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Problemas tema 3

Termodinámica de la atmósfera

DiagramasJohn M Wallace, Peter W Hobbs, Atmospheric Science. An introductory survey. Academic Press (1997)

Ambiental

Física

Equipo docente:Alfonso Calera BelmonteAntonio J. Barbero

Departamento de Física AplicadaUCLM

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13.5 ºC

13.5 ºC

7.25 g·kg-1

0.84 m3/kg

Una masa de aire a 20 ºC tiene unahumedad del 50%. Determinar la temperatura de bulbo húmedo,la temperatura de rocío, lahumedad específica y elvolumen específico.

9.5 ºC

9.5 ºC

(Úsese el diagramapsicrométricopara 1 atmósfera)

PROBLEMA 1

Ambiental

Física

3

TR = 12 ºC

Determínese el punto de rocío de una masa de aire a 20 ºC y 1000 mb cuya temperatura de bulbo húmedo es 15 ºC. ¿Cuál es su humedad relativa?

15 g·kg-1

9 g·kg-1

60.015

9 (60%)

PROBLEMA 2

Ambiental

Física

4

Ambiental

Física

Masa de aire a 1000 mb, 20 ºC 50% humedad relativa

15 g·kg-17.5 g·kg-1

TR = 9 ºC

Tbh = 13.5 ºC

Una masa de aire a 20 ºC tiene una humedad del 50%. Determínese su humedad específica, su punto de rocío y su temperatura de termómetro húmedo.

PROBLEMA 3

(Presión 1000 mb)

5

Ambiental

Física

PROBLEMA 4Una masa de aire húmedo a 22 ºC y cuyo punto de rocío es 10 ºC asciende al encontrar en su camino un accidente orográfico desde el nivel de los 1000 mb hasta llegar al nivel de los 650 mb. El agua condensada en la subida se elimina en su totalidad por precipitación, y una vez superado el accidente orográfico, la masa de aire desciende por la ladera opuesta hasta llegar de nuevo al nivel de los 1000 mb.Estudiar los procesos que ocurren en el paquete de aire, determinando las temperaturas, presiones y razones de mezcla de todos los puntos significativos.

840 mb

8 g·kg-1

32 ºC-4 ºC

5 g·kg-1

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EFECTO FOEHN

Nivel decondensación

Ambiental

Física

7

Ambiental

Física

10.5 ºC

33.5 ºC

= 8.5 g·kg-1

Una masa de aire a 1000 mb y 22 ºC con una temperatura de bulbo húmedo de 15.5 ºC se expande hasta que condensa la mitad de la humedad que contiene. Se pide:1º) ¿Cual es la temperatura de rocío inicial del paquete de aire?2º) Si se elimina la totalidad del condensado y se comprime hasta alcanzar de nuevo los 1000 mb ¿cuál será la temperatura final y el nuevo punto de rocío?3º) Contestar a las mismas preguntas del apartado anterior suponiendo que sólo se elimina la mitad del líquido condensado.

PROBLEMA 5

4.25 g·kg-1

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Ambiental

Física

Una masa de aire a 1000 mb y 22 ºC con una temperatura de bulbo húmedo de 15.5 ºC se expande hasta que condensa la mitad de la humedad que contiene. Se pide:1º) ¿Cual es la temperatura de rocío inicial del paquete de aire?2º) Si se elimina la totalidad del condensado y se comprime hasta alcanzar de nuevo los 1000 mb ¿cuál será la temperatura final y el nuevo punto de rocío?3º) Contestar a las mismas preguntas del apartado anterior suponiendo que sólo se elimina la mitad del líquido condensado.

PROBLEMA 5 (Continuación)

4.25 g·kg-1

(vapor)4.25 g·kg-1

(líquido)4.25 + 4.25/2 = 6.38 6.4 g·kg-1

27 ºC

= 8.5 g·kg-1

7 ºC

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PROBLEMA 6Un paquete de aire a 950 mb tiene una temperatura de 14 ºC y una razón de mezcla de 8 gkg-1. El paquete de aire se eleva hasta el nivel de los 700 mb sobre una montaña, y el 70% del vapor de agua condensado es eliminado por precipitación. Determinar la temperatura, punto de rocío y razón de mezcla del paquete de aire cuando regresa al nivel de 950 mb al otro lado de la montaña.

4.7 g·kg-1

Condensado: 8.0-4.7 = 3.3 g·kg-1

Precipitado: 0.70·3.3 = 2.3 g·kg-1

Vapor remanente: 4.7 + 3.3 -2.3 = 5.7 g·kg-1

20 ºC

8 g·kg-1

3.5 ºC

9 ºC

Aire ascendente:T = 14 ºC TR = 9 ºC

Aire descendente:T = 20 ºC TR = 3.5 ºC

5.7 g·kg-1

Ambiental

Física

10

Ambiental

Física

11

Ambiental

Física

12

Ambiental

Física