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Temperatura

Posted by jonkepa en agosto 2, 2010

De carisgamba.com

Las escalas de temperatura más comúnmente usadas son dos: Celsius y Fahrenheit. Con fines de aplicaciones físicas o en la experimentación, es posible hacer uso de una tercera escala llamada Kelvin o absoluta.

La escala Celsius es la más difundida en el mundo y se la emplea para mediciones de rutina, en superficie y en altura.

La escala Fahrenheit se usa en algunos países con el mismo fin, pero para temperaturas relativamente bajas continúa siendo de valores positivos. Se aclarará este concepto cuando se expongan las diferencias entre ambas escalas.

Tradicionalmente, se eligieron como temperaturas de referencia, para ambas escalas los puntos de fusión del hielo puro (como 0°C ó 32°F) y de ebullición del agua pura, a nivel del mar (como 100°C o 212°F).

Como puede verse, la diferencia entre estos dos valores extremos es de 100°C y 180°F, respectivamente en las dos escalas.

Por otro lado, la relación o cociente entre ambas escalas es de 100/180, es decir 5/9. Asimismo una temperatura de 0°F es 32°F más fría que una de 0°C, esto permite comparar diferentes temperaturas entre una y otra escala.

Un algoritmo sencillo hace posible pasar de un valor de temperatura, en una escala, a unos en la otra y viceversa, o sea:

0°C = 5/9 °F – 32

0°F = 9/5 °C + 32

La escala absoluta o Kelvin es llamada así por ser éste su creador. El límite teórico inferior de la misma no se puede alcanzar interpretándose los °K como el estado energético más bajo que pueden llegar a alcanzar las moléculas de la materia.

En los laboratorios de bajas temperaturas se han alcanzado valores muy bajos, cercanos a -273.16° C, mediante la congelación del hielo o del hidrógeno, que son los gases de menor peso molecular (es decir los más livianos).Por lo tanto se define como:

273.16 K = 0ºC

El calor es una forma de energía. Toda sustancia contiene energía térmica  A través de la temperatura, se mide la energía térmica de dicha sustancia.

Radiación y temperatura

La superficie terrestre recibe energía proveniente del Sol, en forma de radiación solar emitida en onda corta. A su vez, la Tierra, con su propia atmósfera, refleja alrededor del 55% de la radiación incidente y absorbe el 45% restante, convirtiéndose, ese porcentaje en calor.

Por otra parte, la tierra irradia energía, en onda larga, conocida como radiación terrestre. Por lo tanto, el calor ganado de la radiación incidente debe ser igual al calor perdido mediante la radiación terrestre; de otra forma la tierra se iría tornando, progresivamente, más caliente o más fría. Sin embargo, este balance se establece en promedio; pero regional o localmente se producen situaciones de desbalance cuyas consecuencias son las variaciones de temperatura.

Variaciones de temperatura

La cantidad de energía solar recibida, en cualquier región del planeta, varía con la hora del día, con la estación del año y con la latitud. Estas diferencias de radiación originan las variaciones de temperatura. Por otro lado, la temperatura puede variar debido a la distribución de distintos tipos de superficies y en función de la altura. Ejercen influencia sobre la temperatura:

  • Variación diurna
  • Distribución latitudinal
  • Variación estacional
  • Tipos de superficie terrestre
  • Variación con la altura

Variación diurna

Se define como el cambio en la temperatura, entre el día y la noche, producido por la rotación de la tierra.

Variación de la temperatura con la latitud

En este caso se produce una distribución natural de la temperatura sobre la esfera terrestre, debido a que el ángulo de incidencia de los rayos solares varía con la latitud geográfica.

Variación estacional

Esta característica de la temperatura se debe al hecho que la Tierra circunda al Sol, en su órbita, una vez al año, dando lugar a las cuatro estaciones: verano, otoño, invierno y primavera.

Como se sabe, el eje de rotación de la Tierra está inclinado con respecto al plano de su órbita; entonces el ángulo de incidencia de los rayos solares varía, estacionalmente, en forma diferente para ambos hemisferios. Es decir, el Hemisferio Norte es más cálido que el Hemisferio Sur durante los meses de junio, julio y agosto, porque recibe más energía solar. Recíprocamente, durante los meses de diciembre, enero y febrero, el Hemisferio Sur recibe más energía solar que el similar del Norte y, por lo tanto, se torna más cálido.

