Trabajo Práctico N°2 Temperaturas en diferentes zonas de la Tierra y la atmósfera

Transmisión del calor en el ambiente

Fecha de entrega: 6/7 Hecho por: Martín Anania y Gonzalo Criniti

La temperatura es una magnitud física que indica la intensidad de calor o frío

de un cuerpo, de un objeto o del medio ambiente, en general, medido por un termómetro. El concepto de calor está asociado con una temperatura más alta, mientras que el término frío se asocia con una temperatura más baja. La temperatura suele medirse en grados Celsius (ºC), y también en grados Fahrenheit (ºF) o con una unidad de temperatura absoluta como es el Kelvin (K). El cero absoluto (0 K) corresponde a -273,15 ºC. En la Tierra, hay distintas temperaturas dependiendo de donde te encuentres. La temperatura en la superficie de la Tierra o en la troposfera, no es la misma que dentro de la Tierra, por ejemplo; las divisiones en la superficie de la Tierra son: el Ecuador, que divide a la Tierra en dos horizontalmente. El clima en sus alrededores son cálidos (tropicales). Luego están

los trópicos (Cáncer y Capricornio), que marcan el comienzo y el fin de la zona intertropical cálida. Después está la zona templada, la cual está rodeada por los círculos polares (Ártico y Antártico), en los cuales el clima es glacial. La temperatura promedio de la Tierra es de 15°C,y abarca desde 55°C hasta -20°C aproximadamente. Esto es causado por el efecto invernadero, el cual explicaremos más tarde.

La Tierra tiene muchas divisiones dentro de ella. La primera es la corteza

(superficie). Luego está el manto superior, que la temperatura promedio es de 15°C a 400°C aproximadamente. Seguido de este, está el manto inferior, en el cual la temperatura abarca desde 500°C hasta 2.900°C. Posteriormente, el núcleo externo, el cual la temperatura son desde 3000°C hasta 5000°C. Y finalmente, el núcleo interno, en el cual las temperaturas pasan los 5000°C.

Al haber divisiones dentro de la Tierra y en la superficie de esta, también hay

en la atmósfera que lo rodea. La atmósfera terrestre es la parte gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe el nombre de aire. El 75 % de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar. Los principales gases que la componen son: el oxígeno (21 %) y el nitrógeno (78 %), seguidos del argón, el dióxido de carbono y el vapor de agua. Las divisiones de la atmósfera son: troposfera, estratosfera, mesosfera, ionosfera, exosfera.

● La troposfera: su espesor alcanza desde la superficie terrestre hasta una altitud de 20 km. de distancia. A medida que se sube, disminuye la temperatura. En la troposfera suceden los fenómenos que componen lo que llamamos tiempo meteorológico. La temperatura mínima que se alcanza al final de la troposfera es de -50 °C aproximados.

● La estratosfera: se extiende desde los 20 km. hasta los 50 km. de altitud. La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. Este aumento de la temperatura se debe a que los rayos ultravioleta transforman al oxígeno en ozono, proceso que involucra calor.

● La mesosfera: se extiende entre los 50 y 85 km de altura, contiene sólo el 0.1 % de la masa total del aire. Es la zona más fría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los −80 °C. Es importante por la ionización y las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad del aire en la mesosfera determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.

● La ionosfera: la ionosfera es la cuarta capa de la atmósfera de la Tierra. A esta altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la mayor o

menor radiación solar tanto durante el día como a lo largo del año. Si el sol está activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1500 °C e incluso más altas.

● La exosfera: La última capa de la atmósfera de la Tierra es la exosfera (600/800 - 2000/10.000 km). Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.

En este gráfico se muestra las diferencias de temperatura en las distintas capas:

TRANSMISIÓN DEL CALOR Hay diferentes formas de propagación del calor. Las primeras tres son conducción, convección y radiación.

● Conducción: ○ Ejemplo: las asas de las ollas se calentaban pese a no encontrarse en

contacto con el fuego. El calor les llegaba desde el cuerpo de la olla, con el que sí estaban en contacto. Estas situaciones nos permiten diferenciar dos tipos de materiales:

■ Conductores térmicos (los que conducen el calor): se utilizan en distintos tipos de recipientes de cocina, en los radiadores de automóviles, en la parte inferior de las planchas y en otros elementos de uso doméstico e industrial.

■ Aislantes térmicos (los que dificultan su marcha): asas y mangos para utensilios de cocina, paredes de casas, confección de ropa y en recubrimientos de casas.

● Convección: el proceso en el que se “transporta” el calor por medio de corrientes ascendentes y descendentes en el interior de un gas o un líquido. Característica de los materiales líquidos y gaseosos.

○ Ejemplo: recipiente transparente con agua y pelotitas de papel de tamaño reducido. Al calentar, la pelotitas serán arrastradas por corrientes ascendentes y descendentes. Las corrientes transportan calor desde la zona inferior hacia la superior. Solo se detienen cuando el agua llega a un equilibrio térmico.

● Radiación: ○ Ejemplo: el Sol está continuamente emitiendo energía en forma de luz

visible y también otros rayos invisibles. Parte de estos rayos son absorbidos por la Tierra y provocan un aumento de su temperatura. Como resultado de la absorción la Tierra libera parte de la energía absorbida en forma de rayos invisibles (rayos infrarojos). Al acercarnos a los objetos que están emitiendo estos rayos sentimos que desprenden calor. Esta forma de calor se llama radiación.

Otra forma de transmisión del calor el efecto invernadero. Se llama efecto invernadero al fenómeno por el que determinados gases componentes de una atmosfera planetaria retienen parte de la energía que el suelo emite al haber sido calentado por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios dotados de atmósfera. De acuerdo con el actual consenso científico, el efecto invernadero se está acentuando en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debido a la actividad económica humana. Este fenómeno evita

que la energía del sol recibida constantemente por la Tierra vuelva imediatamente al espacio produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero.