clase 02 1

Clase 2 LECCION MET02 (PPL) Duración 4:00 horas

050 0103 00 Presión atmosférica 050 01 03 01 Presión barométrica, isobaras

050 01 03 02 Variación de la presión con la altura, isohipsa 050 01 03 03 Reducción de la presión al acercarse al nivel

del mar, QFF 050 01 03 04 Baja presión en superficie/baja presión en

altura - alta presión en superficie/alta presión en altura 050 01 04 00 Densidad atmosférica

050 01 04 01 Relación entre presión, temperatura y densidad

050 01 05 00 Atmósfera estándar internacional (ISA) 050 03 00 00 TERMODINÁMICA

050 03 01 00 Humedad 050 03 01 01 Vapor de agua en la atmósfera

050 03 01 02 Temperatura/punto de rocío, razón de mezcla, humedad relativa

050 03 02 00 Cambio del estado 050 03 02 01 Condensación, evaporación, sublimación,

hielo/deshielo, calor latente 050 03 03 00 Procesos adiabáticos

clase 02 2

La presión atmosférica

Definición de presión

•La atmósfera ejerce una fuerza, debida a la gravedad, sobre todos

los cuerpos que están sumergidos en ella.

Al nivel del mar, este peso es de 1kg/cm3,

aproximadamente.

P = F/S

clase 02 3

Se define presión atmosférica al peso de la columna de aire

por unidad de superficie.

clase 02 4

Medidas de presión ( barómetro)

• La presión barométrica se mide en milímetros o pulgadas de mercurio, en milibares o en hectopascales.

Las equivalencias entre las distintas unidades es la siguiente:

1Pa= N/m*2

1 mb= 1 hPa = ¾ mmHg =0,03 pulgadas Hg

clase 02 5

• Presión a nivel del mar 1013mb = 1013hpa = 29,92pulgadas Hg = 760mmHg

clase 02 6

Variación de la presión con la Altitud

• La variación de presión con la altitud se llama gradiente vertical de presión.

• A medida que se asciende la distancia vertical que hay que recorrer para que la presión disminuya 1 hPa cada vez es mayor.

• Atmósfera estándar en el suelo: gradiente es de 1 hPa cada 9m

• A 18.000 pies el gradiente vertical de presión es de 1Hpa cada 17 metros

clase 02 7

Relación entre temperatura, presión y densidad

• P · V = R · T P=densidad · R · T De esta ecuación se pueden obtener las siguientes conclusiones:• R= 2.870 hPa.cm*3/K ¡¡siempre!!• V = CTE. A volumen constante, la presión de un gas es proporcional a la

temperatura y la densidad es inversamente proporcional. Cuando se calienta agua en un recipiente cerrado.

clase 02 8

• T= CTE. A temperatura constante, el volumen de un gas está en razón inversa de la presión y la densidad en razón directa.

clase 02 9

P=CTE. A presión constante, el volumen de un gas es proporcional a la temperatura. La densidad (densidad = m/v), inversa del volumen, será también inversa de

la temperatura.l Si se aumenta la temperatura de una masa de aire, ésta se dilata y aumenta su volumen, por lo tanto disminuye su densidad. (Calentamiento de una masa de aire en contacto con un suelo muy caliente).

clase 02 10

clase 02 11

Variación de la presión• En un mismo punto de la atmósfera la presión cambia. Variaciones de

temperatura dan cambios de la densidad del aire y a su vez de presión.b) Temperatura Calentamiento o enfriamiento de la columna de aire da lugar a un

cambio de presión. Provoca un cambio flujo de moléculas de la mas caliente a la más fría.

clase 02 12

B) Variación de la presión en superficie debido a los movimientos de aire : movimiento de aire provoca

- Convergencia en una zona determinada y la acumulación en dicha zona corresponde a un aumento de presión en superficie.

