conveccion

CALENTAMIENTO DEL AIRE POR CONVECCIÓN

I. INTRODUCCIÓN
Los fenómenos convectivos son procesos de transporte producidos por el movimiento de un Fluido. El más conocido de ellos es el transporte de calor, siendo la convección uno de los tres mecanismos principales de transferencia de calor

El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad(masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a ungradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.

Ahora bien, en física de la atmosfera conocido también como aire, los procesos convectivos tienen una definición mucho más delimitada. En su definición más académica sólo se consideran aquellos fenómenos de circulación a pequeña escala, producidos por la acción de la gravedad sobre unadistribución vertical de masa no uniforme (donde vertical hace referencia a la dirección del campo de gravedad). De este modo se excluyen las circulaciones debidas a gradientes de temperatura horizontales, como las brisas marinas y la circulación de Hadley, y aquellas producidas por la vorticidad.

Sabemos por experiencia que en la atmósfera interaccionan gran cantidad de fenómenos, de tal modo que esdifícil dar una definición rígida de la convección atmosférica ya que es muy compleja.

Al estudiar los fenómenos convectivos en la atmósfera terrestre se considera que ésta es una mezcla de dos gases ideales, aire seco y vapor de agua, que forman el aire húmedo.

Los cambios de fase del agua adquieren gran importancia, conduciendo a la formación de nubes convectivas (como el Cumulus y elCumulonimbus) y fenómenos meteorológicos adversos. La composición de la atmósfera hace natural la distinción entre convección seca y convección húmeda, aunque los procesos más importantes están vinculados a este último.

En primer lugar se estudiará la convección en el aire e introduciremos el concepto de parcela de aire, fundamental en el estudio de la convección, y las consecuencias de suexpansión.

En segundo lugar trataremos los fenómenos más conocidos. La convección genera nubes que pueden observarse con facilidad si uno tiene cierta base. Existen diferentes modelos que tratan el desarrollo de los distintos tipos de nubes convectivas, aquí veremos los casos de una célula convectiva ordinaria, el caso más simple sin embargo hay casos más complejos en donde entran en juego másfenómenos que interaccionan con la propia convección.

Si la convección es intensa, es muy probable que la nube resultante genere un tiempo adverso. De ahí deducimos lo importante que es estudiar este fenómeno en la atmósfera. Estudio nada trivial por las numerosas interacciones que tiene la convección con el resto de la atmósfera en movimiento.

Además, puede observarse un mecanismo de convección, agran escala que es el que regula de forma global las diferencias de energía que recibe la Tierra procedente del Sol, determinando el clima de las diferentes regiones del planeta. Este último mecanismo recibe el nombre de Circulación General de la Atmósfera, y a pesar de salirse de la definición, también está relacionado con los fenómenos convectivos que se dan en la atmósfera. Todo estorelacionado con la convección lo veremos a continuación.

II. EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO
El sol calienta el suelo de la superficie terrestre, este calor se transmite al aire de las capas mas bajas de la atmosfera haciendo que disminuya su densidad y ascienda, esto se llama convección atmosférica y explica numerosos fenómenos muy importantes que tiene lugar en la atmosfera como la célula de hadley y...