)

Ambiental

Física

Page 9: Fa0405 tema03 termodinamica atm

9

Ambiental

Física

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0 10 20 30 40 50

P (

ba

r)

T (ºC)

Presion de vapor del agua (liq) en funcion de la temperatura

Diagrama de Fases. Curva líquido-vapor (agua)

Coordenadas punto triple: 0.01 ºC, 0.00611 bar

0.024http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html

Diagrama fases agua

http://www.chemistrycoach.com/Phase_diagram.htm

Properties of Water and Steam in SI-Units(Ernst Schmidt)Springer-Verlag (1982)

SATURACIÓN:

Coexistencia de fase líquida y fase gaseosa siendo la presión de vapor igual al valor indicado por la curva de equilibrio líquido- vapor a cada temperatura

Presión de vapor (tensión de vapor)

Page 10: Fa0405 tema03 termodinamica atm

10

Ambiental

Física

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0 10 20 30 40 50

P (

ba

r)

T (ºC)

Presion de vapor del agua (liq) en funcion de la temperatura

T (ºC) P (bar)0.01 0.006115.00 0.0087210.0 0.0122815.0 0.0170520.0 0.0233925.0 0.0316930.0 0.0424635.0 0.0562840.0 0.0738445.0 0.09593

Interpolación lineal

12

12

11 PP

TT

TTPP i

i

barCP 06632.0)º38(

1 2 i

Page 11: Fa0405 tema03 termodinamica atm

11

Relación entre presión parcial de vapor de agua, presión total y humedad específica:

La presión parcial ejercida por un constituyente de una mezcla de gases es proporcional a su fracción molar (Dalton)

pw

w

MmMm

M

mm

p

Mm

Mm

Mm

p

ssv

vv

s

v

s

s

v

v

v

v

v

1

s

v

mm

w kg vapor/kg aire seco Masa de vapor de agua

Masa de aire seco =

Razón de mezcla

Humedad específica o

s

s

v

v

v

v

v

Mm

Mm

Mm

y

pw

wpv

622.0s

v

MM

CONTENIDO DE HUMEDAD EN EL AIRE

Ambiental

Física

Page 12: Fa0405 tema03 termodinamica atm

12

Una masa de aire contiene vapor de agua con una razón de mezcla 6 g kg-1, siendo la presión total de la misma 1018 mb. Determinar la presión de vapor.

mbpw

wv

p 7.91018622.0006.0

006.0

Determínese la humedad específica de una masa de aire donde la tensión de vapor de agua esde 15 mb, siendo la presión total 1023 mb.

oairekgvaporkgpp

pw

v

v sec/00926.0151023

15622.0

. . . .

. . . .

. ..

.

.. ..

.

.

.

..

EJEMPLOS

Ambiental

Física

Page 13: Fa0405 tema03 termodinamica atm

13

vs

vs

s

v

s

s

s

hmm

hmH

mH

mH

vs hwhh

Específica(kJ/kg aire seco)

vs HHH vvss hmhm Entalpía de mezcla

Nomenclatura:

Subíndice s: se refiere al aire seco

Subíndice v: se refiere al vapor de agua

Calor sensible:

Contenido de energía de una masa de aire debido a la temperatura del aire

Se expresa en kJ/kg aire seco o en kcal/kg aire seco (magnitud específica). El calor específico del aire seco es 0.24 kcal/kg

Calor latente:

Contenido de energía de una masa de aire debido al vapor de agua que contiene

http://www.shinyei.com/allabout-e.htm#a19

Representa el calor necesario para vaporizar el agua contenida en la masa de aire

Ambiental

Física

Page 14: Fa0405 tema03 termodinamica atm

14

Humedad relativa: cociente entre la fracción molar de vapor de agua en una muestrade aire húmedo y la fracción molar de vapor en una muestra de aire saturado a lamisma temperatura y la misma presión de la mezcla.

pTsatv

v

y

y

,,

pyp vv

pyp satvsatv ,, pTsatv

v

p

p

,,

Forma alternativa 1:

Forma alternativa 2:

En la atmósfera de la Tierra p >> pv,sat

p

p

pp

pw satv

satv

satvsat

,

,

,

pp

ppp

w v

v

v

satww

Ambiental

Física

Page 15: Fa0405 tema03 termodinamica atm

15

EjemploConsidérese una masa de aire a 1010 mb y 20 ºC cuya presión parcial de vapor es 10 mb. Calcúlese su humedad relativa, su humedad específica y la humedad específica de saturación.

