Martes, 07 Julio 2020
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Gradiente adiabático


El gradiente adiabático es la variación de temperatura que experimentan las masas de aire en movimiento vertical. En condiciones promedio disminuye 6,5 K por cada 1000 m (-0,65 K/100m). Sin embargo la humedad afecta este gradiente.

Si no se produce condensación en la masa de aire se denomina seco, y es de -10 K aproximadamente por cada 1000m de elevación (-1 K/100m). Cuando se condensa el vapor de agua (gradiente adiabático saturado) es de aproximadamente 5,5 K por cada 1000 m (-0,55 K/100m). En el aire saturado la liberación de calor latente de condensación le contrarresta 5,5 K al proceso.

En conclusión, bajo una atmósfera seca (no saturada) el cambio de la temperatura respecto a la altura está dado por el gradiente adiabático seco GAS. Mientras que superado el punto de rocío, en una atmósfera húmeda o nublosa (saturada) estará dado por el gradiente adiabático húmedo GAH, aunque en ambos casos la temperatura baja al aumentar la altura hasta el punto de inversión térmica.

Cambios adiabáticos de temperatura

Consideremos el papel que el vapor de agua juega en el tiempo diario. La condensación se produce cuando el vapor se enfría lo suficiente para condensarse en líquido, produciendo rocío, niebla o nubes. Cerca del suelo, en la noche la superficie intercambia calor con el aire adyacente enfriándose, lo que hace condensarse al vapor de agua cerca de la superfície o sobre ella, produciéndose la niebla o el rocío. Las nubes que se pueden formar aún en días cálidos, tienen otro mecanismo de gestación, por el cual el aire en altura se enfría lo suficiente para condensar al vapor de agua y producir las nubes. En ambos casos hay intercambios de calor. Pero la temperatura del aire puede cambiar sin agregarle ni quitarle calor al medio, estas variaciones sin intercambios de calor se llaman procesos adiabáticos.

La temperatura que se mide en un proceso sin intercambio de calor se llama Temperatura Potencial o adiabática, y se puede obtener cuando el aire se comprime o expande sin agregarle calor. Estos procesos tienen que realizarse termodinámicamente muy lentamente. Cuando el aire se expande, disminuye la presión de una parcela de aire y se enfría, por el contrario, cuando se comprime aumenta la presión y se calienta, es decir, las variaciones de presión producen variaciones de temperatura, que pueden ser adiabáticas. Cada vez que el aire se eleva, llega a regiones de menor presión, como resultado se expande y se enfría adiabáticamente. Inversamente, si el aire desciende llega a niveles de mayor presión, se comprime y se calienta. La variación de temperatura en los movimientos verticales de aire no saturado se llama gradiente adiabático seco, y las mediciones indican que su valor es aproximadamente 9.8º C/km. Si el aire se eleva lo suficiente, se enfría hasta alcanzar el punto de rocío, y se produce la condensación. En este proceso, el calor que fue absorbido como calor sensible durante la evaporación se libera como calor latente, y aunque la parcela de aire continua enfriándose, lo hace en una proporción menor, porque la entrega de calor latente al ambiente produce aumento de temperatura.

En otras palabras, la parcela de aire puede ascender con un gradiente adiabático seco hasta una altura llamada nivel de condensación, que es la altura donde comienza la condensación. Sobre ese nivel la tasa de enfriamiento con la altura se reduce por la liberación de calor latente y ahora se llama gradiente adiabático húmedo, su valor varía desde 5º C/km a 9º C/km de disminución con la altura, dependiendo de si el aire tiene un alto o bajo contenido de humedad. La figura que se muestra en la proxima publicación muestra el papel del enfriamiento adiabático en la formación de nubes.

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