¿Por qué se elevan los niveles de presión en los días cálidos?

Mientras estudiaba para el examen de conocimientos de PPL, recibí la siguiente nota:

Los niveles de presión aumentan en los días cálidos y la altitud indicada es inferior a la altitud real.

(fuente: AOPA )

Pero no entiendo muy bien por qué.

Según tengo entendido, en los días cálidos la densidad del aire es menor. Si la densidad del aire es menor, el avión pensará que está a una altura mayor de lo que realmente es.

En segundo lugar, si tiene aire caliente y puede expandirse (ya que la atmósfera no es un recipiente cerrado), los niveles de presión deberían disminuir.

Por lo tanto, toda la afirmación de que los niveles de presión aumentan en los días cálidos y la altitud indicada es menor parece falsa. Pero al parecer es cierto. ¿Alguien puede conciliar esto?

Creo que puede haber una mala interpretación de las palabras aquí: no dice que la presión aumenta en los días cálidos, dice que los niveles de presión aumentan. Lo que quiere decir esto es: la altura geométrica de una superficie de igual nivel de presión es mayor en los días cálidos que en los días fríos.
Destacado que ASE esté abordando este tema. Hay gente por ahí pensando que una oblea o fuelle de altímetro "aneroid" está lleno de gas a 29,92 de presión y 15C (¿por los pequeños ayudantes de Santa?). Aneroide significa "un recipiente al vacío ". Así que los errores se introducen al volar por encima de una altitud referenciada, según explica PilotDan.
¿Responde esto a tu pregunta? aviación.stackexchange.com/a/43475/19
El clima cálido puede afectar los vuelos. Ejemplo: Por qué el vuelo Atenas-Atlanta de Delta tuvo una escala en Boston: youtube.com/watch?v=IYfJzsxR7kI

Respuestas (4)

Recuerde, los altímetros detectan la presión en lugar de la densidad. La presión es esencialmente una medida del peso de la atmósfera sobre un punto específico.

Puede imaginar que la presión se mide como el peso de una columna de aire, 1 × 1 pulgada cuadrada en la parte inferior y se extiende hasta la parte superior de la atmósfera (alrededor de 100 millas). En la superficie, esa columna de aire pesa alrededor de 14,7 libras. A 18.000 pies, esa columna pesa aproximadamente la mitad, alrededor de 7,4 libras.

Así, cuando la atmósfera se calienta, la columna de aire se hace más alta pero pesa lo mismo. Por lo tanto, al nivel del mar el altímetro no cambiaría. Imaginemos que estamos a 18.000 pies en un día estándar con el altímetro configurado en 29,92 inHg. En este caso, el altímetro marca 18000.

A continuación, imagina que sube la temperatura. Por lo tanto, la columna de aire se vuelve menos densa y más alta. Suponiendo que el ajuste alt y la altura del avión permanezcan iguales, la altura de la columna de aire sobre el avión se vuelve más alta y, por lo tanto, más pesada, dejando que el altímetro indique una altura inferior a la real del avión.

¿Cuál es la diferencia entre "la atmósfera se calienta" y "la temperatura sube"? En ambos casos, la columna de aire se vuelve más alta, pero en un caso, ¿el "aire se vuelve menos denso" (es decir, en el caso de que la temperatura suba)? En segundo lugar, si la columna de aire es más alta pero menos densa, ¿por qué sería más pesado el peso? ¿No sería equivalente el crecimiento en la columna a la pérdida de densidad, manteniendo el mismo peso? Creo que de ahí viene mi confusión.
Y, en general, me dijeron que si la temperatura es realmente alta, la altitud de "densidad" indicará una altitud mayor que la altitud real. Entonces, ¿eso significa que esta afirmación es falsa?
@Jonathan No hay diferencia entre esos escenarios. El peso total de la columna de aire no ha cambiado. Sin embargo, a la misma altitud real, dado que la columna más cálida es más alta, pero menos densa con la misma masa total, un mayor porcentaje de esa masa estará sobre usted que en un día más frío, por lo tanto, mayor presión y menor altitud de presión . Sin embargo, su altitud de densidad será más alta. Los altímetros miden la altitud de presión, no la altitud de densidad. No tienen ningún método para medir la densidad.
@Jonathan, los dos casos no son "la atmósfera se calienta" y "la temperatura sube", los dos casos son "la temperatura sube y estás midiendo al nivel del mar" y "la temperatura sube y estás midiendo en altitud".
Seguramente la columna de aire no es infinitamente alta, sino que es la altura de la atmósfera de la Tierra por encima de ese punto.
@reirab Por alguna razón, tu comentario hizo clic en mi mente, gracias, lo entiendo ahora.

