Rodrigo Ricardo

Procesos adiabáticos frente a procesos diabáticos: formación de nubes

Publicado el 30 septiembre, 2020

Formación de nubes

¡Bueno, hola! Mi nombre es Claudette Cloud, pero mis amigos simplemente me llaman Claudette. Estoy aquí para contarte todo sobre cómo me formé. Ahora, hay un par de procesos involucrados en la formación de nubes, específicamente el proceso adiabático y el proceso diabático , que a veces se denominan enfriamiento o calentamiento adiabático o diabático. Sin embargo, antes de profundizar en cada proceso, ¡permítanme darles una breve descripción de cómo me formé!

Empezaré desde el principio. Si observa ese charco de allí, es posible que vea que un poco de agua se evapora o cambia de líquido a gas. O si miras esas hojas de allí, es posible que veas algo de rocío, que es el resultado de la condensación o el cambio de un gas a un líquido.

El agua se evapora y condensa continuamente. En algún momento, el aire se satura , lo que significa que está lleno y no puede contener más moléculas de vapor de agua, y por cada molécula de vapor de agua que se evapora, hay que condensar. Esto coincide con la temperatura del punto de rocío , que es la temperatura donde el aire está saturado. A medida que el aire se enfría, puede contener menos vapor de agua antes de que se sature, por lo que a medida que el aire se enfría, se satura. Todo este proceso es un poco más complicado y el aire no contiene vapor de agua, pero es importante saber que el aire más frío tiene menos vapor de agua que el aire caliente.

Bien, volvamos a esa temperatura y saturación del punto de rocío. Cuando el aire está saturado, el vapor de agua se condensará en núcleos de condensación o partículas diminutas como polvo, cenizas, polen o bacterias que flotan en el aire. Esta agua condensada crea gotas de agua suspendidas en el aire, y cuando juntas un montón de estas gotas, ¡me atrapas a mí, Claudette la Nube!

Entonces, sabemos que el aire se enfrió y se saturó, pero ¿qué causó que el aire se enfriara en primer lugar? Hablemos de esos dos procesos que mencioné al comienzo de la lección, comenzando con el proceso adiabático.

Proceso adiabático

¡Sigamos el proceso adiabático para ver cómo me formé! Mire allí, veo una porción de aire, que es solo una masa de aire que comparte propiedades similares. Ahora esa porción de aire asciende a la atmósfera.

Hay menos presión cuanto más alto se asciende en la atmósfera, por lo que se ejercerá menos presión sobre el paquete a medida que asciende. Puede ser difícil visualizar esto, así que déjeme darle un ejemplo. Imagina que sueltas un globo de helio y comienza a flotar. A medida que aumenta en la atmósfera, hay menos presión, por lo que el aire dentro del globo no está contenido por la presión. Cuanto más alto suba, más grande se volverá el globo y, finalmente, ¡explotará!

Lo mismo le va a pasar a ese paquete de aire. A medida que sube, se ejerce menos presión sobre él y el paquete se expande, ocupando más espacio. Por supuesto, el paquete no se “explotará” ya que no está rodeado de plástico como el aire dentro del globo. Ahora, ese paquete está formado por moléculas que rebotan. A medida que el paquete asciende y se extiende, es menos probable que las moléculas choquen unas con otras.

Dado que no chocan con tanta frecuencia, hay menos energía (lo crea o no, cuando esas moléculas chocan, se intercambia energía). Por lo tanto, si no chocan con tanta frecuencia, provocará una caída de temperatura. Esta caída de temperatura hace que la parcela de aire alcance la temperatura del punto de rocío, y sabes lo que sucede a partir de ahí, ¿verdad? Sí, el vapor de agua se condensa en núcleos de condensación y obtienes … ¡yo!

Entonces, en resumen, el proceso adiabático es el enfriamiento de una porción de aire a medida que asciende debido a un cambio de presión. Es importante tener en cuenta que el proceso adiabático se ocupa de un cambio de presión, no de la entrada o salida de calor del paquete, ni del paquete que se mezcla con otro paquete. Y una nota final antes de pasar al proceso diabático: el proceso adiabático también funciona a la inversa. Es decir, a medida que el aire desciende, la presión es mayor y el paquete se calienta.

Proceso diabático

Ahora, veamos el otro proceso, el proceso diabático. A diferencia del proceso adiabático, este proceso implica que nuestro aire se mezcle con sustancias fuera del paquete. Sigamos el proceso diabático para la formación de mi amigo, Clarence Cloud.

Clarence comenzó como un paquete de aire que flotaba sobre un cuerpo de agua fría. Debido a su proximidad al agua fría, esta parcela se enfrió a su temperatura de punto de rocío, el vapor de agua se condensó en los núcleos de condensación y ¡nació Clarence!

Entonces, en pocas palabras, el proceso diabático es el calentamiento o enfriamiento de una porción de aire debido a un intercambio de calor. Notarás que dije “calefacción” en esa definición. Sí, si ese paquete de aire hubiera soplado sobre una superficie cálida, el paquete se habría calentado debido a un proceso diabático. Pero si eso sucediera, probablemente no habría alcanzado su temperatura de punto de rocío y ¡Clarence no se habría formado!

Antes de que Clarence y yo nos vayamos, hay algunas cosas más que discutir. Tomemos un momento para contrastar los procesos adiabáticos y diabáticos. En primer lugar, los procesos diabáticos son el resultado de un intercambio de calor, mientras que los procesos adiabáticos son el resultado de la contracción (de mucha presión ejercida sobre un paquete de aire) y la expansión (de menos presión ejercida sobre un paquete de aire).

En segundo lugar, el enfriamiento o calentamiento diabático no es reversible. Por ejemplo, el paquete que creó a Clarence no se volverá a calentar a menos que entre en contacto con algo que lo vuelva a calentar, como el suelo cálido o una masa de agua tibia. Sin embargo, el enfriamiento o calentamiento adiabático es reversible, porque si la parcela asciende o desciende, se enfría o calienta. Finalmente, diabático es el resultado del calor que sale o entra en la parcela, mientras que en adiabático no sale ni entra calor.

Resumen de la lección

Seguro que disfruté compartiendo la historia de mi vida contigo, y sé que Clarence siente lo mismo. Antes de que te vayas, déjame darte algunos recordatorios para que no nos olvides.

  • Las nubes se forman cuando el aire alcanza su temperatura de punto de rocío y el vapor de agua se condensa en los núcleos de condensación.
  • El aire puede enfriarse mediante procesos adiabáticos y diabáticos.
  • Los procesos adiabáticos se deben a la expansión y contracción de una parcela de aire a medida que asciende o desciende en la atmósfera. A medida que la parcela asciende, se expande y las moléculas chocan cada vez menos, reduciendo así la cantidad de energía térmica y dando como resultado una parcela de aire más fría.
  • Los procesos diabáticos se deben a un intercambio de calor. Por ejemplo, un paquete de aire puede soplar sobre una masa de agua fría, lo que hace que el paquete se enfríe.

Bien, parece que Clarence y yo estamos empezando a calentarnos, así que podríamos disiparnos pronto (¡pero esa es otra lección!). ¡Adios ahora!

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, debería poder:

  • Explica cómo se forman las nubes.
  • Describir los procesos adiabáticos y diabáticos.

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