DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS PDF Imprimir E-mail
Escrito por Administrator   
Miércoles, 02 de Enero de 2008 10:44

A Curva de Estado, a curva P-H, a curva de Punto de Rocío, a curva de....



(Todo explicado paso a paso...)

O DIAGRAMA TERMODINÁMICO

  Existen varios tipos de diagramas, os máis usados son o de Stüve e o chamado diagrama Oblicuo.
  A diferenza entre ámbolosdous é que o de Stüve mantén as pautas  normais duns eixes cartesiáns (Cuadrícula) onde no eixe de abscisas  represéntase a temperatura mantendo as liñas de igual temperatura (isotermas) paralelas ao eixo de ordenada é dicir verticais.
  No diagrama oblicuo esas isotermas son inclinadas á dereita porque  como a temperatura diminúe coa altitude  quere  representarse iso no diagrama. O resultado é unhas curvas: "Estado de Punto de Rocío" máis verticais.
  Pero antes de meternos en fonduras temos que ter  algúns termos claros. Ímolos repasar por se alguén dos que se queren atrever a  estudar un pouco este invento  foi por letras e non está familiarizado con algúns nomes e conceptos.

  "Proceso Isobárico": Aquel que se produce a presión constante, sen variación da presión. A maioría dos procesos naturais fanse a presión constante, pero podemos poñer como exemplo  o  quentamento da auga nun recipiente. Varía o calor,  varía a temperatura, varía o volume, pero a presión  non varía.  No caso do diagrama termodinámico as ISOBARAS son liñas que unen puntos  que están á mesma presión atmosférica,  e son, como pode verse no gráfico,  horizontais

 

"Proceso Isotérmico" Aquel que se produce a temperatura constante, sen variación da temperatura, por exemplo o cambio de estado dun xeo. Unha vez que o xeo está a 0º fundirase e convirtirase en auga a 0º  variouse o volume, poderíase variar incluso variar incluso a presión, pero a temperatura permanece constante.
No caso do diagrama termodinámico as ISOTERMAS son liñas que unen puntos que están  á mesma temperatura,   e son, como pode verse no gráfico,  verticais.

  "Proceso Adiabático":  "OLLO ESTE É IMPORTANTE" para o tema que nos ocupa, é aquel que se produce a calor constante ou para ser máis exactos cando non hai intercambio de calor no proceso.  Hai un exemplo  moi claro que é: Cando poñemos aire na roda da bici co bombillo notamos que o bombillo se quenta, pois ben cando comprimimos o aire co émbolo varía a presión, varía o volume, varía a tempreratura pero non aportamos calor, tampouco o quitamos. Ese é u proceso adiabático. Xa sei que é dificil imaxinalo  e que o exemplo do bombillo lévanos a pensar que cando inchamos se desprende calor,  pero atención ao seguinte,  imaxinemos unha masa de aire  xigantesca, como son as masas de aire que nos  atañen, rodeada doutras masas de aire que son as que van  facer  que a nosa  se comprima ou se expanda (as que moven o bombillo por dicilo doutro xeito) ese calor agora  repartiríase por toda esa superficie e apenas se notaría e ademáis quedaría reducido á periferia  dese volume de aire  onde está en contacto coas masas que a rodean  pero non afectaría  ao resto do noso aire que é inmensamente maior.Total que se considera despreciable e se supón que non hai intercambio de calor.
  No caso dos diagramas termodinámicos, as Adiabáticas son liñas que  nos dan o gradiente térmico en altitude, para ser máis coloquial diremos que nos expresan como varía a temperatura dunha masa de aire por cada 100 metros que ascende (ou cada Km se o multiplicamos  por 10)
Temos dúas  liñas adiabáticas, unha e lineal  Adiabática seca e outra é logaritmica  é dicir a súa  respresentación dá unha curva, é a adiabática saturada. Explicaremos o porqué máis adiante

Algo que hai que saber pero que non inflúe  especialmente no noso tema é o "Proceso isócoro": Aquel que se produce cando o volume permanece constante, por exemplo unha disolución, o azucre no café, ou mellor a auga no aire (se entende en estado de vapor). A verdade é moi dificil  que se poida producir este proceso sen o aporte  de calor  externo que faría variar a enerxía interna entón desvirtúa o proceso, nese caso valería facer a comida no ola a presión, varía a temperatura varía a presión pero non varía o volume...pero hai aporte de enerxía dende fóra do sistema.
  No diagrama termodinámico non se representan liñas que respondan a este proceso pero si hai que ter en conta que  o aumento ou a diminución do vapor de agua  nunha mada de aire non varía  o seu volume, sería un proceso isócoro e  produciríase dentro do proceso adiabático sen aporte ou perda de calor.

Image
Fig 1

 O  diagrama   con que imos a empezar  é un  diagrama  baseado na presión e a temperatura, foi o primeiro, desenvolvido polo alemán Stüve como tantos diagramas, ten dous eixos un de Ordenadas e outro de Abscisas.