P

T

pv

pv,sat

w

wsat

T (ºC) P (bar)0.01 0.006115.00 0.0087210.0 0.0122815.0 0.0170520.0 0.0233925.0 0.0316930.0 0.0424635.0 0.0562840.0 0.0738445.0 0.09593

%)43(428.039.23

10

,,

pTsatv

v

pp

00622.0101010

10622.0

v

v

ppp

w kgkg-1

0147.039.231010

39.23622.0

,

,

satv

satvsat pp

pw kgkg-1

Ambiental

Física

Page 16: Fa0405 tema03 termodinamica atm

16

Ambiental

Física

Punto de rocío: Temperatura a la que debe enfriarse el aire (manteniendo constante su presión y su contenido en vapor) para alcanzar la saturación.

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0 10 20 30 40 50

P (

ba

r)

T (ºC)

Presion de vapor del agua (liq) en funcion de la temperatura

Temperatura de rocío 13.8 ºC

0.012

Ejemplo. Masa de aire húmedo evolucionando desde 40 ºC hasta 10 ºC (pv = 20 mb, presión constante 1010 mb)

v

vC pp

pw º40

10126.0020.0010.1

020.0622.0

kgkg

v

vC pp

pw º10

10748.0012.0010.1

012.0622.0

kgkg

El aire mantiene suhumedad específicapero aumenta lahumedad relativa

Page 17: Fa0405 tema03 termodinamica atm

17

PROCESO DE SATURACIÓN ADIABÁTICA

El aire fluye a través de un conducto perfectamente aislado donde existe un depósito de agua abierto al flujo de aire. A medida que circula, el aire aumenta su humedad específica hasta alcanzar saturación si el contacto aire agua es lo suficientemente prolongado.

T1

1

T2

2

Sobre saturación adiabática y humedad http://www.taftan.com/xl/adiabat.htmhttp://www.shinyei.com/allabout-e.htm

Temperatura de saturación adiabáticaT2 = Tsa

Aislamiento adiabático

La entalpía del aire húmedo se mantiene constante. Como consecuencia, la temperatura disminuye a la salida.

Ambiental

Física

Page 18: Fa0405 tema03 termodinamica atm

18

PSICRÓMETRO

)()(

)()(')()(

saliqv

saliqsavssas

ThTh

ThThwThThw

Determinación de la humedad específica w del aire húmedo a partir de tres propiedades de la mezcla: presión p, temperatura T y temperatura de saturación adiabática Tsa

seco

T

Temperatura bulbo húmedo Temp. saturación adiabática

Diagrama psicrométricosaT

húmedo

)()(

'sag

sav

TppTp

w

M J Moran, H N Shapiro. Fundamentos de Termodinámica Técnica. Reverté (1994)

Ambiental

Física

Page 19: Fa0405 tema03 termodinamica atm

19

Vmm vs Densidad del aire húmedo (kg/m3)

vs mmV

v

1

Volumen específico (m3/kg)

w, pv

T (seco)

h

T (húmedo)

v

Diagrama psicrométricoCONSTRUIDO PARAUNA PRESIÓN DADA

Ambiental

Física

Page 20: Fa0405 tema03 termodinamica atm

20

Ambiental

Física

Page 21: Fa0405 tema03 termodinamica atm

21

Ambiental

Física

EJEMPLO.Una masa de aire a 30 ºC con 30% de humedad se somete a un proceso de saturación adiabática.Después se enfría hasta 13.5 ºC y posteriormente se calienta hasta que su temperatura alcanza 19 ºC. Determínese su humedad relativa y lavariación en su humedad específica.

