Termodinamica

BALANCE DE ENERGÍA
Las nubes
Hay nubes de todo tipo. Las nubes estratos se extienden horizontalmente en grandes extensiones pero con poca profundidad vertical. Los cúmulos pueden crecer verticalmente en forma de torres amenazando con truenos y rayos. Los cirrus son formadas por diminutos cristales de hielo en grandes altitudes. La mayoría de las nubes son combinaciones de estos tres tipos yadoptan nombres provenientes del latín – alto, nimbus (lluvia), etc. – volviéndose cirrostratus, cumulunimbus, stratocumulus, etc.

Las nubes juegan un papel fundamental en el balance de energía y en el ciclo hidrológico terrestre.

Las nubes pueden enfriar o calentar el clima, dependiendo del tipo en consideración. Nubes de gran extensión horizontal reflejan radiación solar limitando laenergía disponible de la Tierra. Por otro lado, las nubes también pueden causar un calentamiento pues el agua, ya sea en forma gaseosa o líquida, absorbe radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre. Por último, las nubes afectan la temperatura atmosférica cuando se crean o desaparecen ya que su creación da lugar a una liberación de calor latente, mientras que para su desaparición(evaporación) es necesario extraer energía del medio.

Balance de energía terrestre

La principal fuente de energía del sistema climático es el Sol. Como vimos en el tema anterior, un 30% de esta energía es reflejada y devuelta al espacio antes de que sea utilizada. Las nubes son las grandes responsables de este albedo pues son blancas y cubren grandes espacios horizontales. La nieve y los hielosglaciales, así como los aerosoles también contribuyen.
Además de reflejar la luz solar, las nubes, en conjunción con otros gases como el ozono absorben parte de esta radiación de forma tal que sólo el 50% de la radiación incidente en el tope de la atmósfera llega a la superficie. La figura 4.1 muestra la radiación solar media recibida en superficie, expresada en W/m 2.
Oscila entre un máximo deunos 275 W/m 2 en las regiones despejadas de nubosidad del Sahara y Arabia, hasta un mínimo de 75 W/m 2 en las islas
brumosas del Ártico. La media global es de 170 W/m 2 .

La radiación solar que llega al suelo lo hace en forma de radiación directa y difusa. La radiación directa es aquella que viene directamente del Sol. La radiación difusa llega a la superficie desde cualquier dirección,después de haber sufrido múltiples desviaciones a lo largo de su trayectoria atmosférica por dispersión y reflexión. En las latitudes altas, o en los días nublados, la radiación difusa supera a la directa. Lo contrario ocurre en las latitudes bajas o en los días despejados.

ECUACIÓN GENERAL DEL BALANCE DE ENERGIA

La ecuación general del balance de energía se expresa de la siguiente forma:Acumulación de energía = transferencia de energía - transferencia de energía
Dentro del sistema a través de la frontera fuera de la frontera del sistema del sistema
+ energía generada dentro - energía consumida dentro (6)
del sistema del sistema
Esta ecuación puede ser aplicada a un equipo individual o a toda una planta
En la ecuación (6) se puedenintroducir algunas simplificaciones:

1. No hay acumulación de energía dentro del sistema
2. No hay generación de energía dentro del sistema
3. No se consume energía dentro del sistema

Si introducimos esas simplificaciones la ecuación (6) se reduce a:

Transferencia de energía a través = Transferencia de energía fuera de la frontera del sistema de la frontera del sistemaSISTEMA DE BALANCE

Balances de energía para sistemas cerrados

Se dice que un sistema es abierto o cerrado dependiendo que exista o no transferencia de masa a través de la frontera del sistema durante el período de tiempo en que ocurre el balance de energía. Por definición un proceso intermitente es un proceso cerrado y los procesos semiintermitente y continuo son sistemas...