  O de Ordenadas (vertical) é o eixo da presión atmosférica, nel escalamos a presión a intervalos expresados en mb ou hPa(hectopascales) que veñen sendo equivalentes.

  No de abscisas  represéntase a temperatura. Normalmente faise en intervalos de 10 graos centígrados. 

Image
Fig 2

  Tanto no eixo das presións como no das temperaturas podemos  extrapolar a altitude:
Presión: Sabemos que en C N (condicións normais) e cerca do chan  a presión diminúe 1mb cada 9 metros, esto xeneralízase para a troposfera entón saenos que cada  100 metros disminue 11 mb e cada Km disminúe  110 mb.(Fig.1)
  Os primeiros diagramas facíanse así (Fig1) proporcionando esas fraccións, pero pronto, sabendo que coa altitude  esa diminución da presión é menor, fíxose representar esa circunstancia no eixo de ordenadas(Fig3) con intervalos cada vez maiores.
  Non  diminúe a presión o mesmo entre o Km 1 e o Km 2  que entre o Km 5 e o Km 6.  Así que o eixo representase como o da Fig. 3.
Temperatura:  Sabemos tamén que a temperatura disminúe coa altitude e en CN  establécese unha diminución de 1ºC cada 1000m. Eso non é exactamente así como veremos   máis adiante, pero en atmósfera estable un día de verán voando en situación anticiclónica se acepta como  catecismo.(Fig.2)

Image
Fig3

As liñas que resultan de  unir os puntos que están á mesma presión chámanse ISOBARAS e as líñas que unen os puntos que teñen a mesma temperatura chámanse Isotermas

  Image

         Image

  No diagrama as Isobaras son as liñas verticais e as  Isotermas  son as liñas horizontais.

CURVA PRESIÓN ALTURA.  Chámase así a liña  que xurde de compoñer  a altitude e a presion.  Se na representación as presións  escalan a intervalos regulares (Fig.6)  a liña   curvaríase máis canto máis altitude. Pero, por mor do que acabamos de ver  de que nas representacións actuais xa está compensada esa diminución de presión coa altitude  no  eixo de ordenadas (Fig.7) agora resulta unha liña recta, a pesar diso séguese a chamar "curva presión-altura" (P-H). Nela é onde se tomarían as altitudes no diagrama.

Image
Fig6

Image   
Fig7

Image
Fig8


  Nos diagramas  termodinámicos  represéntase a presión  no eixo vertical da esquerda  e a altitude  á dereita segundo a figura 8.

  A Curva presión altura (P-H) agora é unha recta e desprázase no diagrama  segundo as medidas realizadas no punto de orixe seguindo o modelo standar.  (Exemplo: Na figura pártese dun punto que está  a uns 600m de altitude cunha presión duns 900 mb e unha temperatura de 40ºC)
  Ou por medición en radiosondeo, que é o máis común ainda que ao figurar a escala de altitudes no diagrama  xa non se adoita representala.

  Ata agora  vimos tres curvas que no diagrama aparecen como rectas: "Isobaras, isotermas e  curva P-H".. Imos a ver agora outras  liñas do diagrama  que son de vital importancia así que atentos

 ADIABATICAS SECAS. En realidade serían unhas liñas rectas (Fig.9) pero polo mesmo motivo polo que a curva P-H se nos endereitou esta  recta cúrvasenos un anaquiño e vai variar a súa pendiente: menos pendiente canto máis temperatura e máis pendiente canto menor sexa a temperatura(Fig.10) 

 Image       Image
Fig9                                                                                          Fig10

##¿Que son estas líñas e para que serven? Xa vimos o que era un proceso adiabático, onde non se aporta  nin se perde calor.  Pois ben Cando falamos de Adiabaticas secas estamos a fecer referencia a unha masa de aire seco,  e dicir que non contén vapor de agua.
  Se por calquera circunstancia tivera que ascender (Por exemplo.:porque é empuxado e obrigado a subir unha montaña, porque  outra masa de aire máis pesado e métese como unha cuña por debaixo del e o levanta, porque  está nun sitio que pega o sol e ao quentarse sube...) no seu ascenso enfriaríase a razón de 1ºC cada 100m de altitude, o que son 10ºC  en 1000m, 20ºC  en dous kilómetros  etc etc...  A este enfriamento debido á ascensión do aire chámase "Gradiente adiabático seco".  Como vemos na Fig.10   as  Adiabáticas Secas curvánsenos un pouquiño  a medida que ascendemos por mor da diminución da presión en altura.