30 ºC

30%

18 ºC

13.5 ºC

19 ºC

0.080

0.095

= 0.095-0.080 =

= 0.015 kg·kg-1

Page 22: Fa0405 tema03 termodinamica atm

22

Es un volumen de aire cuya composición permanece aproximadamente constante, desplazándose geográficamente y a través de la atmósfera como una unidad diferenciada.

• Se encuentran térmicamente aislados de su entorno y su temperatura cambia adiabáticamente cuando ascienden o descienden.

• Se encuentran a la misma presión que su entorno a cada altura, por lo que se supone existe equilibrio hidrostático.

• Se mueven lo suficientemente despacio como para suponer que su energía cinética es una fracción despreciable de su energía total.

PAQUETE DE AIRE

La mezcla por difusión molecular es un fenómeno importante en los primeros centímetros de altura y por encima de los 100 km. En los niveles intermedios la mezcla vertical es consecuencia del intercambio de masas de aire bien definidas (“paquetes de aire”) cuyas dimensiones horizontales se encuentran comprendidas desde los centímetros hasta la escala del tamaño de la Tierra.

MODELIZACIÓN DE LOS PAQUETES DE AIRE

Ambiental

Física

Page 23: Fa0405 tema03 termodinamica atm

23

PROCESOS DE SATURACIÓN ADIABÁTICA Y PSEUDOADIABÁTICA

Aire húmedo

Aire saturado

Proceso adiabático

Condensación

Todos los productos de condensación permanecen

en el paquete de aire

Los productos de condensación (todo o parte) abandonan el paquete de aire

Proceso adiabático saturado

Proceso pseudoadiabático

Ambiental

Física

Page 24: Fa0405 tema03 termodinamica atm

24

ECUACIÓN HIDROSTÁTICA

dz

gSdz z p

S

Masa de aire contenida en dz: dzS

Peso de aire contenido en dz: dzSg

Fuerza de presión neta:

Ascendente: pS

Descendente: )( dppS

dpSdppSpS )(

La fuerza de presión neta está dirigida hacia arriba, ya que dp es una cantidad negativa

Fuerzas de presión: p+dp

-Sdp

Columna aire, densidad

Ambiental

Física

Page 25: Fa0405 tema03 termodinamica atm

25

ECUACIÓN HIDROSTÁTICA (Continuación)

Suponemos que cada película de aire está muy cerca del equilibrio

El peso equilibra las fuerzas de presión

dzSgdpS gdz

dp

v

1

En función de volumen específico:

dpvdzg

dz

gSdz z p

S

p+dp -Sdp A

mbiental

Física

Page 26: Fa0405 tema03 termodinamica atm

26

Aire húmedo == aire seco +

+ vapor de agua

vsvs

Vmm Densidad del

aire húmedo:

s: densidad que la misma masa ms de aire secotendría si ella sola ocupase el volumen V

v: densidad que la misma masa mv de vapor de aguatendría si ella sola ocupase el volumen V

Densidades “parciales”

V ms mv

TEMPERATURA VIRTUAL

Gas ideal

Ley de Dalton vs ppp

Trp sss

Trp vvv Tr

pTrpp

v

v

s

v

Ambiental

Física

Page 27: Fa0405 tema03 termodinamica atm

27

Tr

p

Tr

pp

v

v

s

v

Definición: Temperatura virtual Tvirtual

La ecuación de los gases se puede escribir entonces como:

La temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire húmedo a la misma presión.

El aire húmedo es menos denso que el aire seco la temperatura virtuales mayor que la temperatura absoluta.