Variaciones con los tipos de superficie terrestre

La distribución de continentes y océanos produce un efecto muy importante en la variación de temperatura. Al establecerse diferentes capacidades de absorción y emisión de radiación entre tierra y agua (capacidad calorífica), podemos decir que las variaciones de temperatura sobre las áreas de agua experimentan menores amplitudes que sobre las sólidas.

Sobre los continentes, se debe resaltar el hecho de que existen diferentes tipos de suelos en cuanto a sus características: desérticos, selváticos, cubiertos de nieve, etc.

Tal es así que, por ejemplo, suelos muy húmedos, como pantanos o ciénagas, actúan en forma similar a las superficies de agua, atenuando considerablemente las variaciones de temperatura.

También la vegetación espesa tiende a atenuar los cambios de temperatura, debido a que contiene bastante agua, actuando como un aislante para la transferencia de calor entre la Tierra y la atmósfera.

Por otro lado, las regiones desérticas o áridas permiten grandes variaciones en la temperatura. Esta influencia climática tiene  a su vez su propia variación diurna y estacional.

Como ejemplo ilustrativo de este hecho podemos citar que una diferencia entre las temperaturas máximas y mínimas puede ser de 10°C, o menos, sobre agua, o suelos pantanosos o inundados, mientras que diferencias de hasta 40°C, o más, son posibles sobre suelos rocosos o desiertos de arena.

En la Meseta Siberiana, al Norte de Asia, la temperatura promedio en julio es de alrededor de 10°C y el promedio en enero alrededor de -40°C; es decir, una amplitud estacional de alrededor de 50°C.

El viento es un factor muy importante en la variación de la temperatura. Por ejemplo, en áreas donde los vientos proceden predominantemente de zonas húmedas u oceánicas, la amplitud de temperatura es generalmente pequeña; por otro lado, se observan cambios pronunciados cuando los vientos prevalecientes soplan de regiones áridas, desérticas o continentales.

Como caso interesante, se puede citar que en muchas islas, la temperatura permanece aproximadamente constante durante todo el año.

Variaciones con la altura

A través de la primera parte de la atmósfera, llamada tropósfera, la temperatura decrece normalmente con la altura. Este decrecimiento de la temperatura con la altura recibe la denominación de Gradiente Vertical de Temperatura, definido como un cociente entre la variación de la temperatura y la variación de altura,  entre dos niveles.

En la tropósfera el G.V.T. medio es de aproximadamente 6.5° C / 1000 m. Sin embargo a menudo se registra un aumento de temperatura, con la altura, en determinadas capas de la atmósfera. A este incremento de la temperatura con la altura se la denomina inversión de temperatura. Una inversión de temperatura se puede desarrollar a menudo en las capas de la atmósfera que están en contacto con la superficie terrestre, durante noches despejadas y frías, y en condiciones de calma o de vientos muy suaves.

Superada esta capa de inversión térmica, la temperatura comienza a disminuir nuevamente con la altura, restableciéndose las condiciones normales en la tropósfera. Puede ocurrir que se produzcan inversiones térmicas, en distintos niveles de altura de la tropósfera inferior o media. Esto se debe, fundamentalmente, al ingreso de aire caliente en algunas capas determinadas, debido a la presencia de alguna zona frontal.

En términos generales, la temperatura decrece a lo largo de toda la tropósfera, hasta alcanzar la región llamada estratósfera (variable con la latitud y la época del año), donde la temperatura no decrece si no que permanece aproximadamente constante o, inclusive, aumenta con la altura.

La zona de transición entre la tropósfera y la estratósfera recibe el nombre de tropopausa.

