A.J.B. Dpto. Física Aplicada UCLM PROBLEMAS PRÁCTICOS HUMEDAD DEL AIRE

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). 2 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”) Razón de mezcla Humedad específica Presión parcial vapor de agua Índices de humedad Humedad relativa: Masa molecular aire húmedo Humedad absoluta

3 PROBLEMA 1. La temperatura de una masa de aire es 22º C y su temperatura de rocío es 16º C. Si la presión barométrica es igual a 996 hPa, calcular la humedad relativa, la humedad específica y la humedad absoluta. Humedad específica: Razón de mezcla: Presión parcial de vapor a la temperatura T Presión de saturación a la temperatura T Humedad absoluta: Ecuaciones definición bar º C Humedad relativa: La presión parcial de vapor de agua en la masa de aire a 22º C es igual a la presión de saturación a 16º C, ya que 16º C es su temperatura de rocío. Interpolación

4 (a)Determinar la razón de mezcla, la humedad específica y la humedad absoluta para una masa saturada de aire cálido a 34º C. (b)Calcular los mismos índices de humedad si la masa de aire tiene una humedad relativa del 70%. La presión barométrica es igual a 1000 hPa. PROBLEMA 2 Interpolación Pasos resolución. 1.- Calculamos e sabiendo h a partir del datos E obtenido por interpolación 2.- Calculamos r sabiendo e y p 3.- Calculamos q sabiendo r 4.- Calculamos  V sabiendo e, T

5 e (bar) PROBLEMA 3. Una masa de aire a 1000 hPa y 30 ºC tiene una humedad relativa del 47.1%. (a) Calcular su densidad, su humedad específica y su razón de mezcla. (b) Determinar su punto de rocío. Datos: Tabla de presiones de saturación del vapor de agua. Humedad relativa: Razón de mezcla Humedad específica Masa molecular aire húmedo Densidad aire húmedo

6 PROBLEMA 3. Continuación. Una masa de aire a 1000 hPa y 30 ºC tiene una humedad relativa del 47.1%. (a) Calcular su densidad, su humedad específica y su razón de mezcla. (b) Determinar su punto de rocío. Datos: Tabla de presiones de saturación del vapor de agua. e (bar) (b) Punto de rocío: temperatura a la que el vapor de agua contenido en una masa de aire empieza a condensar cuando hay un proceso de enfriamiento isobárico (enfriamiento a presión constante). Condiciones iniciales de la masa de aire Comienzo de la condensación Enfriamiento isobárico Esto ocurre cuando la temperatura baja lo suficiente para que la presión de vapor e llegue a ser saturante. Determinación gráfica Determinación por interpolación lineal T1,E1T1,E1 T2,E2T2,E2 T2,E2T2,E2 T1,E1T1,E1

7 PROBLEMA 4. Calcular la densidad de la masa de aire a 1000 hPa, 30 ºC y 47.1% de humedad a la que se refiere el problema 3 usando el concepto de temperatura virtual. Humedad relativa: Del problema 1: La temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire húmedo a la misma presión.

8 Aire húmedo = = aire seco + + vapor de agua Densidad del aire húmedo:  d → densidad que la misma masa m s de aire seco tendría si ella sola ocupase el volumen V  v → densidad que la misma masa m v de vapor de agua tendría si ella sola ocupase el volumen V Densidades “parciales” Vmsms mvmv TEMPERATURA VIRTUAL Gas ideal Ley de Dalton

9 Definición: Temperatura virtual T virtual La ecuación de los gases se puede escribir entonces como: La temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire húmedo a la misma presión. El aire húmedo es menos denso que el aire seco  la temperatura virtual es mayor que la temperatura absoluta. Densidad del aire húmedo Constante del aire seco Presión del aire húmedo TEMPERATURA VIRTUAL / 2 La utilidad de la temperatura virtual consiste en que podemos usar la ecuación del gas ideal para el aire húmedo (con su presión y su densidad) pero utilizando la constante del aire seco e introduciendo la temperatura virtual en lugar de la temperatura del gas.