ADIABÁTICAS SATURADAS.
  Agora estamos a falar dunha masa de aire saturada, é dicir  chea de vapor de auga de maneira que non lle cabe máis, tan chea , tan chea que á mínimo que baixe a temperatura teña que botar fora algúnha auga como quen apreta unha esponxa, e dicir condensa...
  Esa masa de aire saturada , se ten que ascender polos motivos descritos no exemplo anterior, vai enfriarse  a razón de 0,5ºC cada 100m, é dicir a metade que o seco, 5ºC cada km de ascendencia.
  No seu ascenso irá deixando  vapor de auga polo camiño polo que podería  formar nube.
   A este enfriamento debido á ascensión do aire chámase "Gradiente adiabático saturado."
  Ao igual que as adiabáticas secas a pendiente varía segundo a temperatura de maneira inversa: O aire no seu ascenso vai deixando agua polo camiño e vaise secando por iso as  Adiabáticas Saturadas rematan rectas moi próximas as  Adiabáticas Secas.(Fig 11)

Image
Fig 11

##Se é un proceso adiabático e  enténdese que nin se gaña nin se perde calor ¿Por que se enfrían cando se ascende?
  O aire na súa ascensión  expándese, esa expansión é a que causa o descenso da temperatuda segundo os gradientes que acabamos de  describir.
  Ollo!!!  que é diferente ao proceso da formación dunha burbulla  térmica, o aire  quéntase, as moléculas tenden a separarse polo que se expande tamén, se volve menos denso e ascende. Ese proceso non é adiabático, hai aportación de calor, no proceso adiabático o calor é constante por eso para mantelo constante ao expandirse como non hai aporte extra de calor ten que baixar a temperatura.

 ##¿Que pasa con eses "gradientes"? ¿Non hai términos medios, ou que?
  Pois si,   a masa de aire, na medida que ascende e vai perdendo humidade, vaise secando  ata incluso chegar a secarse case de todo e  poder ser considerado un aire seco, entón xa se enfriaría   segundo o gradiente adiabático seco. Pero nese camiño pasaría polos procesos intermedios, enfriándose 0,6ºC cada 100 metros, ao secarse outro pouco serían xa 0,7ºC cada 100 metros  logo sécase máis e perdería  0,8ºC ...0,9ºC... ata chegar ao gradiente  seco. Por iso as adiabéticas saturadas a moita altuta teñen case a mesma pendiente que as adiabáticas secas.
  Tendo en conta isto acéptase como termo medio, para unha masa de aire que ascende na troposfera(espacio onde nos movemos), un gradente de 0,65ºC cada 100m, pero recordamos os estandarizados  de 1ºC para o seco e 0,5ºC para o saturado.

  Para  coñecer todas estas variables faise un sondeo e sácase a curva de estado e a curva de punto de rocío, que veremos máis adiante.

CURVAS DE IGUAL RAZÓN DE MEZCLA

  Chámanse tamén EQUISATURADAS e abrevianse  IRM.  Son as curvas de maior pendente do diagrama.

  A Razón de mezcla chámase ao número de  gramos de vapor de auga  que sería necesario para saturar un kg de aire seco.
  Evidentemente  esa cantidade depende da temperatura  e da presión a que se encontre ese aire seco.
  Os puntos azuis (Fig12) teñen a mesma razon de mezcla estando a diferentes temperaturas e presións

  Non hai que confundir  coa humidade específica  que mide número de gramos de vapor que hai por kg de aire, é dicir  daríanos información  da composición dun kg de aire, canto hai de vapor e canto de aire seco nese kg.

Image
Fig12

  Mídese en gramos de vapor de auga por kg de aire seco.  (g/kg).
  Así (como vemos na Fig.12)  22 gr de augan poderían saturar  a 1kgr de aire seco estando a 20ºC e 1000mb,  ou estando a 19ºC e 680 mb, ou a 10ºC e 450mb  ou  a 0ºC e 320mb.
  A liña que une eses puntos e a de razón de mezcla de 22g/kg. O aire que se situe á dereita desa liña no diagrama podería ter tamén esa cantidade pero non estaría saturado e o que se situara á esquerda estaría a  condensar precipitadamente porque pasaríase da condensación tanto canto máis alonxado, nese caso se hai coalescencia (duas gotiñas xuntase para formar outra máis gorda)poderíase orixinar a choiva.
  Hai que salientar que a amplitude entre as liñas  non é a mesma  vaise facendo maior coa temperatura,  entre a liñas  de 0,8 e a de 4  a diferencia é 3,2  e entre as de 30 e 40 a diferenza é maior (10)  sen embargo estas están máis xuntas.

  Habería que falar a tamén da humidade absoluta e relativa pero non é absolutamente necesaio para  este tema, só dicir que a absoluta e o valor absoluto en gr de vapor cada metro cúbico e a relativa  é unha relación entre a humidade absoluta real e a humidáde absoluta máxima que podería haber nesas condicions de presión e temperatura.

AS LIÑAS DO DIAGRAMA - TODAS

Image
Fig13

Image

AS UTRAS LIÑAS

 

  Evidentemente o diagrama anterior está baleiro, agora hai que  meter os datos que van a dar ligar a outras liñas ou curvas. Eses datos obtéñense  mediante radiosondeo.

Image
Fig13

 Curva de estado
   É a liña resultante de  compoñer a temperatura  e a presión cos datos obtidos no radiosondeo.

