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[FÍSICA DE LA ATMÓSFERA]

TEMA 2: Procesos termodinámicos en la atmósfera

TEMA 2. PROCESOS TERMODINÁMICOS EN LA ATMÓSFERA
2.1. Introducción
2.2. Enfriamiento isobárico. Puntos de rocío y de escarcha. Condensación en la
atmósfera por enfriamiento isobárico.
2.3. Procesos adiabáticos-isobáricos (isoentálpicos). Temperatura equivalente y del
termómetro húmedo
2.4. Expansión adiabática enla atmósfera
2.5. Saturación del aire por ascenso adiabático
2.6. Expansión politrópica
2.7. Mezcla vertical
2.8. Temperatura adiabática del termómetro húmedo o pseudotemperatura del
termómetro húmedo
2.9. Temperatura adiabática equivalente o temperatura pseudoequivalente
2.10. Resumen de parámetros termo-higrométricos. Propiedades conservativas.
2.11. Estabilidad local
2.12.Desplazamientos verticales finitos

1. Introducción
El aire en la troposfera es una mezcla de distintos gases, algunos de ellos tienen una concentración
constante, como el N2 y el O2, mientras que otros son altamente variables, particularmente el vapor
de agua, el cual tiene un papel fundamental en la absorción de radiación infrarroja y en la gran
mayoría de los procesos meteorológicos. En este capítulose discutirán los fundamentos de la teoría
termodinámica, así como los principios termodinámicos que rigen los distintos fenómenos
meteorológicos.
Por termodinámica se entiende el estudio de los procesos de transformación entre el calor y las
otras formas de energía. En el caso particular de los procesos termodinámicos en la atmósfera, se
estudian los cambios entre la energía calorífica y laenergía mecánica. Es bien conocido que cuando
un gas se comprime, aumenta su temperatura y se calienta; mientras que cuando el gas se expande,

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TEMA 2: Procesos termodinámicos en la atmósfera

disminuye su temperatura y se enfría. Este enfriamiento o calentamiento del gas, puede ocurrir sin
un intercambio de calor neto con el medio ambiente que rodea al gas. Enefecto, una variación del
volumen, dada por una expansión o compresión de un gas, corresponde a un proceso definido de
enfriamiento o calentamiento, que siempre contiene la misma cantidad de calor, para la misma
temperatura inicial. Este proceso de calentamiento o enfriamiento de un gas aislado térmicamente
del medio ambiente, se conoce como un proceso adiabático. En general, cuando losprocesos se
desarrollan rápidamente, el intercambio de calor entre las parcelas de aire y el medio ambiente es
prácticamente despreciable, por lo que se puede considerar como un proceso adiabático.
La mayor parte de los procesos atmosféricos se pueden considerar adiabáticos δq=0. Si asciende
una porción importante de atmósfera, las posibilidades que tiene de intercambiar calor con el
exterior espequeño, ya que sólo lo hará por los bordes y la conducción de calor no es muy eficaz.
Dejando de lado lo que ocurre en contacto con el suelo y los enfriamientos por radiación, los
procesos de conducción de calor son poco eficaces. Luego podemos considerar la burbuja de aire
como un sistema cerrado que no intercambia calor con el exterior.
Dentro de las parcelas de aire húmedo, se puedepresentar el siguiente proceso: conforme estas
ascienden, se expanden, se enfrían y disminuye su temperatura; por lo que su contenido de
humedad, en forma de vapor de agua, se puede condensar, de tal manera que se genera una
transferencia de calor latente desde el vapor de agua condensado hacia la parcela de aire; si este
proceso es suficientemente rápido, se puede decir que se tiene un procesopseudo-adiabático, pues
no se presenta intercambio con el medio ambiente. Por el contrario, si el proceso es suficientemente
lento, entonces habrá un intercambio de calor entre las parcelas de aire y el medio ambiente, por lo
que en este caso se dice que es un proceso diabático.
Los procesos adiabáticos y pseudo-adiabáticos se presentan muy frecuentemente en fenómenos
meteorológicos, tales como:...