Termodinámica y estabilidad · Última actualización: 2026-10-16

Proceso Bergeron: cómo el hielo gana la partida en nubes mixtas: ejercicios cortos para subir de nivel

Resolver ejercicios sobre Bergeron consiste en conservar ruta, referencia y balance, sin convertir una cuenta en toda la nube. El mecanismo puede transferir agua de gotas superenfriadas a hielo mediante vapor bajo condiciones compatibles. Ocho ejercicios originales tienen datos, solución y límite. Son educativos, sin observación o previsión atribuida. Las comparaciones prescriben fases puras, interfaces planas, preexistentes y a temperatura común con el aire. Los incrementos son elegidos, sin cinética o equilibrio completos. Cada ejercicio es independiente salvo relación expresamente indicada. Antes de leer la solución, identifica qué pregunta responde y qué entrada no entrega el enunciado.

1. Localiza una condición en el sondeo

Esquema simple del sondeo: 950 hPa: T=−2 °C, rocío líquido=−3 °C, fase? → 850 hPa: T=−8 °C, rocío líquido≈−8,631043 °C, líquido e hielo conocidos → 700 hPa: T=−16 °C, humedad?, hielo conocido/líquido? → 500 hPa: T=−28 °C, humedad y fase?.

Pregunta: ¿qué nivel permite ensayar Bergeron con datos completos de fases? Solución: 850, donde nuestro vapor 320 Pa queda entre referencia de hielo≈310,169 y líquida≈335,983. Es potencial inicial compatible, no masa o tiempo calculados. Los demás puntos conservan huecos, sin rellenar alturas o estructura intermedia. El perfil es propio, no un sondeo observado.

2. Comprueba dos porcentajes del mismo vapor

Usa sólo el estado de 850. Pregunta: ¿es contradictorio obtener humedad líquida inferior al 100 % y respecto al hielo superior? Solución:320/335,982892×100≈95,242945 % y 320/310,169466×100≈103,169407 %. Cambia denominador, no vapor. La comparación requiere superficie y temperatura declaradas; no mide cantidad de gotas. Si faltara hielo presente, la humedad no lo inventaría. Tampoco da rapidez de intercambio. La respuesta conserva una condición inicial bajo hipótesis, sin convertir un porcentaje en proceso completo. El control permite detectar un error de referencia antes de cambiar datos para hacer coincidir artificialmente ambos porcentajes.

3. Calcula una transferencia de capa

Capa propia homogénea e independiente: 80 kg secos/m², líquido 0,0015 e hielo 0,00025 kg/kg seco. Se prescriben evaporación y deposición iguales 0,00025 kg/kg seco. Pregunta: ¿qué reservas quedan? Solución: líquido inicial 0,12, hielo 0,02 kg/m²; cada transferencia 0,02. Final líquido 0,10 e hielo 0,04, total 0,14 conservado; vapor sin cambio neto. La masa seca y uniformidad son entradas, no se deducen del punto 850. No se ha calculado energía o duración. El ejercicio convierte composición en columna con denominador compatible y evita confundir el incremento elegido con una cantidad obtenida automáticamente desde la humedad.

4. Incluye ambas contribuciones de energía

Control propio independiente: evaporación 0,0003 y deposición 0,0002 kg/kg seco. Calores constantes 2500000 y 2834000 J/kg. Pregunta: ¿cuál es el saldo de esas fases? Solución: deposición libera 566,8 J/kg seco, evaporación requiere 750; neto−183,2. Vapor gana 0,0001, líquido pierde 0,0003 e hielo gana 0,0002; suma de agua conservada. No hay temperatura final o equilibrio resueltos. Un término de deposición positivo no determina el conjunto. La solución conserva absorción y liberación antes de interpretar signo, sin atribuirlo a toda evolución de una nube abierta o a una velocidad vertical no calculada.

5. Distingue una contribución térmica de un estado final

Retoma sólo la cantidad igual del ejercicio 3:0,00025 kg/kg seco evaporada y depositada. Con calores anteriores, contribución neta 83,5 J/kg seco. Se elige capacidad efectiva constante 1004 J/(kg seco·K). Pregunta: ¿qué cambio térmico parcial equivale a ese saldo en la aproximación? Solución:83,5/1004≈0,083167 K. No es temperatura final de la capa: no se han resuelto otros términos, evolución de referencias o equilibrio. La división relaciona dos cantidades elegidas sin cerrar la trayectoria. No se añade ese valor al sondeo como si fuera una observación o un resultado dinámico completo.

6. Cambia denominador sin cambiar reserva

Estado propio independiente por kg seco: vapor 0,002, líquido 0,0015, hielo 0,00025 kg, sin otras categorías de agua. Masa total por kg seco 1,00375. Pregunta: ¿cuál es la fracción líquida por masa total? Solución:0,0015/1,00375≈0,001494396015 kg/kg total. Con 80 kg secos/m², masa húmeda total 80,3 kg/m²; multiplicar esa fracción por 80,3 devuelve 0,12 kg/m². Igual reserva, distinto denominador. No es composición recuperada del nivel 850. La definición clwc de ECMWF usa total húmedo; el ejercicio conserva ese contrato antes de combinar variables. Omitir condensados del denominador daría una conversión diferente.

7. Cierra un sistema abierto

Control propio: líquido inicial 0,06 e hielo 0,01 kg/m²; entrada líquida 0,01, evaporación 0,02, deposición 0,02, salida de hielo 0,005. Pregunta: ¿qué cambia? Solución: líquido 0,05, hielo 0,025, vapor neto igual. Condensado total 0,07→0,075, incremento 0,005 igual a entrada menos salida. No hay desaparición material ficticia: parte se exporta y otra se incorpora. Cantidades son prescritas, sin periodo, energía o cinética resueltos. La respuesta no atribuye todo cambio a proceso interno ni deduce una nube cerrada de un inventario parcial. Antes de interpretarlo en datos reales hay que recuperar los límites y flujos del sistema observado.

8. Conserva una respuesta ambigua

Control propio a −8 °C, ambas fases presentes y vapor 315±10 Pa. Pregunta: ¿queda identificado el sentido de intercambio del hielo para todos los valores permitidos? Solución: intervalo 305–325 cruza nuestra referencia de hielo 310,169 Pa y permanece bajo la líquida 335,983. Para líquido mantiene potencial evaporativo; para hielo no resuelve un signo único. Es intervalo educativo, no probabilidad o error instrumental observado. No se elige 315 solo porque sugiera deposición. Hace falta reducir incertidumbre o añadir información compatible. Ambigüedad no es intercambio cero ni autorización para seleccionar el extremo que confirme la explicación esperada.

9. Cómo revisar tus soluciones

Comprueba primero variable, unidad y denominador. Conserva fases conocidas y desconocidas. Distingue referencia, reserva, transferencia y tasa. Cierra agua antes de energía; identifica qué términos quedaron fuera. Para temperatura final o duración necesitas más que un saldo. Los ejercicios comparten una idea: una cuenta puede estar bien y responder sólo una parte de la pregunta. Una solución útil indica resultado y límite, sin añadir una trayectoria o dato que el enunciado no proporciona.

10. Errores comunes y unidades

hPa no es altura fija. HR necesita referencia. r kg/kg seco no es q total. kg/m² no es tasa. J/kg seco dividido por J/(kg seco·K) da K, sin cerrar equilibrio. Intervalo que cruza una referencia no se resuelve redondeando. Desconocido no es cero.

Fuentes y lecturas recomendadas

J+A♾️ · Artículo revisado y ampliado en WikiMeteo.es