PROBLEMAS EXAMEN RESUELTOS HUMEDAD DEL AIRE Antonio J. Barbero Dpto. Física Aplicada UCLM

Masa molecular aire húmedo RESUMEN DE CONCEPTOS PARA EXPRESAR EL CONTENIDO EN VAPOR DE UNA MASA DE AIRE (el subíndice V se refiere a vapor, el subíndice d se refiere a aire seco (“dry”) Presión parcial vapor de agua Índices de humedad e (bar)  Curva saturación  E Líquido Vapor Representación gráfica de datos de presión saturante E en función de la temperatura (cuadro 4.1, página 78 de las UD). Razón de mezcla Humedad específica Humedad absoluta Masa molecular aire húmedo Humedad relativa:

Aire a 1000 hPa, con una temperatura de 20º C y temperatura de rocío de 16º C EJEMPLO CÁLCULO ÍNDICES HUMEDAD Humedad relativa: Humedad absoluta Razón de mezcla Humedad específica

PEx01.- Basado en Junio2010 – Septiembre. PROBLEMA 2 Una habitación de 50 m3 está ocupada por aire seco de densidad r = 1.20 kg·m-3 a 20º C. Supongamos que en este recinto se evaporan 750 ml de agua. (a) Determinar la humedad absoluta, la humedad relativa y la humedad específica. (b) Si la evaporación de la misma cantidad de agua hubiese ocurrido en una habitación de volumen doble e inicialmente llena de aire seco en iguales condiciones, calcular los mismos índices de humedad que en el apartado anterior. Dato. Presión de vapor de saturación a 20º C  E(20) = 23.4 hPa. (a) Tras evaporar 0.75 l de agua en aire inicialmente seco  la masa de vapor contenida en el aire será 0.75 kg. Humedad absoluta A partir de la humedad absoluta calculamos la presión de vapor Humedad relativa  Humedad específica  procedimiento 1  calculamos la masa de aire seco y aplicamos Humedad específica  procedimiento 2  calculamos la razón de mezcla r y aplicamos (b) Resultados Enunciado original

PEx02.- Basado en Junio2015 – 2ª semana. PROBLEMA 2 Usaremos la tabla de presiones de saturación, pues la información de la gráfica es incorrecta (a) Para responder a la pregunta debemos calcular cuánto vapor de agua hay en el recinto y cuanto puede haber como máximo (es decir, si estuviese saturado). Aplicamos la ley de los gases ideales: Presión de vapor Densidad de vapor  humedad absoluta Volumen específico Para que el recinto estuviese saturado, sería necesario que la presión de vapor de agua fuese de A dicha presión de vapor le corresponde la humedad absoluta  El contenido en humedad que falta por unidad de volumen para alcanzar la saturación es

PEx02.- Basado en Junio2015 – 2ª semana. PROBLEMA 2 (continuación) (b) La pregunta sobre el descenso de temperatura tiene que ver con el hecho de que para evaporar la masa de agua que hemos calculado previamente hace falta aportarle su calor latente de vaporización, y esa energía debe proceder del entorno que rodea al agua que se evapora, es decir, de la propia vasija en la que esté contenida y los cuerpos de su entorno inmediato, incluyendo el aire que la rodea: todos ellos se enfriarán en consecuencia. Nosotros haremos un cálculo suponiendo que todo el calor necesario para la evaporación proviene exclusivamente de la masa de aire que llena el recinto. Esto nos dará una bajada de temperatura exageradamente grande, ya que el calor específico del aire es bajo, y hace falta enfriar bastante una masa de aire para conseguir el calor necesario para evaporar unos centenares de gramos de agua Calor necesario para evaporar el agua Calor cedido por el aire del recinto Necesitamos como dato el calor específico del aire (no del agua, que es el que aparece en el enunciado). Admitiendo que el aire es un gas diatómico, tenemos Admitiendo que todo el calor necesario para evaporar el agua proviene del aire del recinto

PEx3.- Junio2014 – 1ª semana. PROBLEMA 2 (a) Energía necesaria para evaporar la masa de agua (600-400 = 200 g): Potencia necesaria para evaporar la masa de agua, suponiendo que la evaporación se produce a lo largo del periodo de tiempo indicado de 6 h (b) Bajo la suposición del enunciado (muy poco realista) de que la radiación solar incidente durante 6 horas no influye en los procesos que ocurren dentro del bidón y que la energía precisa para evaporar los 200 g de agua líquida proviene exclusivamente del aire encerrado en él (!!!), tenemos: Cálculo de masa de aire (usando las condiciones iniciales) Calor cedido por el aire del recinto = Calor necesario para evaporar el agua Resultado irreal, predice que el aire del bidón al sol ¡¡se enfría 28º C!!

Datos saturación del agua