1 Master en Ciencias del Clima. 2.1 Aceleración de Coriolis. 2.2 Calor latente 2.3 Calor específico 2.4 Transferencia de calor 2.5 Densidad 2.6 Unidades.

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1 1 Master en Ciencias del Clima

2 2.1 Aceleración de Coriolis. 2.2 Calor latente 2.3 Calor específico 2.4 Transferencia de calor 2.5 Densidad 2.6 Unidades 2.7 Comparación entre las propiedades de la atmósfera y del océano 2 Master en Ciencias del Clima

3 Efecto Coriolis: es la aparente desviación de un objeto en movimiento cuando se observa desde un sistema de referencia no inercial. ‎ Sobre la superficie terrestre el movimiento aparente es hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur. La pseudo-fuerza de coriolis es el producto de la masa por la aceleración de coriolis donde Ω es el vector velocidad angular que tiene como magnitud la velocidad de rotación de la tierra, v la velocidad del objeto y el símbolo × representa el producto vectorial. 3 Master en Ciencias del Clima

4 Desde un punto de vista práctico, interesan la componente Norte y Este de la aceleración donde el parámetro de coriolis es siendo  la latitud del punto (0 en el ecuador, 90 en el polo norte y -90 en el sur) 4 Master en Ciencias del Clima

5 Efecto Coriolis: es nulo en el ecuador y máximo (en valor absoluto en los polos). Hacia la derecha (izquierda) del movimiento en el hemisferio norte (sur). Ejemplos: movimiento de misiles intercontinentales, el péndulo de Foucault (Fac. Ciencias), giro de los huracanes (contra el reloj en hemisferio norte y a favor en el sur). 5 Master en Ciencias del Clima En que hemisferio sucedió el huracán Isabel ??

6 6 Master en Ciencias del Clima Calor latente (también calor de cambio de estado), es la energía absorbida o emitida por las sustancias al cambiar de estado. Se absorbe calor latente en los procesos de: fusión (sólido a líquido) vaporización (líquido a gas) El agua tiene calor latente de vaporización y fusión muy alto ya que, para romper los puentes de hidrógeno que enlazan las moléculas, es necesario suministrar mucha energía Energía de fusión: 333.9 kJ/kg (79.9 kcal/kg) Energía de vaporización: 2253 kJ/kg (539 kcal/kg).

7 7 Master en Ciencias del Clima Al cambiar de gas a líquido (condensación) y de líquido a sólido (solidificación) se devuelve la energía absorbida durante los procesos de fusión o vaporización. Ejemplos: Refrigeración por sudor: el agua de la piel (el sudor) absorbe energía en forma de calor del cuerpo al evaporarse, lo que hace disminuir la temperatura superficial. Elevación de temperatura con la lluvia. Dinámica de realimentación de los huracanes.

8 8 Master en Ciencias del Clima El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor/energía que hay que suministrar para elevar la temperatura de un gramo de sustancia en una unidad. En el S.I. la unidad de temperatura es un grado Celsius o un kelvin. El calor específico depende de la temperatura a la que se encuentra la sustancia inicialmente. Calor específico del agua a 25ºC es 4.1855 J/(gK), para el aire es  1 J/(gK). El agua es una de las sustancias conocida de mayor calor específico, la segunda tras el NH 3

9 9 Master en Ciencias del Clima Se distinguen los siguientes mecanismos: Conducción: Especialmente importante en sólidos (procesos de carácter molecular). Radiación térmica: es la radiación emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos con temperatura superior a 0 K emiten radiación electromagnética, cuya intensidad depende de la temperatura y de la longitud de onda considerada (ley de Planck). Funciona también en el vacio.

10 10 Master en Ciencias del Clima Convección: Es el principal mecanismo en medios fluidos (aire, agua) que transportan el calor entre zonas con diferentes temperaturas. Los medios fluidos, al calentarse, aumentan de volumen, por lo que disminuyen su densidad y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. La convección transporta calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.

11 11 Master en Ciencias del Clima La densidad del aire, ρ, el la masa por unidad de volumen de la atmósfera terrestre. Es una variable que decrece con la altitud. A nivel del mar y 20 °C de temperatura la densidad del aire es aproximadamente 1.2 kg/m 3. La densidad del aire seco se puede calcular a partir de la ley de gases ideales. donde P es la presión absoluta, T la temperatura absoluta y R la constante de los gases para el aire seco (287.05 J/(kg·K) en el SI). Al añadírsele vapor de agua la densidad del aire disminuye ya que el peso atómico de la molécula de agua es menor que el peso medio de las moléculas que forman el aire (O 2, Ni 2, …)

12 12 Master en Ciencias del Clima La densidad del agua, ρ, el la masa de agua contenida en un volumen de 1m 3. Para el agua dulce, la densidad depende de la temperatura, no siendo una función monotónica. A T=0ºC la densidad del agua dulce es aproximadamente 1000 kg/m 3. Para el agua salada, la densidad depende de T y de S (salinidad, cantidad de sales disueltas). La densidad del agua del océano es del orden de 1020-1030 kg/m 3.

13 13 Master en Ciencias del Clima Densidad superficial del agua del mar

14 14 Master en Ciencias del Clima Radiancia solar (watt/m 2 ). Iluminancia solar (lux=lumen/m 2 ) Conversión entre ambas, no puede hacerse de forma sencilla, depende de la longitud de onda. No puede calcularse la conversión salvo que se conozca la composición espectral de la luz. Presión (Pascal (Pa), en el SI, es igual a 1 newton por metro cuadrado). La presión atmosférica es de aproximadamente de 101300 pascales (101.3 kPa), a nivel de mar.

15 Como dijimos anteriormente la densidad del aire es aproximadamente 1.2 kg/m 3 mientras que la del agua del mar es del orden de 1025 kg/m 3 (unas 800 veces mayor). La masa del océano es mucho mayor (unas 270 veces) que la de la atmosfera. La superficie de separación entre ambas es muy estable debida a la fuerza restauradora de la gravedad. Ambos fluidos no se mezclan (la espuma se observa solamente en la interfase). 15 Master en Ciencias del Clima

16 Teniendo en cuenta la diferencia de masas, la presión ejercida por la columna de aire o de agua es totalmente distinta. La presión de toda la atmósfera es de 10 5 Pa (1 bar). Ésta es la presión ejercida por una capa de 10 m de agua oceánica. La propiedades ópticas son diferentes. La existencia de una interfase supone una cierta reflexión. De la energía que entre en la atmósfera, un 19% es absorbida en la atmósfera y alrededor de un 30% reflejada en la interfase. El 51% restante es absorbida rápidamente por el océano. Aunque la absorción depende de la longitud de onda y de la materia en suspensión, se estima que el 80% de la energía que sobrepasa la interfase es absorbida en los primeros 10 m. 16 Master en Ciencias del Clima

17 El calor específico del agua es unas 4 veces mayor que la del aire, teniendo en cuenta la diferencia de masa, los 2.5 primeros metros del océano tienen la misma capacidad calorífica por unidad de área que toda la columna de aire de la atmósfera. El calor latente también es diferente, la cantidad de calor necesaria para evaporar 4 mm de agua es la misma que se necesita para fundir 30 mm de hielo. 17 Master en Ciencias del Clima