Recordemos algunas definiciones útiles en i) aire húmedo ó...
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epe
mm
MMq
d
v
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v
N
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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• 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
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• Gotitas de aguapermanecen en la parcela.
• Calor Latente permanecedentro de la parcela.
• Reversible• ‘Adiabático’• Isoentrópico
2 c) Proceso Adiabático Saturado
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• 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
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• Condensación– Vapor de Agua a Agua Líquida
dmdmvv
2 c) Proceso Adiabático Saturado
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• 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 ………………
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• 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
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• Agua líquida “cae fuera”de la Parcela
• Calor Latente permanecedentro de la Parcela
• Calor Latente calienta“SOLO” el aire seco.
2 d.) Proceso Pseudoadiabático
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2 d.) Proceso Pseudoadiabático
• Irreversible• Pseudoadiabatico• Cambios en la Entropía
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• 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
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Temperatura Potencialequivalente (e )
•• ‘‘eses conservadaconservada’’ para– Proceso Adiabatico seco– Proceso Pseudoadiabatico
eeconstanteconstante
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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
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Sondeo esquemático que muestra el proceso con y sin corrección para la Tv
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SIS 20/9/03
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ComparaciónReversible Pseudo-adia
¿Cómo es ∆T?
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ComparacionReversible Pseudo-adia
Acá miramos ∆Tseco
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