La fórmula: PV = nRT es lo que a muchos se les enseña para ayudar a comprender la relación entre presión, volumen, densidad y temperatura.

Es muy importante saber, desde el punto de vista de la aviación, cómo aplicar esta fórmula a un sistema abierto, no cerrado .

Cuando el aire puede expandirse libremente, la presión permanece constante, al aumentar la temperatura aumenta el volumen . Esto es lo que hace que nuestra "columna de aire" crezca más. Debido a que es más alto, su gradiente de presión de arriba hacia abajo es menor por unidad de altitud real, lo que da como resultado una presión más alta a una altitud real determinada por encima de la presión de referencia del suelo . El altímetro dará una lectura inferior a la altitud real.

Esto no debe confundirse con el cálculo de la altitud de densidad en el suelo para una presión y temperatura dadas. Debido a que la temperatura más alta aumenta la altura de nuestra "columna", disminuye la Densidad (la misma cantidad de aire en un volumen mayor).

Un globo aerostático es un excelente ejemplo de cómo funciona esto. Calentar el aire dentro del globo permite que parte de él escape. La presión en el interior es la misma que en el exterior, pero la densidad del aire caliente es mucho menor, lo que le da al globo suficiente flotabilidad para elevarse.

Esta pregunta (o similar) se ha hecho muchas veces y de muchas maneras en este sitio. Desafortunadamente, una explicación que puede ser perfectamente clara para una persona puede ser confusa para otra. Aquí está mi explicación, estructurada teniendo en cuenta que solo está trabajando en su PPL, que tiene sentido para mí en respuesta a su pregunta:

¿Por qué es que :

Los niveles de presión aumentan en los días cálidos y la altitud indicada es inferior a la altitud real.

La presión del aire disminuye cuanto mayor es la altitud. Entonces, por ejemplo, si está volando a una altitud donde la presión (nivel) es de 25,00 Hg y la presión al nivel medio del mar (msl) es de 30,00 Hg (y esto es lo que ha configurado en su altímetro) su "indicado" la altitud será de 5000 pies (aproximadamente 1 Hg = 1000 pies).

Para simplificar, supongamos que su altitud "real" también es de 5000 pies. Ahora, mientras vuela, si encuentra aire más cálido, el nivel de presión de 25,00 Hg al que está volando (lo que hace que su altímetro indique 5000 pies) aumenta en distancia (altitud verdadera) por encima de msl.

Dado que usted está volando manteniendo su avión a un nivel de presión de 25,00 (todavía indica 5000 pies) y el nivel de presión de 25,00 es ahora verdaderamente/realmente más alto por encima de msl de lo que era antes de encontrar el aire más cálido, su "verdadero" (real ) la altitud sobre msl será mayor que su altitud "indicada" de 5000 pies.

Es mejor hacer esto muy simple. Si mido un metro y medio (y no mido por cierto), y estoy en una habitación que tiene un techo de 10 pies, la mitad de la atmósfera en esa habitación está sobre mi cabeza. Si me mudo a una habitación con un techo de 20 pies, 3/4 de la atmósfera está sobre mi cabeza. Si estoy afuera, en un día caluroso la temperatura expande la atmósfera y el "techo" de la atmósfera sube. En los días más frescos, el "techo" cae. Si elige una elevación fija, un porcentaje mayor o menor de la atmósfera está por encima de ese punto, según la altura total del "techo" en relación con el punto fijo. Cuanta más atmósfera hay sobre ese punto fijo, más peso de la atmósfera empuja hacia abajo en ese punto, por lo tanto, una presión más alta.

Edición sugerida: ". Si me mudo a una habitación con un techo de 20 pies, 3/4 de la atmósfera en esa habitación está sobre mi cabeza". Puede parecer totalmente obvio por el contexto, pero un posible problema con la analogía de la "habitación" es que en el mundo real, toda la atmósfera sobre el techo de la habitación todavía tiene un efecto sobre la presión barométrica a nivel del suelo. Su explicación aún funciona, pero es mejor que sea lo más clara posible, por lo que este pequeño mod puede ayudar.
La mecánica de esta analogía no coincide con la atmósfera real en al menos 2 formas relevantes. Primero, el aire está lejos de ser uniforme. Aproximadamente a 18 000 pies sobre el nivel del mar, la mitad de las moléculas de aire están debajo de usted y la otra mitad se extiende a más de 100 000 pies por encima de usted, pero la analogía plantea uniformidad. En segundo lugar, si las cosas se pusieran muy frías y tu techo bajara a 5'1", apenas por encima de tu cabeza, casi no tendrías aire sobre ti en la analogía, y tu altímetro pensaría que estás muy alto y sumergirse para mantener la altitud: lo contrario de lo que realmente sucede DV debido a una analogía profundamente defectuosa.
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