Temperatura potencial
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La temperatura potencial Theta (θ) es una variable termodinámica ampliamante utilizada en meteorología que representa la temperatura que una parcela de aire seco a una presión p y temperatura T tendría si fuera comprimida o expandida adiabáticamente hasta una presión de referencia ps, normalmente 1000 mb.
Formalmente:
donde R es la constante de los gases para la atmósfera y Cp el calor específico.
La importancia de la temperatura potencial theta es que se trata de una variable conservada en cualquier proceso adiabático.
Análogamente se define la temperatura potencial equivalente Theta-e para parcelas de aire húmedas en las que el vapor de agua puede condensarse liberando energía. Theta-e es la temperatura que una parcela de aire húmeda tendría si fuera elevada hasta una altura en la que todo el vapor de agua se condensara y abandonara la parcela y fuera entonces adiabáticamente comprimida hasta la presión de 1000 mb.
[editar] Derivación
La forma de entalpía de la primera ley de termodinámica se puede escribir como:
- dh = Tds + vdp,
en donde h quiere decir cambio de entalpía, T la temperatura, ds el cambio en entropía, v el volumen específico, y p la presión.
Para procesos adiabáticos, el cambio en entropía es 0 y la primera ley se reduce a:
- dh = vdp.
Para gases aproximadamente ideales, como aire seco en la atmósfera terrestre, la ecuación de estado, pv = RT se puede sustituir en la primera ley llevando a:
,
en donde dh = cpdT se ha usado y ambos términos han sido divididos entre pv
La integración nos lleva a:
,
y resolviendo para T0, la temperatura una parcela de aire adquiriría si se moviese adiabáticamente al nivel de presión p0 sería:
.
[editar] Historia
El concepto de la temperatura potencial fue introducido en 1888 por Wilhelm von Bezold.