- Divergencia corresponde a bajada de presión en superficie.

clase 02 13

Reducción de presión a nivel del mar.

• Si queremos comparar las medidas de presión de diferentes alturas hay que reducirlas a nivel del mar.

Preducido al nivel del mar=P medido+ P diferencia entre el nivel i el nivel del mar

clase 02 14

Ejemplo reducir a nivel del mar

• Medida de P ( 270metros)=980 hPa. Cuanto vale la presión reducida a nivel del mar?

• P disminuye un hPa cada 9 metros. En 270 metros disminuye 30 hPa.

• Pm=980+30=1010hPa.

• Esto es una aproximación ya que se tienen que tener en cuenta las variaciones de densidad debido a la temperatura.

clase 02 15

Mapas de superficie

• Si sobre un mapa se anota en cada lugar la presión medida simultáneamente en distintos observatorios, y se unen los puntos en que figura el mismo valor, se obtendrán unas líneas que se denominan isobaras, y se trazan de 4 en 4 milibares, o de 5 en 5 en algunos países (Alemania y USA).

• Mapas de presión en superficie para hoy

clase 02 16

Bajas presiones o borrasca o depresión o baja o ciclón (B o L) Centro de baja presión rodeado por

isobaras de valor creciente. En el centro de la baja se encuentra la presión más baja.

clase 02 17

BTienen una forma circular. En el hemisferio

norte, el viento en una depresión gira en sentido contrario a las agujas del reloj.

clase 02 18

El tiempo asociado a una depresión es el siguiente:

– Nubosidad Cielo cubierto hasta la tropopausa con base muy baja.

– Precipitación Puede ser continuada, moderada o bien chubascos y tormentas.

– Visibilidad Pobre debido a la precipitación pero buena debido al aire ascendente y por lo tanto no tenemos aire estancado en superficie que favorezca la formación de nieblas.

– Temperatura Templada.– Vientos Son en función de la profundidad de la

depresión y de lo juntas que estén las isobaras.

clase 02 19

Anticiclón o alta presión o alta (A o H)

Centro de presión rodeado por isobaras de valor decreciente. Las isobaras están más separadas que en las borrascas, por lo tanto adquieren un mayor tamaño. Su forma no es tan circular como las bajas si no que tiene forma elíptica.

clase 02 20

A• En el anticiclón se produce

SUBSIDENCIA Es una bajada o disminución o caída. ¿A qué conduce la subsidencia? Pues a que cuando la masa de aire ejerce presión hacia abajo sobre la columna de aire, ésta se contrae verticalmente y se expande horizontalmente. Se ha producido una DIVERGENCIA horizontal del aire en superficie.

clase 02 21

A

En el hemisferio norte el viento en un anticiclón gira en sentido contrario a las agujas del reloj.

clase 02 22

El tiempo asociado a un anticiclón es el siguiente:

• Nubosidad Inexistente excepto en los extremos del anticiclón.

• Precipitación Nula.• Visibilidad Generalmente es peor que en

una borrasca debido a la formación de nieblas.• Temperatura En función del tipo de

anticiclón que sea.• Vientos Ligeros.

clase 02 23

Surco de baja presión o vaguada

• Eje de bajas presiones que transcurren por las máximas curvaturas de las isobaras, prolongando la depresión.

clase 02 24

El tiempo asociado al surco es el siguiente:

• Nubosidad Gran desarrollo vertical de nubes.

• Precipitación Chubascos, tormentas, granizo...

• Visibilidad Bueno excepto en caso de chubascos.

• Vientos Moderado con algunas ráfagas de aire.

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Dorsal de alta presión o loma

• Eje de altas presiones que transcurre por las máximas curvaturas de las isobaras. Es una cuña producida por una prolongación del anticiclón, que penetra entre 2 depresiones.

clase 02 26

Pantano barométrico

• Zona con isobaras muy separadas.

clase 02 27

Mapas de presión o altitud constante• Isobaras: líneas igual presión.

