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TSV_2017_(11-12)_31mar

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patricio urra

on 17 April 2017

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Transcript of TSV_2017_(11-12)_31mar

ECUACION DE ESTADO / TEMPERATURA
METEOROLOGIA I
TEMPERATURA
clases 11 - 12
Es la propiedad de los sistemas que determina si están en equilibrio térmico.
Este concepto se deriva de la idea de medir el grado relativo de estado calórico y de la observación de que las variaciones de calor sobre un cuerpo producen una variación de su temperatura, mientras no se produzca la fusión o ebullición.
La sensación de calor o frío al tocar una sustancia depende de su temperatura, de la capacidad de la sustancia para conducir el calor y de otros factores. Al aportar calor a una sustancia, se eleva su temperatura, así los conceptos de temperatura y calor, aunque están relacionados, son diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía producido por las diferencias de temperatura.
La temperatura es una de las variables básicas de nuestro quehacer diario. Cuando preguntamos como está el tiempo afuera, casi siempre decimos algo sobre la temperatura, como hace frío o hace calor. De nuestra experiencia diaria, sabemos que la temperatura varía en diferentes escalas de tiempo en un mismo lugar, en periodos estaciónales, diarios, horarios, etc., y varía también en el espacio.

En meteorología, la temperatura se registra en las estaciones meteorológicas, aeronáuticas, sinópticas, agrometeorológicas, termopluviométricas, etc.
Estas estaciones miden datos de temperatura a determinadas horas fijas, valores de temperaturas máximas y mínimas o se toman registros continuos en el tiempo
Con estas mediciones se pueden hacer los cálculos estadísticos:
• Temperaturas medias diarias, mensuales, estaciónales o anuales,
• Valores extremos (máximas y mínimas),
• Amplitudes térmicas, que es la diferencia entre el valor máximo y mínimo,
• Desviaciones estándar, etc.
Los valores medios de temperatura son útiles para hacer comparaciones diarias, mensuales, o anuales.

La distribución de temperatura sobre grandes áreas corresponde al análisis de isotermas, que son curvas trazadas sobre un mapa que unen los puntos de igual temperatura.
Con esto podemos definir áreas de mayor o menor gradiente térmico.
Elementos que influyen en la temperatura
Uno de los mayores elementos que produce cambios de la temperatura del aire sobre el planeta es la variación en el ángulo de incidencia de los rayos solares, que depende de la latitud. Este factor hace, por ejemplo, que las zonas tropicales sean cálidas y que la temperatura disminuya hacia los polos. Pero este no es el único factor, porque si no debiésemos esperar que todos los lugares ubicados en una misma latitud tengan idénticas temperaturas, y claramente este no es el caso.

Factores que influyen en la distribución de temperaturas de algún lugar determinado, son los siguientes:

Corrientes oceánicas
Un esquema de las grandes corrientes oceánicas se ve en la figura anterior. Las corrientes superficiales son el símil oceánico de los vientos. En las superficies de aguas, se transfiere energía desde los movimientos del aire al agua por fricción. Por este efecto, los movimientos del aire inducen movimientos en la superficie de los océanos, llamados corrientes. Entonces las corrientes están estrechamente relacionadas con la circulación de la atmósfera, la cual a su vez regula el desigual calentamiento sobre la tierra.







Las corrientes oceánicas tienen un importante efecto sobre el clima. A nivel global, la energía solar que llega es igual a la que pierde la superficie, pero esto no es así para latitudes individuales, ya que hay una ganancia de energía en latitudes tropicales y pérdida en latitudes altas. Así que los vientos y corrientes oceánicas tienden a igualar el desbalance de calor, transportándolo desde las zonas de exceso a las de déficit.

