atmosfera

Instituto de Física – Facultad de Ingeniería – Universidad de la República
MÓDULO: AIRE HÚMEDO.
(Año 2004- Sandra Kahan).

INTRODUCCIÓN.
El estudio de la atmósfera terrestre y sus procesos, es importante en la práctica de un
Ingeniero Civil, dado que las obras se realizan a la intemperie y su planificación depende de
las condiciones climáticas y meteorológicas.
La Tierra estárodeada por una atmósfera de aproximadamente 800 km de profundidad,
que se va haciendo menos densa a medida que nos alejamos del nivel del mar. La atmósfera
nos protege de la radiación solar pero esa radiación y la transferencia de calor, entre diferentes
regiones del planeta son las que determinan la variabilidad climática y meteorológica.
El vapor de agua en el aire, aunque deproporciones pequeñas, comparado con otros
gases (N2, 78% O2, 21%) determina todos los procesos de evaporación y condensación que
son importantes tanto en el secado de los materiales, como en el uso adecuado de los recursos
hídricos.
Estos apuntes tienen como objetivo que el estudiante se familiarice con los procesos
termodinámicos del aire húmedo, sepa identificar cuáles son los másrelevantes para modelar
determinado sistema y sea un usuario inteligente de sus aplicaciones en la vida profesional.
En la primera sección se definirán las principales variables que determinan las condiciones
meteorológicas del ambiente, a nivel del mar: La temperatura ambiente, la humedad relativa,
la temperatura de rocío y de helada.
En la segunda sección, describiremos algunos conceptos detransferencia de calor, con
especial énfasis en el mecanismo de convección y radiación que son los que más influencia
tienen en los procesos de evaporación y condensación del agua.
En la tercer sección describiremos algunos fenómenos atmosféricos, como la formación de
niebla (condensación del vapor de agua) y la formación de nubes (ascenso del agua que se
evapora desde la Tierra, ríos,arroyos, lagos y océanos). Este último proceso, seguido por la
lluvia, completan el ciclo hidrológico del agua que se muestra en la siguiente figura.

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Bibliografía:
ƒ Termodinámica Tomo II- Y.A. Çengel & M.A. Boles- McGraw Hill 8- 2da Edición.
ƒ Atmospheric Thermodynamics - J.V. Iribarne & W.L. Godson - Kluwer AcademicPublishers -
Meteorology Today - C.D.Ahrens - West Publishing Co
ƒ Hidrología aplicada – V.T.Chow, D.R.Maidment & L.W.Mays – McGrawHill
ƒ http://www.agu.org/revgeophys/entek00/entek00.html
ƒ Fundamentos de transferencia de calor y masa - F.P. Incropera & D.P. de Witt - John Wyley & Sons
11.1 Composición del Aire Atmosférico.

El aire atmosférico está constituido por diferentes gases,como se observa en la tabla
1.1. La proporción de algunos gases (como el nitrógeno y oxígeno) se mantiene constante en
la composición del aire. Pero la proporción del vapor de agua varía. Pese a que la proporción
de vapor de agua en la atmósfera es relativamente baja, su variabilidad es uno de los factores
que tiene alta incidencia en el análisis de los fenómenos meteorológicos.
Paraanalizar esos fenómenos, el aire atmosférico se modela como una mezcla de gases
ideales: por un lado aire seco (que en sí es una mezcla de gases, que se modelan como ideales)
y por otro el vapor de agua, que también se modelará como un gas ideal, mientras el agua no
se condense.
La Ley de Dalton de las presiones parciales indica, entonces, que el aire húmedo puede
estudiarse considerandola presión parcial de cada una de estos componentes en la presión
atmosférica:
( )
V
T R n n
V
T R m
V
T R m e P P V D V V D D
D
+
= + = + = 0 (1)
siendo PD la presión parcial de aire seco (Dry air) y e la presión parcial del vapor de agua. En
la relación (1) se observa que un volumen V de aire húmedo a temperatura T está constituido
por una masa mD de aire seco y una masa...