• Isalobaras: líneas que unen puntos de la misma tendencia barométrica.

• Isotacas que son las líneas que unen puntos de la misma intensidad o velocidad del viento.

• Isotermas que son líneas que unen puntos de la misma temperatura.

• Isohipsas :líneas que unen puntos de la misma altitud.

• Las superficies isobáricas: son superficies que contienen todos los puntos que tienen una misma presión (superficies de presión constante). Las superficies abombadas hacia arriba corresponden a anticiclones y las abombadas hacia abajo a borrascas.

clase 02 28

• Los mapas de presión constante se trazan proyectando sobre un plano horizontal el relieve de una superficie de presión mediante curvas de nivel llamadas isohipsas (líneas que unen puntos de la misma altitud). Estas curvas se dibujan de 60 en 50 metros.

• El espesor que separa dos superficies isobáricas, depende de la temperatura entre estas dos superficies. Si es alta, el espesor es más grande que si es baja, ya que el aire se dilata cuando se calienta.

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ATMÓSFERA ESTÁNDAR INTERNACIONAL

• En aeronáutica se utiliza un modelo de atmósfera teórica muy simple en que la temperatura, altitud y presión tienen unos valores fijos para cada nivel. Sus características son las siguientes:

• La atmósfera está formada por aire seco. La cantidad de vapor de agua en la atmósfera es 0.

• Los valores de presión y temperatura a nivel del mar son: P = 1013,25hPa y T = 15ºC.

• El gradiente vertical de temperatura en la troposfera es 6,5ºC/1000m.

• La tropopausa está situada a una altura fija de 11km y su temperatura es –56,5ºC.

• La estratosfera se extiende entre los 11km y 20km con una temperatura constante de –56,5ºC.

clase 02 30

Tabla ( libro Pág. 3.20)• NIVEL DE VUELO ALTITUD

TEMPERATURA• FL050 (850 hPa) 1447 m (4781 pies) 5,5ºC• FL100 (700 hPa) 3012 m (9892 pies) -4,6ºC• FL180 (500 hPa) 5574 m (18289 pies)

-21,2ºC• FL300 (300 hPa) 9164 m (30065 pies)

-44,6ºC• FL340 (250 hPa) 10362 m (33988 pies)

-52,4ºC• Tropopausa (TPP) 11000 m (36300 pies)

-56,5ºC• FL390 (200 hPa) 11784 m (38662 pies)

-56,5ºC

clase 02 31

Teoría de la clase corresponde en el libro a las páginas 3.7 hasta la

4.1

clase 02 32

Clase 2 parte 2

Índice:•Termodinámica

•Humedad•Vapor de agua

•Temperatura/punto de rocío, razón de mezcla, humedad relativa

•Cambio del estado•Condensación, evaporación, sublimación, hielo/deshielo, calor

latente

clase 02 33

Humedad atmosférica (Pág. 7.1)

• La cantidad de vapor de agua es muy variable espacial y temporalmente.

-Latitudes altas es de 0,2% del volumen.

-Latitudes medias es un 0,92%.-Latitudes bajas es un 2,7%.• La mayor parte se encuentra en la

troposfera y disminuye con la altura.

clase 02 34

El aire humedo es mas o menos desno que el aire seco?

• Air Density• Density of dry air can be calculated with the

Ideal Gas Law • ρ = p / R T (1)• where • p = pressure (kPa)• R = 286.9 = individual gas constant (J/kg oK)• T = absolute temperature (oK)• Density at atmospheric pressure 101.325 kPa

and 0oC can be calculated as• ρ = (101.325 kPa) / (286.9 J/kg oK) (273 oK)• = 1.294 kg/m3• EL gas sin vapor de agua es mas denso o menos

denso que el gas sin vapor de agua? (The density of air at sea level is approximately 1/800th the density of water."1.25 kg/m3)

clase 02 35

Cambios de fase (Pág. 7.1)

clase 02 36

Calor latente (Pág. 7.3)• Definición: Es la energía

absorbida o desprendida por gramo de agua cuando se produce un cambio de fase.

