Condensación: significado, proceso y tipos

Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: - 1. Significado de la condensación 2. Condiciones de requisito previo para la condensación 3. Proceso 4. Tipos.

Significado de Condensación:

La condensación es un proceso mediante el cual el vapor de agua cambia de estado gaseoso a estado líquido. Si el aire se enfría por debajo de su punto de rocío, parte del vapor de agua cambia a líquido. La condensación en el aire no se produce automáticamente como ocurre en el contenedor de agua sellado.

En un recipiente sellado, una vez que se alcanza la saturación, los vapores de agua comienzan a condensarse nuevamente en el agua. Pero en la atmósfera la condensación no es un proceso simple. Existe una condición de requisito previo para la condensación de vapores de agua que debe haber alguna superficie en la cual los vapores de agua puedan condensarse en el punto de rocío.

La superficie para la condensación de vapores de agua es proporcionada por los núcleos de condensación que están presentes en gran número en la atmósfera. Por lo tanto, la condensación de los vapores de agua en la atmósfera tiene lugar solamente, si está presente un número suficiente de núcleos de condensación.

Condiciones de requisito previo para la condensación:

yo. Debe haber suficiente cantidad de vapor de agua en el aire.

ii. La saturación de aire se logra disminuyendo la temperatura o agregando vapores de agua.

iii. Debe estar disponible un número suficiente de núcleos de condensación.

En ausencia de núcleos de condensación, es posible que la condensación no se inicie, incluso si la humedad relativa supera el 100%. Pero siempre hay una gran cantidad de partículas de polvo en el aire. En tales condiciones, la humedad relativa rara vez supera el 101 por ciento.

Por otro lado, los núcleos higroscópicos tienen una gran afinidad por los vapores de agua, por lo tanto, la condensación puede comenzar incluso si la humedad relativa es muy inferior al 100 por ciento. Más adelante, cuando la humedad relativa alcanza cerca del 100%, las gotas de agua crecen en tamaño. Este tipo de condiciones son esenciales para la formación de nubes.

La única forma en que grandes cantidades de vapor de agua en la atmósfera pueden convertirse en líquido, es la condensación y el sólido, es la sublimación, lo que conduce a la reducción de la temperatura del aire cerca o por debajo del punto de rocío.

La humedad invisible de la atmósfera se cambia en una variedad de formas. Si la atmósfera se enfría, su capacidad para retener agua se reduce, y si se reduce lo suficiente, entonces se produce condensación.

La forma en que se condensan los vapores de agua está determinada por las condiciones bajo las cuales se produce el enfriamiento.

Proceso de Condensación:

Hay cuatro procesos importantes bajo los cuales el aire se enfría por debajo de su punto de rocío:

1. Pérdida de curación por radiación.

2. Contacto con superficies frías, como suelo frío, hojas de plantas, capas de nieve e icebergs,

3. Mezclar con aire frío, y

4. No hay adición real o retirada de calor. Este tipo de cambios de temperatura resultan de procesos internos en el cambio adiabático, por ejemplo, enfriamiento adiabático por expansión en la corriente de aire en aumento.

Proceso adiabático de enfriamiento:

El proceso adiabático se define como aquel proceso en el que no se agrega ni se extrae calor de la masa de aire. Un proceso de enfriamiento adiabático o por expansión depende, en primer lugar, de la parcela de masa de aire que se eleva a través de la atmósfera hacia elevaciones más altas. Los cambios de temperatura que no implican ninguna resta o adición de calor se denominan cambios de temperatura adiabáticos.

El aire es un mal conductor del calor. Por lo tanto, la masa de aire en movimiento vertical retiene su energía térmica manteniendo su identidad térmica diferente del aire circundante. Cuando la masa de aire aumenta, se expande debido a la disminución de la presión en elevaciones más altas. Como resultado, el volumen de la masa de aire ascendente aumenta debido a la expansión.

Durante la expansión, la masa de aire tiene que trabajar contra el aire circundante. Durante este proceso, la energía térmica interna de la masa de aire se consume debido a la expansión que reduce la energía térmica por unidad de volumen, lo que resulta en una disminución de la temperatura.

La tasa de disminución de la temperatura de la masa de aire en movimiento con la altura se denomina tasa de lapso adiabático (ALR). Si la masa de aire permanece seca, la tasa de disminución de la temperatura se denomina tasa de caída adiabática seca (DALR). El valor de DALR es de aproximadamente 10 ° C / km. Es diferente de la tasa de lapso normal. También se denomina índice de lapso ambiental, que se registra por el termómetro llevado a través de la atmósfera por un globo ascendente.

