PROBLEMAS RESUELTOS TEMA: HUMEDAD DEL AIRE

1. PROBLEMAS RESUELTOS TEMA: HUMEDAD DEL AIRE Antonio J. Barbero Dpto. Física Aplicada UCLM

2. PROBLEMA 1. Una masa de aire a 1000 HPa y 30 ºC tiene una humedad relativa del 47.1%. (a) Calcular su densidad, su humedad específica y su razón de mezcla. (b) Determinar su punto de rocío. Datos: Tabla de presiones de saturación del vapor de agua. Masa molecular aire húmedo Humedad relativa: e (bar) Razón de mezcla Humedad específica Densidad aire húmedo (Cálculos automatizados en hoja Excel anexa)

3. PROBLEMA 1. Continuación. Una masa de aire a 1000 HPa y 30 ºC tiene una humedad relativa del 47.1%. (a) Calcular su densidad, su humedad específica y su razón de mezcla. (b) Determinar su punto de rocío. Datos: Tabla de presiones de saturación del vapor de agua. (b) Punto de rocío: temperatura a la que el vapor de agua contenido en una masa de aire empieza a condensar cuando hay un proceso de enfriamiento isobárico (enfriamiento a presión constante). Esto ocurre cuando la temperatura baja lo suficiente para que la presión de vapor e llegue a ser saturante. T2,E2 T1,E1 Condiciones iniciales de la masa de aire e (bar) Comienzo de la condensación Determinación por interpolación lineal T2,E2 Enfriamiento isobárico T1,E1 Determinación gráfica

4. PROBLEMA 2. Para la masa de aire a 1000 HPa y 30 ºC a la que se refiere el problema anterior, representar gráficamente la densidad en función de la humedad relativa en el intervalo 0-100%. ¿Qué es más denso, el aire seco o el aire húmedo? El aire húmedo es una mezcla compuesta de aire seco + vapor de agua: puesto que la masa molecular del agua es menor que la masa molecular media del aire, la mezcla será tanto menos densa cuando mayor sea la proporción de vapor de agua. A una presión y temperatura dadas el aire seco es más denso que el aire húmedo de cualquier composición, y la densidad del aire húmedo será cada vez menor a medida que se incremente su humedad. Para obtener la gráfica pedida resolvemos el problema anterior, apartado (a), con diferentes valores de entrada para la humedad relativa h, para cada uno de ellos calculamos r y q y finalmente la densidad . Por rapidez del cálculo puede emplearse la hoja Excel anexa.

5. PROBLEMA 3. Calcular la densidad de la masa de aire a 1000 Hpa, 30 ºC y 47.1% de humedad a la que se refiere el problema 1 usando el concepto de temperatura virtual. Humedad relativa: Del problema 1: La temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire húmedo a la misma presión.

6. V ms mv Aire húmedo = = aire seco + + vapor de agua d→ densidad que la misma masa ms de aire seco tendría si ella sola ocupase el volumen V v→ densidad que la misma masa mv de vapor de agua tendría si ella sola ocupase el volumen V TEMPERATURA VIRTUAL Densidad del aire húmedo: Densidades “parciales” Gas ideal Ley de Dalton

7. Presión del aire húmedo Densidad del aire húmedo Constante del aire seco TEMPERATURA VIRTUAL / 2 La ecuación de los gases se puede escribir entonces como: Definición: Temperatura virtual Tvirtual La temperatura virtual es la temperatura que el aire seco debe tener para tener la misma densidad que el aire húmedo a la misma presión. El aire húmedo es menos denso que el aire seco  la temperatura virtual es mayor que la temperatura absoluta.