Densidad delaire húmedoConstante

del aire seco

Presión delaire húmedo

622.0s

v

v

s

M

M

r

r

virtuals Trp

1111ew

wT

pp

TT

vvirtual

1111

p

p

Tr

p

r

r

p

p

Tr

p v

sv

sv

s

11pp

TT

vvirtual

Ambiental

Física

Page 28: Fa0405 tema03 termodinamica atm

28

Ambiental

Física

La temperatura potencial de un paquete de aire se define como la temperatura que dicho paquete alcanzaría si fuese expandida o comprimida adiabáticamente desde su presión inicial hasta una presión estándar p0 (generalmente se toma p0 = 1000 mb).

TEMPERATURA POTENCIAL

rTvp

0p

dpTdT

r

cp

p

p

Tp

pdp

TdT

r

c

00

lnlnppT

r

cp

0ppT r

cp

286.01004

287

11

11

kgKJ

kgKJcr

pAire seco

0 dpp

rTdTcp

pcr

pp

T

0

286.0pconstanteT

0 dpvdTcq p

Page 29: Fa0405 tema03 termodinamica atm

29

Proceso adiabático

0 dzgdTcq p

Primer principio

Ecuación hidrostática

dpvdTcq p

dpvdzg

sposecaire c

gdzdT

g = 9.81 ms-2

cp = 1004 Jkg -1K-1

s = 0.0098 Km-1 = 9.8 Kkm-1

GRADIENTE ADIABÁTICO DEL AIRE SECO

Ambiental

Física

Page 30: Fa0405 tema03 termodinamica atm

30

Una vez alcanzada la saturación se libera en el seno del paquete de aire el calor latente de cambio de estado, y a partir de ese momento la disminución de la temperatura con la altura se hace menor.

Gradiente adiabático del aire saturado: tasa de disminución de la temperatura con la altitud para un paquete de aire saturado en condiciones adiabáticas. Se define como:

tasairesat dz

dT

Valores típicos: 4 Kkm-1 para las proximidades del suelo 6-7 Kkm-1 para la troposfera media

GRADIENTE ADIABÁTICO DEL AIRE SATURADO

Ambiental

Física

Page 31: Fa0405 tema03 termodinamica atm

31

1000

600

100

200

300

400

800

0

10

100 200 300 400

P (m

b)

T (K)

=100K =200K =300K =400K =500K

DIAGRAMA PSEUDOADIABÁTICO

286.0pconstanteT

Ejemplo. Una burbuja de airea 230 K se encuentra en el nivelde 400 mb y desciende adiabáticamente hasta el nivelde 600 mb. ¿Cuál es su temperatura final?

230 KDescenso adiabático

constante

Línea de igual temperatura potencial

259 K

Ambiental

Física

Page 32: Fa0405 tema03 termodinamica atm

32

Ambiental

Física

Page 33: Fa0405 tema03 termodinamica atm

33

Ambiental

Física

Líneas continuas rotuladas en K: Adiabáticas secasSon líneas de temperatura potencial constante ( cte)

Líneas discontínuas rotuladas en K: Pseudoadiabáticas (para aire saturado, bulbo húmedo cte)

Líneas continuas rotuladas en g/kg: Líneas de razón de saturación constanteEstán rotuladas con la razón de saturación ws.

Page 34: Fa0405 tema03 termodinamica atm

34

EjemploUna masa de aire a 1000 mb y 18 ºC tiene una razón de mezcla de 6 gkg-1. Determínese su humedad relativa y su punto de rocío (diagrama en pagina siguiente)

USO DEL DIAGRAMA PSEUDOADIABÁTICO

* Localización en el diagrama pseudoadiabático (punto rojo) por coordenadas T, p.

* Lectura de la razón de mezcla de saturación. Véase que ws = 13 gkg-1

* Humedad relativa %)46(46.0136

satww

* Punto de rocío: trazamos una horizontal en la ordenada de 1000 mb hasta encontrar la línea de razón de mezcla rotulada con el valor de la razón de mezcla actual (6 gkg-1). Le corresponde una temperatura de 6 ºC, es decir, a esa temperatura un contenido en vapor de 6 gkg-1 es saturante y por lo tanto condensará.