 Curva do Punto de Rocío
    É a liña resultante de  compoñer a temperatura  de saturación coa presión, datos obtidos no radiosondeo.

 Curva presión altura (P_H)
      Xa falamos dela  no bloque anterior pero metémola aquí  porque  adoitase compoñer cos  datos recollidos  do radiosondeo.

 

## Cousas a preciar: Canto máis separadas  estén a curva de punto de rocío e a curva de estado teremos un aire máis seco máis  estabilidade e menos posibilidade de movementos convectivos e formación de nubes convectivas (cúmulos). Canto máis xuntas máis humidade e máis posibilidades de inestabilidade e máis posibilidade de convección e formación de nubes.

OS CONCEPTOS

 

     Hai moitas cousas a ter en conta, algunhas son triviais e outras son máis complexas:

## Aire seco e Aire Humido

 

 O primeiro a ter en conta é que o aire seco pesa máis que o aire humido, ten maior peso específico e polo tanto maior densidade. O Osíxeno ten un Peso molecular de 32, o Nitróxeno de 28 o do CO2 é de  44, e a de Auga (H2O)  só ten 18. Está claro que a volumes iguais o vapor de auga pesa menos que o aire.

Image

 A temperatura e a presión   mantense constante dentro do botixo tamén o volume, tan só  entrou  vapor de auga que desprazou a algún aire seco quedando o mesmo volumen pero agora de aire humido.

  Tª1 =Tª2
   P1 =  P2
   V1 = V2
 O peso  específico e polo tanto a densidade da masa de aire seco é menor que a do  aire humido

 ##¿Comézase sempre dende  o eixo das temperaturas ?

 Non, só  nos casos en que coincide que as medicións  se fixeron ao nivel do mar, normalmente non é así e refléxase porque comeza nun punto situado a unha altitude  determinada, cunha Tª e Presión determinadas.
## Que son as inversiones e as capas de inversión
  Bueno, ollo ao pilollo que este tema merece un capítulo aparte porque ten bastante miga e necesitase unha exposición propia, de todos modos imos ver algunhas cousa:

1º caso - Estamos en superficie nun val, ou meseta ou vagoada ou chaira, o sol pega  e quenta o entorno, o aire quéntase en contacto con ese entorno (o aire non se pode quentar directamente por radiación solar) e  establécese unha capa de aire quente en superficie. Dentro desa masa, o aire organízase segundo a temperatura: o máis frio queda abaixo e o máis quente  está na parte alta, así que nesa capa  a temperatura vai ir medrando segundo se ascende, en contra do que dixemos, pero estamos nunha capa pechada, o aire que entra nela comportase dese xeito.

Image

Pero chega un punto que  comeza a comportarse de maneira usual,  a temperatudra vai a descender segundo se  ascende en altitude. Nese punto o gradiente térmico pasa de positivo a negativo, prodúcese unha inversión. Esta inversión é típica do comportamento do aire en superficie, sobre todo en situación anticiclónica e máis se é inverno.

Agora imaxinemos que unha gran masa de aire frio  entra no val, na chaira ou no lugar de referencia e obriga a ascender a esa masa de aire quente ata chegas a estabilizarse:

  O aire frio que entra en contacto co chan volve a organizarse como no caso anterior, logo a temperatura irá descendendo  na medida que se gaña altitude ata chegar ao aire quente que foi levantado por este fronte frío.

  Estamos no caso da inversión en altura. A capa de aire quente pillada entre duas masas de aire frío: O aire da parte baixa da capa cálida está máis quente que o seu inmediato inferior e o aire da parte alta da capa cálida está máis quente  que o seu inmediato superior, e dicir aire máis frío por arriba e por abaixo.
Son capas que actuan como tapadeira fenando a toda térmica que se atreva a chegar ata alí, aínda que a veces non son demasiado grandes e a forza da térmica (forza convectiva)  se rompa, así pasa a veces que non se da pasado dunha altitude 200m por riba do despegue e logo un parapentista  chegue a 100m por riba do despegue , como o caso de Nacho en Chantada cando lle pitou o avión.

 Como vemos en realidade non hai tal capa senón un cambio de gradiente que supón unha inversión térmica, sen embargo acéptase como norma chamarlle capa de inversión a unha capa de aire onde a temperatusa medra  coa altitude , ao revés do que sería normal.
  Hai capas  onde o aire está todo á mesma temperatura, chámanse isotermas, recoñécese por ser un tramo vertical na curva de estado, podería considerarse tamen como unha inversión pero adoitan ser capas de bloqueo.
  Nestas capas e frecuente que se formen nubes estratiformes, e se son  profundas dan lugar a nimbostratos que producirán choiba e se as capas inferiores están por debaixo de 0º formaríase neve, se son en superficie  serían néboas,se  máis altas serían estratos,  altostratos e cirrostratos.
   Para o que imos tratar chega con esto,  trataremos o tema das inversións con máis detalle noutro FAQ.

