Cuando un paquete de aire se eleva y se enfría adiabáticamente, se dice que no hay transferencia de calor ya que se realiza trabajo en la atmósfera circundante a medida que el paquete se expande. La parcela pierde energía interna y se produce condensación. Entiendo este concepto, pero ¿por qué las partículas de temperatura más alta realizan trabajo sobre las partículas circundantes de temperatura más baja y no simplemente por conducción, que sería una transferencia de calor? ¿Las partículas que se mueven más rápido en el paquete de aire no conducirían el calor en la colisión?
El trabajo que se realiza sobre los alrededores se debe a que la parcela de aire se expande a medida que disminuye la presión.
Habría alguna transferencia de calor si la parcela de interés tiene una temperatura diferente a la del aire circundante. Este efecto es menor porque los gases son malos conductores del calor, como menciona @gerrit. Aprovechamos esto con aislamiento de fibra de vidrio y espuma de poliestireno.
Sé que esta es una pregunta antigua y se proporcionó otra respuesta, pero me gustaría profundizar más en ella, ya que también me parece una pregunta interesante.
Creo que en realidad se formularon dos preguntas.
¿Por qué la masa de aire caliente ascendente no transfiere su calor directamente al aire frío circundante? Creo que el autor se refería a dos mecanismos aquí: conducción y difusión.
Conducción. La conducción directa de calor del gas caliente al gas frío no es un mecanismo eficiente ya que:
Las moléculas de gas solo pueden transferir energía térmica a través de colisiones aleatorias. Por lo tanto, cada molécula tiene que esperar hasta chocar con algo antes de tener la oportunidad de transferir su energía. Esto es diferente a los sólidos con, digamos, una estructura de red rígida donde el movimiento de cada átomo impacta rápidamente a todos los átomos cercanos en la red rígida.
En un gas mixto como el aire, cuando dos moléculas chocan, es posible que la colisión no transfiera toda la energía. Cuando una molécula de gas ligero choca con una molécula de gas pesado (o viceversa), ambas partículas pueden salir de la colisión con más o menos la misma energía cinética con la que entraron (dependiendo del desajuste en sus respectivas masas). Esto es similar al desajuste de impedancia.
Difusión. La difusión directa de las moléculas de gas caliente en las moléculas de gas frío también es bastante lenta, especialmente en comparación con las dimensiones de las masas de aire que afectan el clima. Las moléculas que se difunden siguen el movimiento browniano que se expande solo como la raíz cuadrada del tiempo. [1]
¿Por qué el aire caliente ascendente realiza algún trabajo?
Pedro
Gerrit
Seanosapien