Fenómeno de inversión termica


Universidad Libre del Ambiente
Tecnicatura Superior en Gestión Ambiental






Fenómeno de Inversión Térmica
y su relación con el Smog












Noviembre de 2013





Fenómeno de Inversión Térmica y su relación con el Smog.

Introducción:

El objetivo de este trabajo es entender el concepto de inversión térmica y el de smog, como se vinculan con elmedio ambiente y consecuentemente establecer una relación entre ambos fenómenos.
La inversión Térmica esta relacionada con el movimiento de los gases en la atmósfera. Es por esto que previo a definir este fenómeno, resulta necesario establecer los conceptos de Convección Térmica y de Circulación General de la Atmósfera.

Convección Térmica

Cuando se calienta un fluido las capas inferiores sedilatan por el calor y por ende disminuye su densidad y las capas mas frías descienden mientras que las otras ascienden. Este fenómeno de movimiento cíclico de gases y líquidos se denomina corrientes de convección.

El movimiento vertical del aire puede ser causado por procesos naturales, tales como es el
calentamiento de la superficie terrestre por efecto de la radiación solar (definida comoconvección libre o convección termal ), o también puede ser causado por procesos dinámicos, en los que el aire interacciona con distintos cuerpos generando movimientos verticales (definida como convección forzada o convección mecánica).

Al principio, el calor es transferido por conducción molecular hacia el aire (o el agua) que está en contacto directo con el recipiente que lo contiene, eneste paso, hay muy poco movimiento del fluido. Conforme el aire , en contacto con el fuego, gana energía cinética, su temperatura aumenta, haciéndose un marcado contraste entre la zona cálida y la región fría, que está relativamente alejada. Cuando este gradiente de temperatura alcanza un valor crítico, el fluido comienza a moverse, generando celdas convectivas de circulación de Bénard, limitadaspor las paredes del recipiente o del cuarto.

La radiación solar, transmitida a través de la atmósfera libre, es la principal fuente de energía, que
calienta la tierra y el aire superficial. En este proceso, las moléculas del aire aumentarán su energía cinética, haciendo que la temperatura aumente, que se expanda y que disminuya su densidad. La fuerza de flotabilidad hace que las parcelasde aire de menor densidad tiendan a elevarse, mientras que la fuerza de gravedad hace que las parcelas de mayor densidad tiendan a sumergirse, por debajo del aire ligero. Es en esta forma como las corrientes convectivas en el aire y el océano generan y mantienen el movimiento. La fuerza de flotabilidad es siempre en dirección perpendicular
hacia arriba, simplemente porque la presiónatmosférica en la superficie es mayor que la presión del aire a niveles superiores. Entonces, si el aire recibe una cantidad considerable de calor, su densidad y peso disminuyen, haciendo que la fuerza de flotabilidad sea más grande que el peso de la parcela de aire, dando por consecuencia un movimiento hacia arriba del aire cálido.

Ya que el aire cálido tiende a elevarse, se podría esperar que laatmósfera fuese más cálida a mayor
altura; sin embargo, esto no es lo que se observa, por el contrario, conforme se aleja de la superficie del suelo, la temperatura del aire disminuye (al menos dentro de la troposfera). El aire cálido es empujado de una región de mayor presión (abajo) a otra de menor presión (arriba), pero conforme es elevado, el aire entra en regiones de menor presión atmosférica ytiende a aumentar su volumen, es decir se expande, dando por consecuencia un enfriamiento del aire.



Convección Térmica en relación a la atmósfera

En física de la atmósfera cuando se hace referencia a los procesos convectivos, se consideran aquellos fenómenos de circulación a pequeña escala, producidos por la acción de la gravedad sobre una distribución vertical de masa no uniforme...