Capítulo 3 Equilibrio Térmico

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1 Capítulo 3 Equilibrio Térmico

2 La Temperatura Conceptos
Inc.Q = Inc T Si no hay W el calor pasa siempre del más caliente al más frío Cantidad de Q absorvido depende Calor específico de cada cuerpo Inc. Q a 1 gr. para Inc.T = 1º; (Agua =1, Roca = 0,2) Cual se calienta más? Es decir se necesita , suministrar menos calor ( 5 veces menos) calor a una roca que al agua para subir 1º de temperatura. O si se suministra una cantidad de calor al agua para que suba 1º si fuera roca subiría 5º. Esto explica que en la naturaleza existan diferencias de temperatura entre los cuerpos.

3 La Temperatura Conceptos
La Temperatura indica el nivel del estado térmico

4 Transmisión de calor Radiación Conducción Convección Turbulencia

5 Radiaciones a distancia
Radiación Radiaciones a distancia Ultravioleta Luminosas Infrarrojas Cuerpos Diatérmicos Reflectantes Absorbentes La cantidad de energía que llega al límite superior de la atmósfera se llama constante solar y vale 1,94 calorías-gramo por centímetro cuadrado y por minuto. Una propiedad de la energía radiante es que al hacer contacto con un cuerpo cualquiera, es absorbida por éste, que va aumentando su temperatura y emitiendo, a su vez, energía en forma de ondas electromagnéticas. La energía que emite el sol se compone fundamentalmente de radiaciones de onda corta. Las radiaciones que emite la tierra son de onda larga ( Infrarrojas)

6 Calentamiento del aire por radiación
La energía radiante viaja en forma de ondas electromagnéticas C= 3 x 108 ms-1 No necesitan un medio material soporte Longitud de Onda Amplitud l = Longitud de onda ( Distancia entre 2 formas idénticas consecutivas A= Amplitud ( Distancia entre el ej yel punto mas alto) F = Frecuencia ( Número de ondas que pasan por un punto fijo epor unidad de tiempo) hz ciclos por segudo

7 Calor Mw El espectro electromagnético es la organización de bandas de longitudes de onda o frecuencia desde las más cortas a las más largas.

8 Calentamiento del aire por radiación
Radiación solar, abarca desde los rayos g hasta las ondas de radio Rayos g, Rayos X, Rayos UV, Radiación Visible, IR, Radio 0.1 m Radiación onda larga emitido por la tierra

9 Carbon dioxide ( ) is one of the greenhouse gases
Carbon dioxide ( ) is one of the greenhouse gases. It consists of one carbon atom with an oxygen atom bonded to each side. When its atoms are bonded tightly together, the carbon dioxide molecule can absorb infrared radiation and the molecule starts to vibrate. Eventually, the vibrating molecule will emit the radiation again, and it will likely be absorbed by yet another greenhouse gas molecule. This absorption-emission-absorption cycle serves to keep the heat near the surface, effectively insulating the surface from the cold of space

10 Difundida en la atmósfera
Reflejada por la Superficie terrestre Reflejada Por las nubes Absorbida por la atmósfera Absorbida por la superficie

11 El efecto Invernadero El efecto invernadero de la atmósfera terrestre tiene que ver con procesos radiativos que ocurren en ella. La radiación es una forma de energía, y es la única que se transmite en el vacío. Otras formas de transmisión de energía en el ambiente natural son la conducción y la convección. En la conducción el calor se propaga a través de un sólido (por ejemplo la propagación del calor desde la superficie del suelo hacia niveles inferiores). En los fluidos (gases y líquidos) el calor se transmite mediante el proceso de convección a través del cual partes relativamente más calientes del fluido, se desplazan y luego se mezclan e integran en un entorno relativamente más frío. Las características de la radiación, que se propaga en la forma de ondas electromagnéticas, tiene que ver con la temperatura del cuerpo que la emite. En la atmósfera están presente dos tipos de radiación. Por una parte está la radiación solar, que proviene de la superficie del Sol a unos 6000 °C. Esta se manifiesta principalmente en la forma de rayos en el espectro visible. Por otra parte, al igual que el Sol, la superficie de la Tierra (continentes, océanos, casquetes polares) y la atmósfera también emiten radiación, pero con un nivel de energía mucho menor que la del Sol. Esta radiación denominada infrarroja, no es visible, pero se propaga en forma similar a la radiación solar. La atmósfera, que es bastante transparente a la radiación solar, es considerablemente más opaca a la radiación infrarroja que proviene de la superficie de la Tierra. En efecto, una buena parte de la radiación infrarroja terrestre es absorbida por la atmósfera por los gases denominados de efecto invernadero, entre los cuales los más importantes son el anhídrido carbónico (CO2) y el vapor de agua. Parte de esta energía radiativa infrarroja atrapada por la atmósfera es re-emitida hacia la superficie de la Tierra, sumándose durante el día a la radiación solar, y compensando parcialmente durante la noche el enfriamiento de la superficie:

12 La energía que llega a los cuerpos, incide en la superficie y puede sufrir tres procesos:
ser reflejada (R), absorbida (A) transmitida (T), la energía incidente (I) será la sumatoria de todos los anteriores procesos. I = R + A + T Los cuerpos Negros absorben y emiten toda la energía, los cuerpos blancos reflejan la energía por completo los cuerpos grises absorben y emiten en forma constante la energía incidente en diferentes longitudes de onda. La atmósfera no es un cuerpo transparente en ella se encuentra pequeñas partículas en suspensión que interactuan con la radiación incidente. La energía al chocar con estas partículas puede ser dispersada, absorvida o emitida dependiendo de la longitud de onda. Por lo general a mayor longitud de onda la dispersión disminuye, en tanto absorción presenta comportamientos variables. Las porciones del espectro electromagnético donde la radiación no es absorvida y llega a la superficie de la Tierra se denominan ventanas atmosféricas También la atmósfera emite parte de la energía absorbida en forma de calor La energía que llega a los cuerpos, incide en la superficie y puede sufrir tres procesos: ser reflejada (R), absorbida (A) o transmitida (T), por lo tanto la energía incidente (I) será la sumatoria de todos los anteriores procesos. I = R + A + T

13 en las propiedades influye el color: Taxis blancos,
Notas en las propiedades influye el color: Taxis blancos, La terminación de la superficie: espejos,lupas, nieve También la reflexión esta influenciada por la textura del cuerpo, para una misma longitud de onda, la reflexión más baja se encuentra en el agua, aumenta para el suelo, vegetación enferma, vegetación sana y es máxima para la nieve La respuesta del agua varía según la longitud de onda, dentro del espectro óptico e infrarrojo, el agua tiende a absorber la energía a medida que la longitud de onda aumenta, en el caso de las microondas, éstas son reflejadas especialmente si el agua esta tranquila En el caso de la nieve, la reflexión disminuye a medida que la longitud de onda aumenta. Cuando se está trabajando con microondas la reflexión es muy alta nuevamente

14 Transmisión interior por contacto
La Conducción Transmisión interior por contacto Conductividad Aislamiento Capacidad calorífica Termos Bandejas de barro

15 La Convección Fluidos Corrientes de Convección

16 Energía solar el origen de todos los cambios
Usos horarios Estaciones y días Equinocio Solsticio de verano solsticio de invierno

17 Calentamiento del suelo
Radiación de onda corta (Frecuencia alta ultravioleta, visible ) Calentamiento rápido (calor específico pequeño) Capa superficial (aislante) + caliente al medio día + caliente en el ecuador + caliente en verano

18 Enfriamiento del suelo
El suelo radía onda larga ( Frecuencias menores infrarrojo) Si no hay sol se enfría Si hay nubes se refleja La temperatura varía entre grandes límites

19 Calentamiento del aire
Por conducción en contacto con el suelo Por radiación infrarroja del suelo rreflejo en las nubes, efecto invernadero Capa delgada Corrientes de convección Efectos se propagan por vientos

20 Calentamiento del aire
Superficie fría Superficie caliente Superficie menos caliente Corriente de convección Bosque radiación absorbida por la capa vegetal Playa radiación absorbida en capa delgada Lago radiación absorbida profunda Fig 13 pag 48

21 Variaciones de la Temperatura
Se calienta por conduccón Se propaga por convección Código informes Mtt

22 Medida de la Temperatura
Termómetros Protección de las medidas 1,5m suelo Persianas,blancas

23 Grados Fusión H2 O H2 O hierve
Unidades de Medida Grados Fusión H2 O H2 O hierve Celsius º º Fahrenheit º º Absoluta º º Tc= 5/9 (Tf-32) 212-32=180 100c ES A 180 f 1ºC ES A x 1ºF= 180/100 ºC Tªf = 9/5 tºc Como el 0 corresponde 32 Tc= 5/9 (Tf-32)

24 Variación de T con la altitud
Decrece cuando se sube Gradiente vertical= 6,5º por Km (2º por 1000 pies). Sufre grandes variaciones

25 Curva de estado Sirve para analizar fenómenos Superficies isotermas
Importante isoterma de 0ºC Temperatura Altitud km. 12 10 8 6 4 2 fig18 pag 56