 ## ¿Cando se di que hai estabilidade e cando inestabilidade?
   Aínda que supoño que xa se sabe, hai que insistir no concepto. Falamos de masas de aire. Estabilidade haina cando o aire tende a quedarse como está. Unha pompa  que empeza a subir quere volver adonde estaba. Exemplo se o aire que está ao redor ten 20ºC e esa pompa ten algo máis tendería a subir, pero no momento en que comeza a subir enfríase e xa ten menos de 20ºC  e volve ao seu sitio. Inestabilidade sería o contrario, a pompa ainda que se enfríe segue a ter máis temperatura que o aire do seu entorno e  tendería a seguir subindo.

Image
Fig 15

  Caso 1- Cando o enfriamento da masa de aire ambiental,  obtido por radio sondeo, é menor que o dos gradientes  seco e saturado hai Estabilidade absoluta, a curva de estado está á dereita de ámbalas dúas curvas e calquera  masa de aire que ascenda  segundo  a adiabática seca ou saturada enfriaríase máis que o aire do seu entorno e tendería a volver á súa posición, iso é a Estabilidade.
  Exemplo 1: Aire en superficie a 23ºC, segundo a curva de estado, a  1 km hai 20ºC.  Para unha pompa de aire que pretenda ascender a 1km, teriamos:
 - Se está seca  estaría a 13ºC
 - Se fose saturada  estaría a 18ºC
Ningunha das dúas   tendería asubir porque o aire do entorno  ten  maior temperatura. Se sube  é porque a empuxan por unha ladeira arriba  ou porque outra masa  se mete por baixo como unha cuña, pero nunca  sería porque tenda a subir por si mesma.

  Caso 2- Cando o enfriamento da masa de aire ambiental,  obtido po radio sondeo, é maior que o dos gradientes  seco e saturado hai Inestalidade absoluta, a curva de estado está á Esquerda de ámbalas dúas curvas e calquera  masa de aire que ascenda  segundo  a adiabática seca ou saturada faríao de maneira menos intensa  que o aire do seu entorno e tendería a seguir ascendendo iso é a Inestabilidade.
  Exemplo 2: Aire en superficie a 23ºC, segundo a curva de estado a  1 km hai 9ºC.  Para unha pompa de aire que pretenda ascender a 1km, teriamos:
 - Se está seca  estaría a 13ºC
 - Se fose saturada  estaría a 18ºC
 Calquera das dúas   sería francamente máis temperatura que a do entorno (9ºC)  e seguiría subindo.

  Caso 3 - O enfriamento do aire do entorno é menor que o do gradiente seco pero maior que o do saturado. Neste caso a curva de estado está entre as dúas curvas seca e saturada. E estabilidade ou inestabilidade vai  depender de que o aire  estea saturado ou non. Calquera  masa de aire que ascenda  segundo  a adiabática seca  enfriaríase máis que o aire do seu entorno e tendería a volver á súa posición, pero se estivese saturada  tería máis temperatura e tendería a seguir subindo.
  Exemplo 2: Aire en superficie a 23ºC, segundo a curva de estado, a  1 km temos 15ºC.  Para unha pompa de aire que pretenda ascender a 1km, teriamos:
 - Se está seca  estaría a 13ºC
 - Se fose saturada  estaría a 18ºC
 Se esa Pompa de  aire  que quere a ascender está seco  enfriaríase máis que o aire do seu entorno e tendería volver á súa posición, habería Estabilidade. Se estivese saturada tería máis temperatura que a que hai no seu entorno entón tendería a subir, habería  Inestabilidade.
 

##¿Como se reflexa  no diagrama unha masa de aire humido pero que non está saturado?
  Esa masa  de aire pode ascender como os parapentes: por dinámica e por térmica.
  Dinámica: Como xa repetimos antes,  ter que salvar unha serra  que pode incluso ter  varios miles de   metros de altitude, o aire é empuxado  e sube ou ben por mor dunha cuña de aire que se mete por baixo e faina ascender.
  Térmica: Unha porción de aire quéntase, nun sotavento por exemplo, e acada unha temperatura tal que comeza a ascender, esa temperatura  coñécese como temperatura de disparo.  Pero...
   Antes de seguir hai que ter claro un par de conceptos:
  A Curva de punto de rocío (a verde) obtida por radiosondeo,  dános a  temperarura a que habería que enfriar o aire a en cada presión  para chegar á saturación. Nos puntos onde se corta  coa IRM  podemos coñecer a cantidade  de  gr de vapor de agua existente en cada kg de aire seco. Neste caso anda  en 14gr/kg.