La temperatura de la masa de aire ascendente continúa disminuyendo hasta que se satura. El enfriamiento adicional de la masa de aire produce condensación. Durante la condensación, los vapores de agua se convierten en líquido, liberando el calor latente de condensación. El calor latente de la condensación se mezcla con la masa de aire en movimiento.

Como resultado, la porción de masa de aire se enfría más lentamente que la velocidad de caída adiabática seca. La tasa de enfriamiento más baja se llama tasa de lapso adiabático saturado (SALR). Generalmente su valor permanece alrededor de 5 ° C / km, sin embargo, su valor varía desde alrededor de 4 ° C / km para el aire muy húmedo en las regiones ecuatoriales hasta aproximadamente 9 ° C / km para el aire frío en las regiones polares.

La condensación, por lo tanto, depende de dos variables, es decir, la cantidad de enfriamiento y la humedad relativa en el aire.

Tipos de Condensación:

Diferentes formas de condensación cerca del suelo son:

1. Rocío,

2. niebla,

3. escarcha, y

4. Smog.

I. Rocío:

El rocío se forma directamente por condensación cerca del suelo, cuando la superficie ha sido enfriada por la radiación saliente. La formación de rocío ocurre principalmente cuando las noches son claras y el viento está en calma. Generalmente se forma rocío en la hierba, en las hojas de las plantas y en cualquier otro objeto sólido cerca de la superficie del suelo.

Condiciones favorables para el rocío :

(i) Enfriamiento por radiación durante la noche,

(ii) Condiciones de calma / vientos leves,

(iii) Cielo despejado, noches frescas y largas,

(iv) Disponibilidad suficiente de vapores de agua,

(v) viento anticiclón, y

(vi) La advección del frío.

Condiciones no favorables para el rocío:

(i) cielo nublado,

(ii) vientos fuertes en la superficie,

(iii) Presencia de circulación ciclónica, y

(iv) Advección caliente.

II. Niebla:

La niebla resulta de la condensación de los vapores de agua atmosféricos en gotas de agua que permanecen suspendidas en el aire en concentraciones suficientes para reducir la visibilidad de la superficie. La niebla es simplemente una capa de nubes muy cerca de la superficie. Es un peligro importante en el área industrial. Es muy común durante el invierno. También es muy común cerca de las zonas costeras.

Condiciones favorables para la niebla:

1. Humedad excesiva, la humedad relativa debe ser superior al 75 por ciento.

2. Vientos de calma / luz, y

3. Vientos anticiclónicos.

Tipos de niebla:

1. Niebla de evaporación:

(a) Niebla frontal, y

(b) Niebla de vapor.

2. Niebla de enfriamiento:

(a) Niebla de advección,

(b) niebla de radiación,

(d) Niebla ascendente.

(1) Niebla de evaporación:

(a) Niebla frontal:

Cuando la lluvia cálida cae a través del aire frío, se forman nubes de niebla o estratos en la superficie frontal debido a la súper saturación causada por la evaporación de la lluvia cálida hacia el aire frío.

(b) Niebla de vapor:

Es un tipo inestable de niebla producida por la evaporación intensa de la superficie del agua en aire relativamente frío. La niebla de vapor se encuentra en las latitudes medias en las cercanías de los lagos y ríos en otoño, cuando las superficies de agua todavía están tibias y el aire es frío.

(2) niebla de enfriamiento:

(a) Niebla de advección:

La niebla de advección se produce mediante el transporte de aire húmedo y caliente sobre una superficie más fría, lo que da como resultado el enfriamiento de las capas superficiales por debajo de sus puntos de rocío, y la condensación se produce en forma de niebla. También se puede producir, si la masa de aire frío se mueve a través de la superficie del mar caliente.

(b) niebla de radiación:

La niebla de radiación o niebla de suelo se produce cuando el aire húmedo estancado está en contacto con el suelo que se ha enfriado progresivamente durante la noche debido a una radiación excesiva.

(c) Niebla de inversión:

Es el nombre que se le da a cualquier tipo de niebla o nube de estratos que inicialmente se desarrolla en la parte superior de una capa húmeda, acompañada por un hundimiento por encima de la inversión, intensifica esta última y produce la nube de estratos que puede acumularse hasta el suelo como niebla.

