2: Termodinámica

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2.1: Leyes de gas
Comprender la termodinámica atmosférica comienza con las leyes de gas que aprendiste en química. Debido a que estas leyes son tan importantes, las revisaremos nuevamente aquí y las pondremos en formas que son particularmente útiles para la ciencia atmosférica. Estas leyes serán utilizadas una y otra vez en muchas otras áreas de la ciencia atmosférica, incluyendo la física de nubes, la estructura atmosférica, la dinámica, la radiación, la capa límite e incluso la predicción.
2.2: La Estructura de Presión de la Atmósfera - Equilibrio Hidrostático
La estructura de presión vertical de la atmósfera juega un papel crítico en el clima y el clima. Todos sabemos que la presión disminuye con la altura, pero ¿sabes por qué?
2.3: Primera Ley de Termodinámica
La Primera Ley de la Termodinámica nos dice cómo dar cuenta de la energía en cualquier sistema molecular, incluida la atmósfera. Como veremos, el concepto de temperatura está estrechamente ligado al concepto de energía, es decir, la energía térmica, pero no son lo mismo porque hay otras formas de energía que se pueden intercambiar con la energía térmica, como la energía mecánica o la energía eléctrica.
2.4: Cuanto mayor sea la temperatura, más gruesa será la capa
Considera una columna de aire entre dos superficies de presión. Si se conserva la masa en la columna, entonces la columna con mayor temperatura promedio será menos densa y ocupará más volumen y así será mayor. Pero la presión está relacionada con el peso del aire por encima de la columna y así la superficie de presión superior se eleva. Si la temperatura de la columna es menor, entonces la superficie de presión en la parte superior de la columna será menor.
2.5: Procesos adiabáticos - El camino de menor resistencia
Hasta el momento, hemos cubierto procesos de volumen constante (isocóricos) y presión constante (isobáricos). Hay un tercer proceso que es muy importante en la atmósfera: el proceso adiabático. Adiabático significa que no hay intercambio de energía entre la parcela aérea y su entorno: Q = 0.
2.6: Estabilidad y flotabilidad
Sabemos que una parcela aérea aumentará en relación con el aire circundante a la misma presión si la densidad de la parcela aérea es menor que la del aire circundante. La diferencia de densidad se puede calcular utilizando la temperatura virtual, que toma en cuenta las diferencias de humedad específica en la parcela aérea y el aire circundante así como las diferencias de temperatura.

Miniatura: Un globo de presión constante permanece en el nivel durante semanas a una altitud de 100,000 pies para que los instrumentos en la góndola adjunta puedan realizar mediciones a largo plazo. Crédito: National Scientific Balloon Facility, Palestina TX