Cambios de estado del agua
El agua existe en la atmósfera en tres estados: sólido (hielo), líquido (agua) y gas (vapor de agua). Los cambios entre estos estados implican la absorción o liberación de energía en forma de Calor Latente.
Procesos de Cambio de Fase
1. Procesos que Absorben Calor Latente
Estos procesos toman energía del entorno, enfriando el aire circundante.
- Fusión (Melting): Sólido $\rightarrow$ Líquido. (~80 cal/g)
- Evaporación (Evaporation): Líquido $\rightarrow$ Gas. (~590 cal/g)
- Sublimación (Sublimation): Sólido $\rightarrow$ Gas (directamente). (~680 cal/g)
2. Procesos que Liberan Calor Latente
Estos procesos liberan energía al entorno, calentando el aire circundante.
- Congelación (Freezing): Líquido $\rightarrow$ Sólido. (~80 cal/g)
- Condensación (Condensation): Gas $\rightarrow$ Líquido. (~590 cal/g)
- Deposición (Deposition): Gas $\rightarrow$ Sólido (directamente). (~680 cal/g)
- Nota: En meteorología (especialmente en EE.UU.), a veces se usa el término "Sublimación" también para el cambio de Gas a Sólido, aunque el término técnico correcto es Deposición.
Importancia del Calor Latente
La energía involucrada en la evaporación y condensación es enorme comparada con la de fusión/congelación.
- Motor de las Tormentas: Cuando el vapor de agua se condensa para formar nubes, libera una gran cantidad de calor latente. Este calor calienta el aire dentro de la nube, haciéndolo más ligero que el aire circundante, lo que fomenta el ascenso continuo (inestabilidad).
- Energía: Esta liberación de calor latente es la principal fuente de energía para el desarrollo de tormentas eléctricas (Thunderstorms) y huracanes.
Formación de Nubes
Para que se formen nubes, se necesitan tres ingredientes:
- Vapor de Agua: Humedad en el aire.
- Enfriamiento: El aire debe enfriarse hasta su punto de rocío (saturación).
- Núcleos de Condensación: Partículas microscópicas sólidas (polvo, sal, humo) sobre las cuales el vapor puede condensarse.
- Sin núcleos, el aire podría sobresaturarse (RH > 100%) sin formar nubes.
Gotas de Agua Sobrefundida (Supercooled Water Droplets - SCWD)
Son gotas de agua que permanecen en estado líquido a temperaturas por debajo de 0°C.
- Para congelarse, necesitan entrar en contacto con un núcleo de congelación o una superficie sólida (como un avión).
- En la atmósfera, hay muchas más gotas de agua que núcleos de congelación, por lo que el agua sobrefundida es muy común en las nubes entre 0°C y -15°C (e incluso hasta -40°C).
- Son la causa principal del engelamiento (icing) en las aeronaves.