Sensación térmica por el efecto combinado del calor y la humedad

La Sensación Térmica representa la temperatura que siente un hombre frente a una determinada combinación de temperatura del aire y humedad relativa (u otra variable de humedad). La menor o mayor sensación de incomodidad, también se ve influenciada por la velocidad del viento. R.G. Stedman (EE.UU.) desarrolló el parámetro sensación térmica como efecto combinado del calor y la humedad, a partir de estudios sobre la fisiología humana y sobre la transferencia de calor entre el cuerpo, la vestimenta y el entorno. La sensación térmica ha sido definida de forma tal que su valor excede al de la temperatura del aire, cuando la humedad es elevada. En este caso, la sensación térmica cuantifica la dificultad que encuentra el organismo para disipar el calor producido por el metabolismo interno y la incomodidad asociada con una humedad excesiva. Si por el contrario, la humedad es baja, el valor de la sensación térmica es menor que el de la temperatura del aire. En este caso, el parámetro mide el aumento de la sensación de bienestar, producido por un mayor enfriamiento de la piel debido a su vez a la mayor evaporación de la transpiración favorecida por la baja humedad del aire. Cuando la temperatura del aire es menor o igual que 32º C (que es la temperatura de la piel), el viento disminuye la sensación térmica. En cambio, si la temperatura del aire es mayor que la de la piel, el viento aumenta la sensación térmica. Una sensación térmica superior a los 27º C, está generalmente asociada con una sensación de incomodidad y puede provocar fatiga por exposición prolongada a esas condiciones de temperatura y humedad o por actividad física. Valores mayores a 40º C puede con buen grado de probabilidad, provocar insolación, golpe de calor o calambres. Por supuesto, los efectos sobre una persona son variables en función de la edad, el estado de salud y las características corporales.

¿Cómo se calcula la sensación térmica?

Para calcular la sensación térmica (ST), se deberá ubicar en la fila superior “Humedad Relativa (%)”, de la tabla Parte A, el valor de la humedad relativa; luego se busca en la primera columna, “Temperatura (º C)”, la temperatura. Se determina el punto de intersección de ambos valores, obteniéndose el valor de la sensación térmica que se quería determinar.

Para cuantificar el posible efecto del viento, una vez obtenido ese valor, se determina por la Tabla 14, el incremento de la ST, continuando el desplazamiento sobre la horizontal, hasta la intersección con la columna correspondiente a velocidad del viento, medido en Km/h. Según sea el signo que le corresponde, este valor se suma o se resta al de ST previamente obtenido en la Tabla 13.

Tabla 13

Sensación térmica en función de la humedad relativa (%)

TEMP.

(º C)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
20 16 16 17 17 17 18 18 19 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 21 21 21
21 18 18 18 19 19 19 19 19 20 20 20 20 21 21 21 22 22 22 22 22 23
22 19 19 19 20 20 20 20 20 21 21 21 21 22 22 22 22 23 23 23 23 24
23 20 20 20 20 21 21 22 22 22 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25
24 21 21 22 22 22 22 23 23 23 24 24 24 24 25 25 25 25 26 26 26 26
25 22 23 23 23 24 24 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 27 27 27 28 28
26 24 24 24 24 25 25 25 26 26 26 26 27 27 27 27 28 28 29 29 29 30
27 25 25 25 25 26 26 26 27 27 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 31 33
28 26 26 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 31 32 32 33 34 34 36
29 26 26 27 27 27 28 29 29 29 29 30 30 31 33 33 34 35 35 37 38 40
30 27 27 28 28 28 28 29 29 30 30 31 32 33 34 35 36 37 39 40 41 45
31 28 28 29 29 29 29 30 31 31 31 33 34 35 36 37 39 40 41 45 45 50
32 29 29 29 29 30 31 31 33 33 34 35 35 37 39 40 42 44 45 51 51 55
33 29 29 30 30 31 33 33 34 34 35 36 38 39 42 43 45 49 49 53 54 55
34 30 30 31 31 32 34 34 35 36 37 38 41 42 44 47 48 50 52 55
35 31 32 32 32 33 35 35 37 37 40 40 44 45 47 51 52 55
36 32 33 33 34 35 36 37 39 39 42 43 46 49 50 54 55
37 32 33 34 35 36 38 38 41 41 44 46 49 51 55
38 33 34 35 36 37 39 40 43 44 47 49 51 55
39 34 35 36 37 38 41 41 44 46 50 50 55
40 35 36 37 39 40 43 43 47 49 53 55
41 35 36 38 40 41 44 45 49 50 55
42 36 37 39 41 42 45 47 50 52 55
43 37 38 40 42 44 47 49 53 55
44 38 39 41 44 45 49 52 55
45 38 40 42 45 47 50 54 55
46 39 41 43 45 49 51 55
47 40 42 44 47 51 54 55
48 41 43 45 49 53 55
49 42 45 47 50 54 55
50 42 45 48 50 55
Tabla 14

