Variables de humedad

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Variables de humedad:

El agua es un componente atmosférico de concentración variable, que en el ambiente terrestre puede encontrarse en sus tres fases, sólida, líquida y gaseosa. Más aún, en la naturaleza existen abundantes reservorios de agua (océanos y glaciares). En la atmósfera coexisten las tres fases formando gotas y cristales pequeños y vapor. La concentración del vapor de agua estácontrolada por la temperatura ambiental. Factor que determina su concentración máxima en el estado de saturación.

La coexistencia de más de una fase en equilibrio con otra obedece la relación de Clausius-Clapeyron. En el caso de las fases vapor- líquido con buena precisión ella adopta la forma
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La que vincula la presión parcial de vapor es (Pa) a la saturación con la temperatura absoluta T(K) mediante la constante de gas del vapor Rv (461 J/K/kg) y el calor latente de vaporización Lv (2.5e6 J/kg).
Para las otras parejas de fases existen relaciones similares y el conjunto de las posibles se representan en el esquema adjunto donde las tres líneas que convergen al punto triple T representan los equilibrios entre vapor, líquido y sólido.

En el caso particular del equilibrio entrevapor-líquido, este gráfico puede ser visto primero como la presión de vapor es que existe sobre una superficie líquida plana en equilibrio con el vapor en función de la temperatura T que comparten el líquido y el gas. Pero también en el caso práctico del aire, como la presión parcial de vapor e en función de la temperatura del punto de rocío Td, definida como la temperatura a que se debe enfriarel aire isobáricamente hasta alcanzar la saturación. Esta segunda interpretación equivale a ignorar la presencia de la mezcla de moléculas que constituyen el aire seco en el proceso de evaporación, y cuya influencia se representa a través de la presión atmosférica sólo en casos que ella tenga valores muy elevados o se requiera una precisión muy alta para el valor de presión parcial del vapor.En la práctica meteorológica, cuando no se requiere mucha precisión, la ecuación de Clausius-Clapeyron se integra asumiendo valores constantes para Lv y Rv, por ejemplo entre el punto triple y una temperatura arbitraria:
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Donde el subíndice T indica los valores para el punto triple (273.15 K, 611 Pa). En caso de requerir valores muy precisos, la función es(T) está tabulada profusamente yexisten un gran número de aproximaciones empíricas para ella. La Tabla 1 muestra una selección de valores tabulados ( Tablas Meteorológicas Smithonian, WMO para agua y hielo, y formula empírica recomendada por A. Gill).

Otras formas de expresar la humedad del aire se definen a continuación.

Razón de mezcla (r) : es la masa de vapor (Mv) asociada con la unidad de masa de aire seco (Md) en lamezcla que ocupa un volumen V. Así,
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Usando las ecuaciones de estado para ambas componentes:
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Luego,
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La humedad específica q es la masa de vapor asociada a la unidad de masa de aire húmedo
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Y se relaciona con r según: q=r/(1+r) o más fácil de recordar: 1/q -1/r = 1.

Humedad relativa H, que a diferencia de las variables anterioresd presenta una fuertedependencia de la temperatura, suele definirse en porcentaje mediante
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Tomando la aproximación en función de las presiones parciales de vapor, la humedad relativa se relaciona con la temperatura de bulbo seco T y el punto de rocío Td combinando la tercera ecuación en (2) con su versión para el punto de rocío
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Restando (2) menos (3) e invirtiendo la función logaritmo se obtiene
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Paratemperaturas bajo 0°C se debe sustituir Lv=2.5e6 por Ls=2.83e6.

Temperatura virtual: Para algunos fines resulta conveniente usar la ecuación de estado para el aire húmedo con la presión y densidad de una parcela de aire seco modificando la temperatura. Esta temperatura se conoce como la temperatura virtual. Considérese una parcela de aire que contiene las masas de aire seco md y la masa de...
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