  Para chegar á saturación poden ocurrir  2 cousas:

1 - A masa  de aire A chega á  saturación ao  enfriarse ata 12ºC  sen ascender (Punto R) polo que estaría máis estable e non ascendería
2 - A masa  de aire A chega á  saturación  cando no seu ascenso acada  esa  relación de  14 gr de vapor  por kg de aire seco que sería a súa relación de saturación  e dicir cando  coincida coa  curva IRM   (Punto B).
  Lembrémonos de que esa curva       dános a cantidade  de vapor de auga  nun aire saturado.
  Logo:: IRM

Image
Fig 16

    # Ascensión dinámica: Para este caso é importante trazar a Curva de Punto de Rocío ver que IRM corresponde ao punto inicial e as condicións iniciais.
  Como a masa de aire que estamos a tratar "A" non está saturada,  en principio vai ascender segundo o gradiente adiabático seco, e dicir perdendo 1ºC cada 100 metros, ata que   encontre a IRM que lle da a saturación: punto E  onde se cortan a adiabática seca e a curva IRM o que quere dicir que chegado a ese punto satúrase e  comezaría a condensar.  Nivel de condensación.
  Como agora xa está saturada o seu ascenso faríase  segundo o gradiente adiabático saturado -0,5ºC cada 100 metros e ao ir enfriando na súa ascensión iría deixando vapor polo camiño  ou o que é o mesmo: formando nube.

  O Nivel de condensación neste caso cando a a masa de aire sube porque é empuxada, ese nivel de condensacion chámase de "Ascenso"  -  NCA (en inglés LCL)  Este nivel vai a ser moi condicionante á hora de  ver se vai haber movementos convectivos ou non.
 

#Ascensión Térmica:    
   Para este caso temos tamén a curva de estado.

 A Curva de Estado córtase coa IRMB, iso dinos que nese punto  alcanzaríase a saturación. Trazamos a adiabática  seca que pasa por ese punto e vemos que corresponde a adiabática seca de 34ºC na superficie, esa sería a temperatura de disparo.
  O aire que chegue a esas temperatura  comezaría a ascender por convección.
 Pero as veces quéntase a maior temperatura antes de dispararse(37ºC)  entón  séguese a adiabática correspondenteata cortar a IRM  (liña discontinua en vermello), o punto "b" quedaría por riba e á dereita da curva de estado polo que o teito estaría máis alto e ao estar á dereita da curva de estado formaría nube. no punto

Image
Fig.17

   Esto pódese anticipar cando  unha vez feito o sondeo (ás 12:00 UTC)  se espera un quentamento en superficie maior que a temperatura de disparo por exemplo eses 37ºC. o teito ás 12:00 h. estaba a 2800 m. e ás 15:00 h. está a 3200
   Resumindo  para que se produza unha térmica unha porción de  aire tería que quentarse dende 23ºC, no que se encontra  o entorno, ata 34ºC  onde comenzaría a ascender por convección. Como está seco  faríao segundo o gradiente adiabático seco (azul) e chegaría  ao punto B onde acadaría a saturación e comezaría a condensar.

  O Nivel de condensaciónneste caso cando a a masa de aire sube porque  aumentou a súa temperatura, e ascendeu por convección, chámase  "Convectivo"  -  NCC  (en Inglés CCL)

   NOVA CURVA -  Curva Teórica(vermella):  Pode aparecer reflectida no diagrama ou non.
  Constrúese unha vez coñecida a situación de partida, sería o camiño hipotético que seguiría unha burbulla de aire  desde a superficie ata acadar a máxima altitude no diagrama . 
  Pódenos indicar  a estabilidade ou inestabilidade, as tapadeiras dos movementos convectivos, a enerxía de convección (interesante por se hai tormenta) e outros indicadores  que poden ser moi  interesantes  para os voadores.Novo concepto de tapadeira, toda curva de estado que quede á dereita da curva teórica pode funcionar como tapadeira.

En realidade é o camiño que seguiría no caso que chamamos ascensión dinámica

Image

 ## Imos ver todo xunto

 Temos a curva de estado e a de punto de rocío estamos no punto Apunto de partida. Unha masa de aire que vaia a ascender  podeo facer de dúas maneiras AE  (que  a  chamamos dinámica) e  AQB (que a chamamos térmica).

      Tanto nun caso como noutro chegamos ao punto de saturación polo que a partir de aí seguirían ascendendo   segundo a adiabática saturada correspondente. Pero hai unha pequena diferencia:
  No  primeiro caso (Dinámica) a  masa  ascende dende  E ondensaría e forma nube pero ese vapor de auga é reabsorvido rápidamente polo aire do entorno xa que está a maior temperatura  ata chegar a F. Onde comezaría a formar nube.

