HUMEDAD ATMOSFRICA

Aire HmedoLa atmsfera se asemeja a una mezcla de gases ideales de dos componentes: uno, aire seco, y otro vapor de agua.Cada componente de la mezcla se comporta como un gas ideal que ocupase l slo todo el volumen de la mezcla a la temperatura de la mezcla.Consecuencia: cada componente individual ejerce una presin parcial, siendo la suma de todas las presiones parciales igual a la presin total de la mezcla. La presin total ser la suma de las presiones parcialesAire seco; Rd = R/Md = 8.3143/28.97 = 287 J K-1 kg-1 Vapor de agua; Rv = R/Mw = 8.3143/18.016 = 461 J K-1 kg-1 p = pd + e

Densidad delaire hmedo:Densidades parcialesTEMPERATURA VIRTUALGas idealLey de DaltonLa temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire hmedo a la misma presin.

Definicin: Temperatura virtual Tvirtual La ecuacin de los gases se puede escribir entonces como:La temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire hmedo a la misma presin.El aire hmedo es menos denso que el aire seco la temperatura virtuales mayor que la temperatura absoluta.

Temperatura Virtual. Ecuacin de estado del aire hmedop = pd + e A la hora de escribir una ecuacin de estado para el aire hmedo, es usual considerar una temperatura ficticia denominada temperatura virtual, para evitar el manejo de que el contenido en vapor de agua es variable = d + v = Rd/Rv = Mw/Md = 0.622Aproximacin vlida en condiciones ambientales, e [1 5 kPa]: p [80-100 kPaLa temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire hmedo a la misma presin.

Densidad del aire hmedoEn la ecuacin de estado para el aire hmedo, podemos estimar su densidad:A 20 C, y una presin de 1 atm. (101325 Pa), la densidad del aire = 1.19 kg m-3p, presin [Pa] densidad [kg/m-3] T temperatura absoluta [K], Tv temperatura virtual [K], Rd, constante del gas aire seco, 287 J kg-1 K-1El aire hmedo es menos denso que el aire seco a la misma temperatura la temperatura virtual es mayor que la temperatura del aire seco

CAMBIOS DE FASECAMBIOS DE FASE: Aquellos procesos en que un sistema gana o pierde calor sin que cambie su temperatura. El cambio en la energa interna se debe completamente al cambio en la configuracin fsica, que es lo que se conoce como cambio de fase.

CAMBIOS DE FASECALOR LATENTE: la cantidad de energa en forma de calor necesaria para ocasionar el cambio de fase de la unidad de masaPara el agua: Calor latente de vaporizacin, , la energa en forma de calor necesaria para vaporizar la unidad de masa (Ec. de Clausius-Clapeyron). = 2.501 (2.361 x 10-3) T calor latente de vaporizacin [MJ kg-1] T temperatura del aire [C] Para T = 20 C, = 2.45 MJ kg-1

Aire hmedo: aire seco + vapor de aguaPresin de vapor (tensin de vapor)CONTENIDO DEL VAPOR DE AGUA EN LA ATMSFERA ESTADO DE SATURACINEl aire hmedo en contacto con agua lquida se describe de acuerdo a las suposiciones siguientes:1) El aire seco y el vapor se comportan como gases ideales independientes: 2) El equilibrio de las fases lquida y gaseosa del agua no est afectada por la presencia de aire. Cuando se alcanza el estado de equilibrio en el que el ritmo de evaporacin es igual al de condensacin se dice que el aire est saturado

Properties of Water and Steam in SI-Units(Ernst Schmidt)Springer-Verlag (1982)PRESIN DE VAPOR DE AGUA EN SATURACIN1 bar = 100 kPaCONTENIDO DEL VAPOR DE AGUA EN LA ATMSFERA ESTADO DE SATURACIN

PRESIN DE SATURACION DEL VAPOR DE AGUA 1 bar = 100 kPa

Interpolacin lineal1 bar = 100 kPa[6.632 kPa

T (C)

P (bar)

0.01

0.00611

5.00

0.00872

10.0

0.01228

15.0

0.01705

20.0

0.02339

25.0

0.03169

30.0

0.04246

35.0

0.05628

40.0

0.07384

45.0

0.09593

CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE: 1) Relacionados con el estado de saturacinHUMEDAD RELATIVA: cociente entre la presin parcial de vapor, e, y la presin de vapor en saturacin, es, a la misma temperatura y presin

Humedad Relativa y Ciclo Diario de la Temperatura

RELACION ENTRE H.R. TEMPERATURA Y CONTENIDO DE VAPORVariacin de la HR con el contenido de vapor de agua Variaciones de la HR con la temperatura

Humedad especfica, qEs prcticamente independiente de la temperaturaHumedad absoluta, w , [densidad, concentracin]CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE: 2) Relacionados con el valor absoluto de la humedadEn saturacin, la densidad slo depende de la temperatura

