EL AGUA EN LA ÁTMOSFERA

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El agua en la atmósfera cumple un rol muy importante como vehículo que transporta energía de un lugar

a otro de la tierra.

El vapor de agua (humedad) y la temperatura están ligados entre si y son elementos esenciales en los

procesos meteorológicos.

El agua en la atmósfera

Proceso natural que tiene lugar a escala mundial mediante el cual se mantiene prácticamente

constante el contenido de vapor de agua en la atmósfera a través de los procesos de:

• evaporación directa - superficies de agua de océanos, lagos y ríos y la

vegetación;

• transpiración - vegetación

• evapotranspiración - evaporación más transpiración en superficies terrestres cubiertas de vegetación

Ciclo hidrológico

• condensación - formación de nubes

• precipitación - lluvia o nieve que cae directamente sobre la superficie terrestre, los océanos y los ríos

• escorrentía - corrientes superficiales

• infiltración - corrientes subterráneas

El ciclo hidrológico actúa como una instalación natural de destilación

agua salada → vapor de agua → agua dulce

• En la tierra hay 1360 millones de km3

de agua

• El ciclo hidrológico funciona sólo con 470.000 km3

• El proceso de evaporación requiere de gran cantidad de energía térmica

• Evaporar 1g de agua a 20°C requiere 585 calorías

• Del 100% del calor que llega desde el sol (constante solar) el 28% se utiliza como combustible.

• De ese 100%, el 18% se utiliza para evaporar agua la cual viaja y se eleva hasta cierta altura sobre el nivel del mar adquiriendo

por su movimiento energía cinética

por su elevación energía potencial

• Estos valores de energía son muy pequeños con respecto a

energía calórica – energía térmicanecesaria para evaporarla.

• El calor recibido del sol queda almacenado en el propio vapor como

calor latente

Cambio de fase

condensación-evaporación

congelación-fusión

sublimación

T α Energía Media del Movimiento Molecular

• Las partículas están en constante agitación y colisión, al calentar aumenta la temperatura y la energía media, entrega energía adicional a las moléculas.

• El calentamiento sigue hasta la saturación de equilibrio y cesa la evaporación,

calor latente de vaporización.

• La compresión del vapor produce la condensación,

se le quita calor para que las moléculas se desplacen más lentamente

Calor latentePara cambiar de estado hay un calor latente

particular

• Caloríacantidad de calor que hay que entregar a 1gr de agua para elevar su temperatura en 1°C

• Calor latente de evaporaciónCantidad de calor que hay que entregar a 1gr de agua para evaporarla + 597.3 cal/gr

• Calor latente de condensaciónCantidad de calor que hay que quitarle a 1gr de agua para condensarla – 597.3 cal/gr

• Calor latente de fusiónCantidad de calor que hay que entregar a 1gr de agua sólida para licuarla + 79.7 cal/gr

• Calor latente de solidificaciónCantidad de calor que hay que quitarle a 1gr de agua para condensarla – 79.7 cal/gr

• SobrefusiónEl agua se puede enfriar a temperaturas algo inferiores a 0°C si solidificar. Engelamiento en nubes.

• Calor latente de sublimaciónCantidad de calor que hay que entregar a 1gr de hielo o nieve para transformarlo en vapor + 677 cal/gr

Calor latente de sublimación

= calor latente de evaporación

+ calor latente de fusión

(597.3 + 79.7 = 677) cal/gr

Parámetros para determinar

el contenido de vapor de agua en la atmósfera

• HUMEDADCantidad de vapor o humedad en la atmósfera que depende directamente de la temperatura y puede expresarse como:

• Humedad relativa (HR)Relación entre la cantidad de vapor de agua que se halla en el aire y la máxima capacidad que podría tener a la misma temperatura.

• Humedad absoluta (HA)Peso del vapor de agua por unidad de volumen de aire

gr de vapor/m3 de aire

• Humedad específica (HE)Masa de vapor de agua contenida en una unidad de masa de aire húmedo

gr de vapor/kg de aire húmedo

• Razón o proporción de mezcla (RM)Masa de vapor de agua existente en la unidad de masa de aire seco

gr de vapor/kg de aire seco

Temperatura de punto de rocío (Td)

Valor a que debe descender la temperatura del aire para que el vapor de agua que contiene condense.

A la Td el aire siempre satura, no admite más vapor de agua y comienzan a formarse las gotitas de agua líquida (nieblas).

La diferencia entre la temperatura (T) y el punto de rocío (Td) indica cuantos grados tiene que bajar la temperatura para que el aire se sature.

Tensión de vapor e

Presión que ejerce el peso del vapor sobre la unidad de superficie

Una pequeña parte de la presión total que el aire ejerce en un determinado momento y lugar, es debida a la

contribución del vapor de agua existente.

Existe un valor máximo para esa tensión y es la tensión de vapor de saturación.