Incremento de la Sensación Térmica debida al viento (Km/h)

TEMP. (º C) V < 12,5 12,5 < V < 21,5 21,5 < V < 36,0 36,0 < V < 50,0 > 50,0 Km/h
20 0 -1 -3 -4 -4
21 0 -1 -3 -4 -4
22 0 -1 -2 -3 -4
23 0 -1 -2 -3 -4
24 0 -1 -2 -3 -4
25 0 -1 -2 -3 -4
26 0 -1 -2 -3 -3
27 0 -1 -2 -3 -3
28 0 -1 -2 -3 -3
29 0 0 -1 -2 -3
30 0 0 -1 -2 -2
31 0 0 -1 -2 -2
32 0 0 -1 -1 -1
33 0 0 0 -1 -1
34 0 0 0 0 0
35 0 0 0 0 +1
36 0 0 0 +1 +1
37 0 0 0 +1 +2
38 0 0 0 +1 +2
39 0 0 +1 +2 +2
40 0 0 +1 +2 +3
41 0 0 +1 +2 +3
42 0 0 +1 +2 +3
43 0 0 +1 +2 +3
44 0 0 +1 +2 +3
45 0 0 +1 +2 +3
46 0 0 +1 +2 +3
47 0 0 +1 +2 +3
48 0 0 +1 +2 +3
49 0 0 +1 +2 +3
50 0 0 0 +2 +3

9.7.3.  Efectos provocados por el calor

En la Tabla 15, se muestra los efectos provocados por el calor en función de la sensación térmica.

Tabla 15

Efectos provocados por el calor

Categoría del peligro Sensación térmica ST (º C)

Síndrome provocado por el calor

IV EXTREMO PELIGRO ST >= 55 Golpe de calor, insolación inminente.
III PELIGRO
40 <=ST < 55 Insolación, golpe de calor, calambres. Muy posibles por exposición prolongada o actividad física.
II PRECAUCION EXTREMA 32<= ST < 40 Insolación, golpe de calor, calambres. Posibles por exposición prolongada o actividad física.
I PRECAUCION 27 <=ST < 32 Posible fatiga por exposición prolongada o actividad física.

Nota: los efectos sobre una persona pueden variar según la edad, el estado de salud y las características corporales

9.7.4. Sensación térmica por efecto del viento

En 1948 Paul Siple desarrolló una ecuación empírica válida para las regiones antárticas y denominó “WCI” al índice de enfriamiento por la acción del viento. Consideró para ello un litro de agua contenida en un recipiente cilíndrico a 33ºC. El valor índice propuesto, expresado en Kcal/m2 , establece la relación del calor perdido por el cilindro de agua en función de la temperatura ambiente y la velocidad del viento.

WCI = (10,45 + 10 V1/2– V ) (33 – Ta)

donde:

V = Velocidad del viento en m/s

Ta = Temperatura ambiente en ºC

Resulta práctico expresar la temperatura equivalente de enfriamiento producida por efecto del viento a partir del índice (WCI) mediante una fórmula sencilla:

Teq = -0,04544 (WCI) + 33

Reemplazando esta última la expresión primera, se obtiene:

Teq = -0,04544 [ (10,45 + V1/2– V) (33 – Ta)] + 33

A la Temperatura equivalente de enfriamiento por efecto del viento se la denomina “Sensación Térmica”. En la tabla siguiente  se muestran los valores de la misma y sus efectos sobre el cuerpo humano.

Fuente de este trabajo : Fices

Fuente gráficos de sensaciones térmicas: Protección civil

Interesante trabajo acerca de La comodidad térmica.

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3 comentarios para “Temperatura”

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: De carisgamba.com Las escalas de temperatura más comúnmente usadas son dos: Celsius y Fahrenheit. Con fines de aplicaciones físicas o en la experimentación, es posible hacer uso de una tercera escala llamada Kelvin o absoluta…..

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  2. irolis said

    que es columna y que es umedad

    porque se renplzan las columna

    Me gusta

  3. […] partir de la base que esto de la temperatura de sensación, o la sensación térmica si lo prefieren, no deja de ser algo subjetivo y que depende de cada persona. Todo lo contrario de […]

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