Por qué disminuye la temperatura con los incrementos en altitud

Escrito por eric moll | Traducido por laura de alba
Por qué disminuye la temperatura con los incrementos en altitud

Las temperaturas menores a mayores altitudes son una de las razones por las que se forman las nubes en el cielo en lugar de hacerlo sobre el suelo.

leaden clouds. grey clouds and blue sky image by Aleksandr Ugorenkov from Fotolia.com

La temperatura disminuye conforme se incrementa la actitud debido a que la presión del aire es menor a mayores altitudes. El proceso por el que la temperatura del aire disminuye debido a una disminución en la presión se llama enfriamiento adiabático. Si cierta parcela de aire se mueve hacia arriba, su temperatura disminuye incluso aunque no intercambie calor con sus alrededores. Si se mueve hacia abajo, la temperatura se incrementa.

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Procesos adiabáticos

Los procesos adiabáticos son aquellos procesos en los que la temperatura de un líquido cambia debido al cambio de la presión sin ganar o perder nada de calor de los alrededores. Ten en mente que tanto los líquidos como los gases son tipos de fluidos y en el mundo real no hay una cosa tal como un proceso totalmente adiabático. Siempre hay que algo de transferencia de calor en las situaciones del mundo real, pero muchos procesos, como el aire elevándose o cayendo en la atmósfera, están suficientemente cerca como para considerarse adiabáticos.

Conservación de energía

La primera ley de la termodinámica dice que la energía no puede ser creada o destruida. Conforme el aire se eleva o cae, la cantidad total de energía dentro permanece igual. El área que llena, sin embargo, cambia. Cada capa de una esfera es mayor que la anterior a ella. Por lo tanto, hay más espacio para llenar más arriba en la atmósfera. Es por esto que la presión cae conforme se incrementa la altitud. La parcela de aire debe trabajar para poder expandirse y llenar un área mayor. Su energía puede mantener su temperatura, que es una medida de la energía cinética promedio, o se puede expandir, pero no puede hacer ambas cosas.

Calor versus temperatura

Podría parecer contradictorio decir que un proceso adiabático es uno en el que el calor permanece constante y después decir que la temperatura disminuye. En física, el calor y la temperatura son cosas diferentes. El calor es una medida de la energía total de movimiento molecular dentro de un objeto, mientras que la temperatura es una medida de la energía promedio de movimiento dentro de un objeto. Un iceberg gigante, por ejemplo, contiene más calor que una taza de agua hirviendo, incluso aunque la temperatura del agua sea mayor.

Tasa de lapso adiabático

La tasa a la cual se calienta o enfría el aire conforme cae o se eleva es constante. En un aire no saturado, lo que significa que el aire tiene menos agua de la que puede mantener, la tasa del lapso adiabático es igual a 10 °C por 1.000 m, o 5,5 °F por 1.000 pies. Esto significa que si una masa de aire se eleva a 2.000 m, por ejemplo, su temperatura caerá 20 °C, y lo contrario es cierto si el aire cae 2.000 m.

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