Image
Fig 18

  Cando Chega ao punto F  a temperatura  iguálase coa do seu entorno e ao seguir ascendendo vaise enfriar menos, Inestabilidade, a curva de estado queda á esquerda, fórmase nube  de tipo cumuliforme a masa de aire  ascendería  libremente, sen ter que ser obrigada ou empuxada, chegariamos ao Nivel de Libre Convección - NLC. (en Inglés FLL)
 No punto G a curva de estado pasa á dereita, hai estabilidade, deixaría de formar nube e a partir de aí  habería estabilidade,   a curva de estado está sempre á dereita, cesaría o movemento salvo que algo volvera a obrigala a subir
  No segundo caso (Térmica) a curva de estado pasa a estar á esquerda da adiabática polo tanto o enfriamento sería menor que o do entorno, formaríase nube e perduraría ata  chegar ao punto C  e dicir teriamos nubes dende  uns 2800 m ata  5700 m aproximadamente, o que da idea de que habería uns desarrollos bastante importantes, que poideran obedecer perfectamente a cúmulos castellatus.
  A partir de aí habería unha capa de estabilidade ata o punto D que pasaría algo similar que o que pasou en  B. Pero  en C a masa segue saturada ainda que con menor cantidade de auga, ao haber estabilidade tendería a seguir nesa posición pero calquera cousa que a fixera ascender, fariao segundo a adiabatica saturada ata chegar a D onde  habería novamente libre convención e  formaríase unha segunda capa de nubes, neste caso serían cirros, nubes pouco densas xa que hai pouca humidade e de xeo polas baixas temperaturas.

  A superficie raiada dános a enerxía convectiva dispoñible, é dicir a enerxía  que se sumou á masa de aire para  poder ascender. Agora a  burbulla térmica dispón desa enerxía para poder elevarse. Canto maior sexa esa superficie maior enerxía de convección, se fose moi grande xa podería haber tormentas.

 ## O diagrama

Image

  Vendo este diagrama podemos saber:  que en superficie hai estabilidade. Pola inclinación da curva de estado e a pendiente das adiabáticas saturadas vemos que despois dun km para unha masa de aire saturada habería inestabilidade e podería ascender libremente, pero non é o caso pois a curva de  punto de rocio  dinos claramente que iso non pasa, só nos queda esperar  a chegada dun frente frío que nos levante esta aire, pero iso case nunca é boa sinal. Tamén outra masa de aire que nolo empuxe para subir a ladeira  tamén podería pero  seguiría a haber estabilidade, a curva de estado queda á dereita. Só nos queda  o quentamente, a ver se pega o sol e nos pasa o aire de 23ºC a 35ºC en superficie, o que é dubidoso se o sol quentara tanto o ambiente estaría máis calido e se en superficie so hai 23 ºC  subir tanta temperatura non parece  doado. ¿Que facer?...
  Mirade a curva de estado hai unha capa de inversión a  uns 400 metros e a uns 600 metros cunha presión preto dos 900mb  hai a mesma temperatura que  abaixo en superficie pero a temperatura de disparo  é francamente menor, uns 27ºC aproximadamente. Está claro que  se hai algo é por riba desa altitude así que o mellor sería  despegar dunha altura  un pouco maior e esperar os ciclos térmicos  a ver si hai sortiña.

  Houbo sorte despegamos do Xistral  que está a 1100 metros e comezamos a subir, o vario pita ben seguido e forte, hai boas ascendencias, algunhas  demasiado boas. Subimos a 2000 m e vemos a base das nubes  bastante preto a uns 600 m, sabemos que o tope de nubes anda ao rente dos 6000m polo que os desarrollos son bastante curiosos e temos que ter cuidado.

## Diferentes tipos de diagramas que nos podemos atopar:

Para min o mellor:

Image

## O diagrama máis  usual é en branco e negro (este tamén é de Güallomi)

Image

  Outro Stüve diferente na concepción e as cores

Image

  Todos estes diagramas  rixense polos mesmos conceptos e principios. Son os máis doados de ler sobre todo para os que nos movemos nunhas altitudes  pequenas, e o diagrama Stüve que foi deseñado por ese señor no primeiro cuarto do século pasado. Ao diagrama orixinal fixéronselle algunha melloras e foron tomando outros nomes, pero seguen a ser "Stüve"

  Diagrama Oblicuo

  Os diagramas oblicuos como xa explicamos ao principio manteñen as mesmas liñas que o de Stüve pero as isotermas (as liñas que unen os puntos da mesma temperatura) son oblicuas porque se pretende  reflexar no diagrama  esa variación da temperatura coa altitude. A inclinación e  a  standar 0,65ºC cada 1000 m.,  pero as consecuencias son: As IRM teñen pendente negativa, as Adiabáticas secas  son agora  moi curvas cando antes eran case rectas e as adiabáticas saturadas achéganse á vertical. Como consecuencia as curvas de estado e de punto de rocío son tamén moi verticais.

  Os principios que rixen estes diagramas son idénticos ao que vimos en Stüve.

Image

 Outro diagrama Oblicuo similar

 Image

 ##  A Interpretación:
Unha vez que coñecemos as  curvas: ISOB-ISOT-A.SEC-A.SAT-IRM-C.EST-P.ROCIO- C.TEORICA
que tamén coñecemos os: NCA - NCC - NLC
que sabemos onde hai estabilidade e onde non.
  Xa podemos meternos nun diagrama e sacar algunhas cousas interesantes.
  Se están as condicións para formarse termicas,  coñecer a temperatura de disparo, o teito que imos ter, as nubes que se poden formar, se vai haber nubes en altura que nos tapen o sol e non nos deixen chegar á temperatura de disparo, se temos que subir a unha determinada altitude para despegar con garantías...

