Procesos Adiabáticos Húmedos y Secos

Cómo las parcelas de aire no saturado y saturado cambian de temperatura a medida que ascienden o descienden sin intercambiar calor con su entorno.

Definition

Un proceso adiabático es un cambio en el estado de una parcela de aire sin intercambio de calor con el ambiente; es seco cuando el aire está no saturado y húmedo cuando la condensación libera calor latente durante el ascenso.

Scope

Cubre el gradiente adiabático seco, el gradiente adiabático saturado o húmedo, la temperatura potencial y la temperatura potencial equivalente como cantidades conservadas, el nivel de condensación por elevación y el papel de la liberación de calor latente en la modificación del enfriamiento de la parcela.

Core questions

• ¿Por qué el gradiente adiabático seco tiene un valor fijo de aproximadamente 9.8 grados Celsius por kilómetro?
• ¿Cómo la liberación de calor latente reduce la tasa de enfriamiento del ascenso saturado?
• ¿Qué cantidades termodinámicas se conservan durante el movimiento adiabático?

Key theories

Gradientes adiabáticos

La aplicación de la primera ley a una parcela que asciende adiabáticamente produce un gradiente seco constante, y la adición de liberación de calor latente en la saturación produce un gradiente húmedo menor y dependiente de la temperatura.

Mechanisms

A medida que una parcela no saturada asciende, se expande y se enfría a la tasa adiabática seca establecida por la gravedad y el calor específico del aire. La temperatura potencial, la temperatura que tendría una parcela si se llevara adiabáticamente a una presión de referencia, se conserva en el ascenso seco. Una vez que la parcela alcanza la saturación en el nivel de condensación por elevación, la condensación libera calor latente que compensa parcialmente el enfriamiento por expansión, por lo que la tasa adiabática húmeda es menor y varía con la temperatura; la temperatura potencial equivalente se conserva a través de este proceso húmedo.

Clinical relevance

Los conceptos adiabáticos se utilizan para estimar la altura de la base de las nubes, predecir el enfriamiento y calentamiento convectivo, y rastrear masas de aire en diagramas termodinámicos.

History

La distinción entre procesos adiabáticos secos y pseudoadiabáticos húmedos y la cantidad conservada de temperatura potencial equivalente fueron desarrolladas por von Bezold y Normand a principios del siglo XX y siguen siendo fundamentales para la meteorología convectiva.

Key figures

• Wilhelm von Bezold
• Craig Bohren

Seminal works

• bohren1998
• iribarne1981

Frequently asked questions

¿Por qué el gradiente adiabático húmedo es menor que el gradiente seco?

Cuando el aire saturado asciende, el vapor de agua se condensa y libera calor latente, compensando parcialmente el enfriamiento por expansión, por lo que el aire saturado se enfría más lentamente con la altura que el aire seco.