(d) niebla ascendente:

La niebla ascendente es una niebla de tipo estable que resulta de la elevación orográfica gradual del aire convectivamente estable. El aire se enfría de forma adiabática y la niebla comienza a formarse cuando alcanza una elevación donde el aire se ha enfriado hasta la saturación.

III. Escarcha:

No es el rocío congelado. La escarcha se produce cuando el punto de rocío del aire cae por debajo del punto de congelación (0 ° C). Cuando la condensación comienza con una temperatura inferior a 0 ° C, los vapores de agua en el aire pasan directamente de estado gaseoso a sólido (sublimación).

La escarcha puede ser ligera o pesada. Cuando la escarcha es fuerte, los cultivos se dañan. También se le llama matar heladas. Las noches heladas son más comunes durante la temporada de invierno en el noroeste de la India. Los cultivos, que son sensibles a las lesiones a baja temperatura, sufren un gran daño.

a. Escarcha de radiación

Ocurre en noches tranquilas y claras cuando la radiación terrestre se pierde en el espacio. La ausencia de nubes y la gran concentración de vapores de agua conducen a la formación de escarcha por radiación.

segundo. Escarcha de advección

Ocurre en aquellas áreas en las que los vientos más fuertes advierten el aire frío de las áreas más frías. Independientemente de las condiciones del cielo, pueden ocurrir heladas protectoras o heladas por el viento en cualquier momento del día o de la noche. En algunos casos, la escarcha advectiva puede intensificarse por la escarcha de radiación.

do. Escarcha o escarcha blanca:

Es causada por la sublimación de los cristales de hielo en objetos tales como ramas de árboles, alambres, etc. Estos objetos deben estar a una temperatura por debajo de la congelación, ya que el aire con un punto de rocío por debajo de la congelación se satura al enfriarse.

re. Escarcha negra

Ocurre cuando la vegetación se congela debido a una reducción en la temperatura del aire que no contiene suficiente humedad.

Diferencia entre la radiación y la escarcha por advección:

En caso de heladas por radiación, las condiciones principales son la calma, las noches despejadas y la inversión de temperatura. Es de corta duración. En caso de heladas por advección, los vientos fuertes y la ausencia de inversión de temperatura son las condiciones principales. Es de larga duración.

Control de heladas:

Las heladas deben controlarse para mantener los tejidos de la vegetación por encima de la temperatura letal. Las cosechas de hortalizas son dañadas por la escarcha. El daño de las plantas de cultivo depende del tipo de cultivo. La presencia de escarcha en las hojas dificulta el funcionamiento normal de los estomas.

Como resultado, la fotosíntesis se ve afectada negativamente. En condiciones de heladas severas, las plantas de cultivo pueden morir. Por lo tanto, se vuelve esencial para salvar los cultivos contra daños por heladas.

Se pueden adoptar los siguientes métodos para salvar los cultivos de daños por heladas:

1. Selección del sitio,

2. Aumento de la intercepción de radiación (pantalla de humo),

3. Aislamiento térmico,

4. Mezcla de aire (hélices accionadas por motor y ventiladores calientes para conducir aire caliente en la capa de inversión hacia abajo),

5. Calefacción directa del aire y de la planta.

6. Aplicación de agua, y

7. Manipulación del suelo.

IV. Niebla tóxica:

Es la combinación de niebla y humo que se encuentra en las grandes ciudades industriales en las latitudes medias o altas. Debido a que persiste durante días juntos y causa tantas enfermedades y muertes, también es conocida como una niebla asesina.

Condensación sobre el suelo:

Durante la temporada de verano, la masa de aire en la superficie del suelo se calienta debido a la energía térmica intensa. Esta masa de aire se calienta en comparación con el ambiente circundante. Se generan fuertes corrientes verticales, que elevan la masa de aire cálido y ligero. La masa de aire ascendente se satura debido al enfriamiento.

El enfriamiento adicional de la masa de aire saturado conduce a la condensación. El levantamiento de la masa de aire continúa a pesar de que la causa original del levantamiento ha dejado de ser efectiva. Más adelante, el movimiento de aire hacia arriba es causado por la fuerza de flotación. A menudo, la masa de aire se hunde de nuevo al nivel anterior. El movimiento hacia arriba y hacia abajo de la masa de aire depende de la estabilidad y la inestabilidad de la atmósfera.