 Nós movémonos na parte baixa da troposfera entón  interesanos  saber o que pasa nesa parte, e efectivamente é interesante coñecer ben   o que sucede nesas capas baixas, pero ollo non debemos olvidar as capas altas que moitas veces son as que verdadeiramente nos dan as pistas para saber o que vai acontecer debaixo.

Imos poñer un exemplo:

Ollade o mapa de abaixo:

Image

Image

 A Inestabilidade é absoluta a curva de estado (liña malva) está á esquerda da ASEC e da ASAT. Esa inestabilidade vai facer que os movementos convectivos  sexan moi doados  e non se necesiten  condicións especiais para ascender. Pero... Mira ti por onde  case 1000 metros hai unha inversión bastante profunda e non nos deixa pasar as ascendencias a máis de 900m.

  Por outra banda observamos que a curva teórica (en vermello  está moi á dereita da curva de estado) iso dinos que  hai moita inestabilidade ¡Ollo ao piollo!  só un anaquiño de curva de estado pasa á dereita, temos aí unha zona  entre 900 e 1800 metros aprox. estable que fai de tapadeira e non deixa comunicar as capas altas coas baixas.

  A 700 metros as curvas de punto de rocío e de estado  case se tocan o que quere dicir que na capa de superficie hai moita humidade non chega á saturación porque non se tocan.


En superficie hai 30 graos, o que quere dicir que vai calor e o sondeo foi realizado ás 12:00 h.polo que vaise superar esa temperatura con amplitude durante a tarde.

¿Que pode pasar? Inestabilidade , Humidade, Calor...

A animación dános  unha idea do que vai a acontecer.

Mirade como se modifica a curva de estado:

 1º - Porque o aire frio en altura baixa e enfria  esa capa que fai de tapadeira.
2º - Porque o aire quente en superficie vaise ir elevando e vai igualarse coa capa de inversión  disolvéndoa.

 

 A temperatura de disparo estaría moi por debaixo da que se acadaría durante tarde ( un 26ºC) polo que as térmicas serían violentísimas e  ao haber  esa inestabilidade o teito non estaría tan alto, comezaría a formar nube bastante antes.

 ##A comparativa dos dous  diagramas:
 Imos a facer unha comparativa dos dous diagramas.

 Nos debuxos empregados para facer as explicacións  as cuadrículas  dos diagramas son cuadradas, nos  diagramas oficiais son  rectángulos alargados na parte baixa, case cadrados no centro e verticais nos de maoir altitude. Ao principio explicamos a variación da altitude ao disminuir a presión, pois esas cuadrículas desiguais é unha consecuencia desa variación presión-altitude.
 A diferencia está ben á vista en Stüve as liñas se nos estiran un pouco e saen máis tumbadas, por contra  o diagrama oblicuo as liñas saen máis verticais e comprímense un anaco.

Image

Image

O estudo  vai ser similar nos dous:
  As liñas: C. Estado e P. Rocío  están moi xuntas  polo que hai moita humidade no ambiente, discurren paralelas  practicamente os 3000 primeiros metros.
 A  Curva teórica está á dereita da C. Estado o que quere dicir que hai inestabilidade pero:
   1- A  C. Estado está entre a Adiab. Seca e a Adiab. Humida polo tanto é unha inestabilidade codicionada.
   2- A  C. Estado está prácticamente pegada á C. teórica polo que a estabilidade está bastante cerca, iso non 
     favorece os movementos convectivos, aínda que a temperatura de disparo está a temperatura ambiente.
   3- O NCA e o NCC están prácticamente na misma altitude pero non están francamente por encima da  
      inestabilidade polo que non ten porque formar forzosamente  nubes a esa altitude
   4- A 1400 m de altitude  hai moito vento o que vai a favorecer o intercambio,o enfriamento e a convección en
      altura. Vai haber nubes de tipo estratos, alguna  cumuliforme  que   co vento en altura poden ser incluso 
      lenticulares habendo tamén  nubes de turbulencia e de rotor.

Image

  Total mal día para voar en parapente e polas condicións  de "casi estabilidade" e vento en altura podería ser bo día para veleiros.

 

MAIS ADIANTE   RETOMAREMOS O  TEMA COAS CAPAS DE INVERSIÓNS E AS SÚAS  CONSECUENCIAS  ADEMÁIS REMATAREMOS  ESTE TEMA DOS  DIAGRAMAS OU TERMOGRAMAS POIS AÍNDA FALTAN COUSAS MOI INTERESANTES COMO É O QUE  CORREPONDE Á ENERXÍA  QUE  É ALGO MÁIS COMPLEXA PERO  ENSÍNANOS MOITO

 ESTE TRABALLO DEDÍCOLLO AOS MEUS COMPAÑEIROS DE VO EN ESPECIAL ¡COMO NON! A  AFONSO

Última actualización el Sábado, 16 de Mayo de 2009 22:10