PROCESOS ADIABÁTICOS

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