¿Cómo se forma la escarcha por encima de la temperatura de congelación?

Este es un seguimiento de la mejor respuesta vinculada a continuación:

¿Por qué se forma hielo en los puentes incluso si la temperatura está por encima del punto de congelación?

He sido testigo de ese fenómeno, recientemente. La temperatura estaba por encima de cero (probablemente alrededor de 4-5 grados centígrados) y, sin embargo, tenía una fina capa de hielo en el asiento de mi motocicleta y, lo que es más molesto, en la carretera (¡resbaladiza!)

  • la moto estaba afuera
  • después de la puesta de sol
  • era una tarde despejada (se podían ver las estrellas), por lo que definitivamente había calor perdido en el cielo por radiación.
  • no estaba lloviendo Aunque no estoy seguro de la humedad.

Todavía no entiendo cómo esa agua podría congelarse a pesar de la temperatura ambiente de 5°. Más específicamente, ¿alguien podría explicarme en términos simples (no soy físico):

  1. ¿Por qué el agua del aire se congeló en mi asiento en lugar de en el aire?
  2. si se perdió calor por evaporación, ¿cómo se evaporó el agua a 5°?
  3. ¿Qué proporcionó la energía para que el agua se evaporara?
  4. ¿Me estoy perdiendo de algo?
Mi sensación es que cualquier respuesta aquí será una conjetura, porque podría haber varias razones. Dicho esto: 1. El asiento podría estar más frío que el aire, 2. y 3. physics.stackexchange.com/questions/10470/…
Es muy probable que el asiento estuviera a la misma temperatura o más caliente que el aire, siempre que hubiera usado la moto unas 2 horas antes, y la temperatura no bajara de cero. O tal vez de vez en cuando por el viento, entonces...
Es la pérdida de calor por radiación a través de la ventana de longitud de onda EM de la atmósfera. Otras explicaciones aquí no consideran la situación en la que la temperatura del aire nunca alcanzó 0C o menos.

Respuestas (3)

La temperatura (a largo plazo) de un objeto depende de la transferencia de calor entre él y todo el entorno.

El aire no es un gran conductor de calor. Entonces, si hay poco movimiento de aire, el entorno de radiación puede dominar la transferencia de calor. Un día frío y tranquilo puede sentirse bastante agradable a plena luz del sol.

En una tarde fría, el cielo puede tener una temperatura de radiación de -40. Su motocicleta está irradiando algo de energía, pero muy poca regresa a las superficies que miran hacia arriba. Sin una brisa que aumente la convección del aire o estructuras alrededor para aumentar la radiación térmica, es muy posible que las superficies de los vehículos se enfríen por debajo de cero. El aire le está agregando calor a esa temperatura, pero no lo suficientemente rápido como para contrarrestar las pérdidas por radiación.

La evaporación del agua no es necesaria.

¿Cómo modifica la presencia de nubes la temperatura de radiación del cielo? Pienso específicamente en la nubosidad total.
1) las nubes son cálidas y se irradian a sí mismas, 2) a menudo se asocian con una mayor humedad, lo que significa que toda la atmósfera es más opaca (a IR). Esto significa que no obtendrá temperaturas súper bajas que se pueden "ver" en las noches secas.
Consigue uno de esos termómetros IR y apúntalo al cielo en una noche despejada. Puede estar por debajo de -60 si el aire es muy seco. La mayor parte de lo que puede detectar es la radiación IR del vapor de agua. Noche seca, poca radiación.
De hecho, fueron condiciones de poco viento estas noches. Debería tener un termómetro IR por ahí, ¡lo intentaré!

Si el cielo estaba despejado, lo más probable es que su motocicleta haya perdido calor por enfriamiento radiativo y el suelo generalmente se enfría más rápidamente que el aire. Si ha colocado su moto debajo de un árbol, probablemente se habrá dado cuenta de que no había escarcha en su moto.
Habrías notado lo opuesto al enfriamiento por radiación, al calentamiento por radiación, cuando el Sol brillaba sobre ti.

Todos los cuerpos irradian radiación infrarroja (calor) y cuanto más calientes son, más radiación emiten.
Su moto irradió más hacia arriba que el cielo sobre usted hacia abajo (el Sol se había ido), por lo que la moto perdió calor y su temperatura bajó.

Cuando la temperatura del aire cae por debajo del punto de rocío, el aire está sobresaturado con vapor de agua y parte de él se condensa en rocío (líquido) o, si está lo suficientemente frío, en escarcha (sólido).

Si la escarcha en su moto era ligera, entonces la moto ya estaba por debajo de 0 C cuando se alcanzó el punto de rocío y el vapor de agua se condensó y casi inmediatamente se convirtió en un sólido - escarcha.
Si la escarcha estaba formada por más partículas globulares, eso significaba que se formaba rocío (líquido) en su motocicleta que luego se convertía en escarcha cuando la motocicleta se enfriaba por debajo de 0 C.

De hecho, era como una pluma cada vez, y no había árboles ni nada más arriba, solo cielo. Así que eso es bastante calor perdido. ¿Hay alguna investigación que muestre cuánto se puede perder con esto?

El hielo, al menos a la presión atmosférica, no puede formarse por encima del punto de fusión del agua (0 Celsius).

El fenómeno de la congelación del agua sobre objetos como el suelo, coches aparcados, motos, etc., se debe a la inercia térmica . En una ola de frío prolongada, estos objetos se enfriarán por debajo de los 0 grados centígrados. Pero cuando la temperatura del aire ambiente sube por encima de 0 grados centígrados, la temperatura real de los objetos no seguirá inmediatamente porque la transferencia de calor lleva tiempo.

Mientras la temperatura del objeto (que ahora está aumentando lentamente) permanezca por debajo de 0 Celsius, el agua, la humedad del aire, etc. se congelarán sobre el objeto, a pesar de que la temperatura del aire ambiente esté ligeramente por encima de 0 Celsius.

En cuanto al agua que se evapora a bajas temperaturas, incluso el hielo tiene la llamada presión de vapor y se evaporará lentamente, siempre que el aire que lo rodea no esté saturado de humedad. Este principio incluso se explota comercialmente en un proceso llamado liofilización. Entonces, tanto el hielo como el agua fría se evaporarán lentamente.

Esto fue por la noche, después de un día bastante cálido. No creo que la motocicleta hubiera tenido la oportunidad de caer por debajo de 0. Espera, ¿el hielo se está evaporando? Suena loco e interesante al mismo tiempo.
teacher.pas.rochester.edu/phy121/lecturenotes/Chapter17/… . Primera ley de la termodinámica: el calor siempre fluye de un cuerpo caliente a otro más frío. En resumen, no hay forma de que una moto se enfríe a 0 C, a menos que esté en contacto con algo aún más frío. Y sí, el hielo se evapora lentamente, incluso por debajo de 0 C.
Sí, pero ese es el punto: la motocicleta no tuvo oportunidad de bajar por debajo de cero, porque la temperatura del aire tampoco.
@aspyct, el aire no se calienta ni se enfría tan rápido como otros objetos. Su motocicleta puede descender por debajo de cero antes de que lo haga la temperatura del aire.