Ambiental

Física

Page 35: Fa0405 tema03 termodinamica atm

35

ws = 13 gkg-1

6 ºC18 ºC

1000 mb

%)46(46.0136

sww

Punto de rocío

EjemploUna masa de aire a 1000 mb y 18 ºC tiene una razón de mezcla de 6 gkg-1. Determínese su humedad relativa y su punto de rocío

Ambiental

Física

Page 36: Fa0405 tema03 termodinamica atm

36

NIVEL DE CONDENSACIÓN

Se define como el nivel en que un paquete de aire húmedo que asciende adiabáticamente llega a estar saturado.

Durante el ascenso la razón de mezcla w y la temperatura potencial permanencen constantes pero la razón de mezcla de saturación ws va disminuyendo progresivamente (ya que la temperatura va disminuyendo) hasta que su valor se hace igual a la razón de mezcla actual w.

Ambiental

Física

Page 37: Fa0405 tema03 termodinamica atm

37

• En un diagrama pseudoadiabático el nivel de condensación por ascenso de un paquete de aire se encuentra en la intersección de:

• la línea de temperatura potencial que pasa a través del punto localizado por la temperatura y presión del paquete;

• la línea de temperatura potencial equivalente (es decir la pseudoadiabática) que pasa a través del punto localizado por la temperatura de bulbo húmedo de la masa de aire y presión correspondiente a la masa de aire;

• la línea de relación de mezcla de saturación que pasa por el punto determinado por la temperatura de rocío y la presión de la masa de aire.

REGLA DE NORMAND

Ambiental

Física

Page 38: Fa0405 tema03 termodinamica atm

38

Paquete de aire con presión p, temperatura T, punto de rocío TR y

temperatura de bulbo húmedo Tbh.

constante

sat constante

wsat constante

1000 mb

p

T

T TR

Nivel de condensación

Tbh

bh

p

Ambiental

Física

Page 39: Fa0405 tema03 termodinamica atm

39

EJEMPLO 1. Nivel de condensación

A) Un paquete de aire de temperatura inicial 15 ºC y punto de rocío 2 ºC asciende adiabáticamente desde el nivel de 1000 mb. Determínese el nivel de condensación y la temperatura a dicho nivel.

B) Si el paquete de aire sigue ascendiendo por encima del nivel de condensación y llega 200 mb más arriba, ¿cuál es la temperatura final y cuanta agua se ha condensado durante el ascenso?

Ambiental

Física

Page 40: Fa0405 tema03 termodinamica atm

40

15 ºC

1000 mb

830 mb

630 mb

-15 ºC

TR=2 ºC

4.5 g/kg

2.0 g/kg

Condensado:4.5-2.0=2.5 g/kg

EJEMPLO 1. Nivel de condensación

-1 ºC

A) Un paquete de aire de temperatura inicial 15 ºC y punto de rocío 2 ºC asciende adiabáticamente desde el nivel de 1000 mb. Determínese el nivel de condensación y la temperatura a dicho nivel.

B) Si el paquete de aire sigue ascendiendo por encima del nivel de condensación y llega 200 mb más arriba, ¿cuál es la temperatura final y cuanta agua se ha condensado durante el ascenso?

Ambiental

Física

Page 41: Fa0405 tema03 termodinamica atm

41

Ambiental

Física

EJEMPLO 2Un paquete de aire a 900 mb tiene una temperatura de 15 ºC y un punto de rocío de 4.5 ºC. Determínese el nivel de condensación, la razón de mezcla, la humedad relativa, la temperatura de bulbo húmedo, la temperatura potencial y la temperatura potencial de bulbo húmedo.

