El Aire: Composición, Propiedades Físicas y Termodinámicas Esenciales
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El Aire: Composición y Propiedades Fundamentales
Se denomina aire a la mezcla homogénea de gases que constituye la atmósfera terrestre, la cual permanece alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta y es transparente en distancias cortas y medias.
Propiedades Físicas del Aire
Densidad
La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³. La densidad es una magnitud intensiva.
Viscosidad
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan cierto grado de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.
La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento. Se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. Generalmente se representa por la letra griega μ.
Se conoce también otra viscosidad, denominada viscosidad cinemática, y se representa por υ. Para calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido.
Calor Específico
El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad.
Coeficiente de Dilatación Adiabática
El coeficiente de dilatación adiabática es la razón entre la capacidad calorífica a presión constante (Cp) y la capacidad calorífica a volumen constante (Cv). A veces es también conocida como factor de expansión isotrópica y razón de calor específico, y se denota con la expresión γ o incluso κ. El símbolo empleado como kappa es el que aparece más frecuentemente en los libros de ingeniería química antiguos, y es por esta razón por la que se deduce que originariamente se empleaba este.
Temperaturas Caracterísitcas del Aire
Temperatura de Bulbo Seco o Temperatura Seca
La temperatura de bulbo seco o temperatura seca es la medida con un termómetro convencional de mercurio o similar cuyo bulbo se encuentra seco.
Temperatura de Bulbo Húmedo
La temperatura de bulbo húmedo es la medida con un termómetro de bulbo húmedo, que es un termómetro de mercurio que tiene el bulbo envuelto en un paño de algodón empapado de agua. Se emplea para medir la temperatura húmeda del aire. Al proporcionarle una corriente de aire, el agua se evapora más o menos rápidamente dependiendo de la humedad relativa del ambiente, enfriándose más cuanto menor sea esta, debido al calor latente de evaporación del agua. La corriente de aire puede darse mediante un pequeño ventilador.
Temperatura de Rocío
La temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina, cualquier tipo de nube o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.
Humedad del Aire
Humedad Absoluta
La humedad absoluta es la masa total de vapor de agua existente en el aire por unidad de volumen, y se expresa en gramos por metro cúbico de aire. La humedad atmosférica terrestre presenta grandes fluctuaciones temporales y espaciales.
Humedad Específica
La humedad específica mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire húmedo, y se expresa en gramos por kilogramo de aire (g/kg).
Humedad Relativa
La humedad relativa de una masa de aire es la relación entre la cantidad de vapor de agua que contiene y la que tendría si estuviera completamente saturada; así, cuanto más se aproxima el valor de la humedad relativa al 100%, más húmedo está.
Entalpía
La entalpía es la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno. La mayor utilidad de la entalpía se obtiene para analizar reacciones que incrementan el volumen del sistema cuando la presión se mantiene constante por contacto con el entorno, provocando que se realice un trabajo mecánico sobre el entorno y una pérdida de energía. E inversamente, en reacciones que causan una reducción en el volumen debido a que el entorno realiza un trabajo sobre el sistema y se produce un incremento en la energía interna del sistema.