• Evaporación ( absorbe )/ Condensación (desprende) L=600cal/g

• Funde ( absorbe )/ Congela (desprende) L=80cal/g

• De hielo a vapor ( absorbe )/ De vapor a hielo (desprende) L=680cal/g

Energía= Le agua. m (kg)

clase 02 37

Calor latente es diferente del calor específico.

• Calor específico agua: Energía para aumentar un grado un gramo de agua.

Ce agua=1cal/gr.k

Energía= ΔT. Ce agua. m

clase 02 38

Ejercicios

• Calentamos agua y lo llevamos a ebullición.

• (1gramo de agua líquida a 35grados hasta 100 grados).

• Energía calentar:ΔT. Ce agua.m=(100-65).1 ( cal/gr).1gr =65 cal

• Energía evaporar=Le.m=600 (cal/gr)(gr)=600

clase 02 39

Índices de humedad (Pág 7.4 y 7.6 hasta 7.8)

• Humedad absoluta (Ha (gr)): es la cantidad de vapor en gramos contenida en 1 metro cúbico.Ha= gramos de vapor /m³ aire

• Humedad específica (S (gr)): es la cantidad de vapor en granos contenida en un kg de aire húmedo

S= gramos de vapor /Kg aire húmedo

clase 02 40

Índices de humedad (Pág 7.4 y 7.6 hasta 7.8)

• Razón de mezcla (gr/kg): es la cantidad de vapor en gramos en un kg de aire seco

r= gramos de vapor /kg aire seco

clase 02 41

Índices de humedad (Pág 7.4 y 7.6 hasta 7.8)

• Humedad relativa (Hr (%)):indico lo lejos o lo cerca que estamos de la saturación.

hr= 100 e/E• Presión de vapor: - Presión de vapor efectiva (e gr):

Peso del vapor de agua contenido en el aire por superficie ( presión del vapor)

- Presión de vapor de saturación (E gr): Presión de vapor cuando el aire está saturado de vapor de agua

clase 02 42

Índices de humedad (Pág 7.4 y 7.6 hasta 7.8) Ejemplos

• Tenemos una Humedad relativa del 70% significa que el aire contiene un 70% del vapor que podría contener a esa temperatura.

• ( mirar Pág 7.8) A 26 grados ¿Qué humedad relativa tenemos con 10 grados de vapor de agua y cuantos gramos de vapor de agua le faltan para saturarse?

A T=26(c), e=10(gr), E=20(gr) hr=100.10/20=50%Gramos=50%.E( gr)=0,5. 20=10• A T=10 grados y 70% humedad relativa:

¿Cuánto vapor de agua le falta para saturarse?

gramos= % que le falta para saturarse .E =(100-70). 15=0.3.15=5 gramos

clase 02 43

Temperatura del punto de rocío (Td) (Pág 7.7 y 7.8)

• Definición: Es la temperatura a la que el aire se satura si se enfría el aire (mantenido la presión constante)

• T-Td=0

• T=Td ( saturado)

clase 02 44

Instrumentos para medir la humedad (7.8)

• A) Higrómetro eléctrico: Relaciona la resistencia con la cantidad de vapor de agua

• B) Higrómetro de infrarrojos: Se basa en la medida de cantidad de energía infrarroja absorbida por el vapor de agua.

clase 02 45

Variaciones de la humedad (7.10)

• A) Variación diaria : Depende a la temperatura. Humedad relativa más baja a primeras horas de la tarde ( T más alta) y más alta por la madrugada ( T más baja)

• B) Variación con la altitud : A la base de las nubes es del 100%.

• C) Debido al cambio de masas de aire:

Del continente: secasDel océano: Húmedas.