Altura sobre el nivel del mar
La temperatura disminuye 6.5ºC/Km en la troposfera, por lo tanto debería esperarse que los lugares más altos tengan menores temperaturas. Pero la disminución no es en esa cantidad, ya que la superficie también se calienta, haciendo que en las tierras altas la disminución de temperatura sea menor. Además, con la altura también disminuye la presión y la densidad del aire, haciendo que las capas más altas de la troposfera tengan una menor absorción y reflexión de la radiación solar. Esto aumenta la intensidad de la radiación solar que llega a las tierras altas, produciendo un rápido y más intenso calentamiento durante el día, pero en la noche la menor cantidad de partículas atmosféricas hace que la radiación terrestre escape al espacio con más facilidad, produciendo una mayor disminución de temperatura durante la noche. Por lo tanto los lugares más altos generalmente tienen una mayor amplitud diaria de temperatura que las tierras más bajas.

Ubicación geográfica
Las regiones costeras sienten el efecto moderador del mar: cuando el viento sopla desde el mar hacia la costa, las regiones costeras tienen regímenes de temperatura con amplitudes diarias y anuales menores que las regiones continentales a la misma latitud. Si el viento sopla desde el continente hacia el mar en zonas costeras el efecto no es notorio ya que el aire se mueve sobre una superficie común.

Cubierta de nubes y albedo
Las observaciones de satélites revelan que casi la mitad del planeta está cubierto de nubes en cualquier instante (figura), entonces la cobertura nubosa tiene un efecto sobre la distribución de temperatura de un lugar.







Las nubes pueden tener un alto albedo y reflejar una gran cantidad de radiación solar incidente, esto reduce la cantidad de radiación solar que llega a la superficie, disminuyendo la temperatura de las capas bajas durante el día. En la noche el efecto es opuesto, porque las nubes absorben la radiación terrestre y la reemiten a la superficie, manteniendo una cantidad de calor cerca de superficie, aumentando la temperatura respecto a noches despejadas. El efecto de la cubierta de nubes es reducir la amplitud diaria de temperatura de un lugar, disminuyendo los máximos en el día y aumentando los mínimos en la noche.

TEMPERATURA
la atmosfera como sistema termodinamico
DEFINICION
TEMPERATURA POTENCIA
TEMPERATURA EQUIVALENTE
DISTRIBUCION DE LA TEMPETARURA EN EL PLANETA
ECUACION DE ESTADO
DEFINICION
ANALISIS ECUACION DEL GAS IDEAL
PARA QUE SU EXISTENCIA

NOTA
Sensación térmica a la reacción del cuerpo humano ante el conjunto de condiciones del ambiente que determinan el clima desde el punto de vista térmico.
Es costumbre decir que hace calor o frío, en función de lo que dice un termómetro corriente, pero no solo la temperatura (seca del aire) determina la sensación que siente el cuerpo humano, sino otra serie de parámetros que pueden mejorar o empeorar la sensación.
ECUACION DE ESTADO
La temperatura potencial Theta es una variable termodinámica ampliamante utilizada en meteorología que representa la temperatura que una parcela de aire seco a una presión p y temperatura T (en Kelvin) tendría si fuera comprimida o expandida adiabáticamente hasta una presión de referencia po, normalmente 1000 mb.
Formalmente:





donde R es la constante de los gases para la atmósfera y Cp el calor específico a presión constante.
La importancia de la temperatura potencial theta es que se trata de una variable conservada en cualquier proceso adiabático.
Análogamente se define la temperatura potencial equivalente
Theta-e para parcelas de aire húmedas en las que el vapor de agua puede condensarse liberando energía. Theta-e es la temperatura que una parcela de aire húmeda tendría si fuera elevada hasta una altura en la que todo el vapor de agua se condensara y abandonara la parcela y fuera entonces adiabáticamente comprimida hasta la presión de 1000hPa.

PATRICIO A. URRA LEIVA
METEOROLOGO

Que veremos hoy
Recordemos.
¿Cuáles son los estados de la materia ?
Sólido, líquido y gaseoso
Que dependen de la presión y de la temperatura a la que se encuentran sometidos.
En el estado sólido la fuerza de cohesión de las moléculas hace que estas estén muy próximas unas de otros con escaso margen de movimiento entre ellas.

En el estado líquido esta fuerza de cohesión molecular es menor lo cual permite mayor libertad de movimiento entre ellas.