PARMETROS QUE DESCRIBEN EL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE (HUMEDAD)Dficit de presin de vapor en saturacin es e [kPa][Dficit de presin de vapor, o dficit de saturacin]Describe cuanto de seco est el aire, o tambin cuanto es capaz de secar drying power el aire es(1-HR)

Humedad relativa: cociente entre la fraccin molar de vapor de agua en una muestrade aire hmedo y la fraccin molar de vapor en una muestra de aire saturado a lamisma temperatura y la misma presin de la mezcla.En la atmsfera terrestre p >> pv,satHUMEDAD RELATIVA

Relacin entre presin parcial de vapor de agua, presin total y humedad especfica: La presin parcial ejercida por un constituyente de una mezcla de gases es proporcional a su fraccin molar (Dalton) Relacin entre proporcin de mezcla, presin parcial de vapor y presin del aire

MEDIDA DEL CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE HUMEDADTemperatura de roco, TdewTemperatura de bulbo hmedo, TwMedida de la humedad: No es posible medir directamente la presin parcial de vapor. La presin parcial de vapor se deriva de:a) humedad relativa, medida mediante higrmetros (de cabello, capacidad elctrica de un condensador), b) de la temperatura del punto de roco, c) de la temperatura de bulbo hmedo (mediante psicrmetros)

INSTRUMENTOS PARA LA MEDIDA DE LA HUMEDADPar de termmetros (Psicrmetro)Dos termmetros idnticos, montados uno al lado del otro, donde uno de ellos es el llamado termmetro de bulbo hmedo, que tiene una muselina mojada alrededor del bulbo. Higrmetro de cabello El cabello aumenta de largo cuando la humedad relativa aumenta y encoge cuando la humedad relativa disminuye, cambiando el largo en ~2,5% en el intervalo de variacin de la humedad relativa de 0 a 100%.

Punto de roco:Temperatura a la que debe enfriarse el aire (manteniendo constante su presin y su contenido en vapor) para alcanzar la saturacin.Ejemplo. Masa de aire hmedo evolucionando desde 40 C hasta 10 C (pv = 20 mb, presin constante 1010 mb)Medida de la Humedad: Temperatura del punto de Roco

Punto de roco:Temperatura a la que debe enfriarse el aire (manteniendo constante su presin y su contenido en vapor) para alcanzar la saturacin.Ejemplo. Masa de aire hmedo a 40 C con una temperatura de roco de 17,5 C y presin de 101 kPa. Calcular su humedad relativa, y la proporcin de mezclaMedida de la Humedad: Temperatura del punto de Rocoese

GRADIENTE ADIABATICO HUMEDOSi una parcela de aire sube suficientemente, su enfriamiento puede causar condensacin. El nivel donde esto ocurre es llamado NIVEL DE CONDENSACION POR ASCENSO. A partir de este nivel, el calor latente de condensacin es liberado. No obstante la parcela contina enfrindose adiabticamente, la liberacin de calor latente tiende a disminuir la tasa de enfriamiento, por lo tanto, arriba del nivel de condensacin por ascenso la tasa de enfriamiento es reducida por la liberacin de calor latente. Esta tasa de enfriamiento ms baja es llamada Gradiente Adiabtico Hmedo o Saturado y vara, de acuerdo con la humedad presente en el aire, de 3C/km. para aire muy hmedo a 9C/km. para aire con poca humedad. Se puede elegir un valor medio, por conveniencia, por ejemplo de 6C/km. El gradiente adiabtico hmedo est dado por: d es el gradiente adiabtico seco; L es el calor latente de condensacin; ws es la razn de mezcla de saturacin.

GRADIENTE ADIABATICO HUMEDO

Ejemplo 1Considrese una masa de aire a 1010 mb y 20 C cuya presin parcial de vapor es 10 mb. Calclese su humedad relativa, su humedad especfica y la humedad especfica de saturacin.

T (C)

P (bar)

0.01

0.00611

5.00

0.00872

10.0

0.01228

15.0

0.01705

20.0

0.02339

25.0

0.03169

30.0

0.04246

35.0

0.05628

40.0

0.07384

45.0

0.09593

Una masa de aire contiene vapor de agua con una razn de mezcla 6 g kg-1, siendo la presin total de la misma 1018 mb. Determinar la presin de vapor.Determnese la humedad especfica de una masa de aire donde la tensin de vapor de agua esde 15 mb, siendo la presin total 1023 mb.EJEMPLO 2

Aire hmedo se encuentra a una presin de 93.5 kPa, temperatura de 23 C, y Humedad Relativa del 45%. Encontrar la presin parcial de vapor de agua, y la proporcin de mezcla, as como el grado de saturacinEJEMPLO 3