6 g·kg-1

770 mb

12 g·kg-1

5.012

6 (50%)

8.5 ºC

13 ºC 23.5 ºC

T=15 ºCTR=4.5 ºC

Page 42: Fa0405 tema03 termodinamica atm

42

ATMÓSFERA ESTABLE

ESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO

Al ascender, la presión se ajusta a la del entorno

El aire ascendente A (más frío) es más denso que el aire del entorno B

El paquete de aire A tiende a regresar a su nivel de origen

Fuerza recuperadora que inhibe el movimiento vertical

Estabilidad estática positiva

Gradiente adiabático del aire MENOR que el gradiente adiabático del aire seco

Temperatura

Altura

TBTA

B

<s s - >0

s

A

Condiciones iniciales

Gradiente actual

Ambiental

Física

Page 43: Fa0405 tema03 termodinamica atm

43

ATMÓSFERA ESTABLE

ESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO

Al ascender, la presión se ajusta a la del entorno

El aire ascendente A (más frío) es más denso que el aire del entorno B

El paquete de aire A tiende a regresar a su nivel de origen

Fuerza recuperadora que inhibe el movimiento vertical

Estabilidad estática negativa(INVERSIÓN)

Gradiente adiabático del aire negativo (y menor que el del aire seco)

Temperatura

Altura

TBTA

B

<s s - >0

s

A

Condiciones iniciales

Gradiente actual

< 0

Ambiental

Física

Page 44: Fa0405 tema03 termodinamica atm

44

Sobre inversiones térmicashttp://www.aviacionulm.com/meteotemperatura.htmlhttp://www.sagan-gea.org/hojared/hoja20.htmhttp://www.rolac.unep.mx/redes_ambientales_cd/capacitacion/Capitulo1/1_1_2.htm

http://www.sma.df.gob.mx/sma/gaa/meteorologia/inver_termica.htm

Inversión térmica

Aire frío

Capa de aire caliente

Aire muy frío

Las inversiones térmicas juegan un papel importante en la acumulación de contaminantes

Ambiental

Física

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ATMÓSFERA INESTABLE

INESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO

Al ascender, la presión se ajusta a la del entorno

El aire ascendente A (más caliente) es menos denso que el aire entorno B

El paquete de aire A tiende a alejarse de su nivel de origen

Fuerza que favorece el movimiento vertical

Inestabilidad estática

Gradiente adiabático del aire MAYOR que el gradiente adiabático del aire seco

Temperatura

Altura

TB TA

B

>s s - < 0

s

A

Condiciones iniciales

Gradiente actual

Ambiental

Física

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Estable

<sEstabilidad estática positiva

<0 <sEstabilidad estática negativa

(inversión)

Inestable >sMezcla convectiva

Estabilidad neutral: =s

ESTABILIDAD ESTÁTICA AIRE NO SATURADO (RESUMEN)

s

s

Ambiental

Física

Page 47: Fa0405 tema03 termodinamica atm

47

http://www.adi.uam.es/docencia/elementos/spv21/sinmarcos/graficos/entalpiadevaporizacion/evapor.html

Datos de entalpías de vaporización y fusión de los elementos químicos

http://www.adi.uam.es/docencia/elementos/spv21/sinmarcos/graficos/entalpiadefusion/efusion.html

http://www.usatoday.com/weather/wwater0.htm

Otras páginas relacionadas:

http://www.usatoday.com/weather/whumdef.htm

BIBLIOGRAFÍA Y DOCUMENTACIÓN

http://www.usatoday.com/weather/wstabil1.htm (usa unidades inglesas)

Discusiones sobre estabilidad e inestabilidad:

http://www.qc.ec.gc.ca/meteo/Documentation/Stabilite_e.html

http://www.cesga.es/telecursos/MedAmb/medamb/mca2/frame_MCA02_3.html

http://www.geocities.com/silvia_larocca/Temas/emagrama2.htm

http://www.usatoday.com/weather/whumdef.htmSobre humedad y su medida

M J Moran, H N Shapiro. Fundamentos de Termodinámica Técnica. Reverté (1994)

Libros básicos de referencia para el tema:

John M Wallace, Peter W Hobbs, Atmospheric Science. An introductory survey. Academic Press (1997)

Sobre calor específicohttp://www.engineeringtoolbox.com/36_339qframed.html

http://seaborg.nmu.edu/Clouds/types.html

Tipos de nubes

Ambiental

Física