En el estado gaseoso la fuerza de cohesión de las moléculas es muy pequeña, prácticamente nula, lo cual permite que estas se muevan libremente y en todas direcciones.
Temperatura

La temperatura (T) ejerce gran influencia sobre el estado de las moléculas de un gas aumentando o disminuyendo la velocidad de las mismas. Para trabajar con nuestras fórmulas siempre expresaremos la temperatura en grados Kelvin . Cuando la escala usada esté en grados Celsius, debemos hacer la conversión, sabiendo que 0º C equivale a + 273,15 º Kelvin .
Presión

En Física, presión (P) se define como la relación que existe entre una fuerza (F) y la superficie (S) sobre la que se aplica, y se calcula con la fórmula

gases001

Lo cual significa que la Presión (P) es igual a la Fuerza (F) aplicada dividido por la superficie (S) sobre la cual se aplica.

En nuestras fórmulas usaremos como unidad de presión la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mmHg) , sabiendo que una atmósfera equivale a 760 mmHg.
Volumen

Recordemos que volumen es todo el espacio ocupado por algún tipo de materia. En el caso de los gases, estos ocupan todo el volumen disponible del recipiente que los contiene.

Hay muchas unidades para medir el volumen, pero en nuestras fórmulas usaremos el litro (L) y el milílitro (ml). Recordemos que un litro equivale a mil milílitros:

1 L = 1.000 mL
Ley de Avogadro

Ley que relaciona la cantidad de gas (n, en moles) con su volumen en litros (L), considerando que la presión y la temperatura permanecen constantes (no varían).

Significa que:

El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo.

Esto significa que:

Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo.

Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.

Podemos expresarlo en términos matemáticos con la siguiente fórmula:




Esto significa que

si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor constante.
Esto significa que
más gas, mayor volumen.
Ley de Boyle

Relaciona la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante.

La ley de Boyle (conocida también como de Boyle y Mariotte) establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante .

Significa que:

El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplica:

Significa que:

Si la presión aumenta, el volumen disminuye.

Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Esto nos conduce a que, si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor .
Presión y volumen: si una sube, el otro baja.

Ley de Charles

Con esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante.

La ley afirma que:

El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura del gas.





Significa que:

Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.

Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye.
A mayor temperatura, mayor volumen.

Ley de Gay-Lussac

Esta ley establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante, y dice textualmente:

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.


Esto significa que:

Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.

Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
A mayor temperatura, mayor presión.
TODO QUIERE DECIR QUE

Ley general de los gases o ecuación general de los gases

Las leyes parciales analizada precedentemente pueden combinarse y obtener una ley o ecuación que relaciones todas las variables al mismo tiempo.

Según esta ecuación o ley general



Esto significa que, si tenemos una cantidad fija de gas y sobre la misma variamos las condiciones de presión (P), volumen (V) o temperatura (T) el resultado de aplicar esta fórmula con diferentes valores, será una constante.
GRADOS CELCIUS
Unidad estándar para medir temperatura en el sistema métrico, que registra el punto de congelación del agua como 0° y el punto de ebullición como 100° en condiciones atmosféricas normales.
PUNTO TRIPLE

Es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el estado gaseoso de una sustancia.

El punto triple del agua, por ejemplo, está a 273,16 K (0,01 °C) y a una presión de 611,73 Pa.
4.62 mm de mercurio (Hg).
El grado Fahrenheit

Es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724.
Establece como las temperaturas de congelación y ebullición del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método de definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C).

Grados Kelvin)
Es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson, Lord Kelvin, en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión
Cero absoluto
Temperatura teórica más baja posible.
A esta temperatura el nivel de energía interna del sistema es el más bajo posible, por lo que las partículas, según la mecánica clásica, carecen de movimiento
1. Calentamiento diferencial de tierras y aguas.
2. Corrientes oceánicas.
3. Altura sobre el nivel del mar.
4. Posición geográfica.
5. Cobertura nubosa y albedo.
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