Termodinámica y estabilidad · Última actualización: 2026-10-15

Clausius-Clapeyron: por qué el calor dispara la humedad posible: ejercicios cortos para subir de nivel

Estos ejercicios ayudan a distinguir la referencia de equilibrio del vapor que realmente existe. Todas las situaciones son educativas y originales: no representan una estación, un sondeo observado ni una predicción. Para repetir las cifras usamos una curva de gas ideal y calor latente constante. En ella, la presión de equilibrio sobre agua líquida vale aproximadamente 23,65 hPa a 20 °C y 32,24 hPa a 25 °C. Los números se redondean para explicar. Antes de calcular, identifica qué dato cambia y cuál permanece; después comprueba si tu conclusión habla de presión, porcentaje o masa.

1. Comparar dos temperaturas sin añadir agua

Pregunta. La presión de equilibrio pasa de 23,65 a 32,24 hPa. ¿Cuánto aumenta y cuánta agua se ha evaporado? Solución. Divide 32,24 entre 23,65: el factor es aproximadamente 1,363, un aumento cercano al 36,33 %. Esa cuenta describe una referencia térmica. No permite calcular agua evaporada, porque no se ha dado agua disponible ni un proceso de intercambio. Si respondiste «ha aumentado 36,33 % el vapor real», añadiste una condición ausente. El ejercicio puede resolverse aunque la humedad efectiva permanezca desconocida, conservando esa ausencia de información. Más temperatura cambia la referencia; el contenido efectivo necesita su propio dato.

2. Calentar una mezcla con las mismas masas

Pregunta. A 20 °C hay 20 hPa de vapor. Se calienta a 25 °C manteniendo presión total y masas seca y de vapor, sin gotas: ¿qué ocurre con la HR? Solución. La mezcla se expande y conserva esa presión de vapor. La HR baja aproximadamente 84,57→62,04 %. Se calcula dividiendo los 20 hPa por la referencia correspondiente y multiplicando por cien. No desaparece agua. Hemos impuesto condiciones de un modelo; no afirmamos que cualquier tarde real evolucione así. Si aparecen evaporación o transporte, deben contabilizarse antes de repetir esta interpretación. La energía necesaria para calentar tampoco sale de la comparación de presiones.

3. Mantener el mismo porcentaje al calentarse

Pregunta. Compara estados a 20 y 25 °C, ambos con 50 % de HR líquida y 1000 hPa de presión total. ¿Tienen el mismo vapor? Solución. Sus presiones de vapor son aproximadamente 11,82 y 16,12 hPa: la segunda es 36,33 % mayor. El mismo porcentaje usa una referencia diferente. No hemos explicado cómo se pasa entre ambos estados; para hacerlo hace falta un aporte o redistribución de agua y su balance. Compara este resultado con el ejercicio anterior: allí se conservaba vapor, aquí se ha impuesto conservar HR. Son condiciones distintas, y reconocerlo vale más que memorizar un porcentaje de aumento por grado.

4. Revisar una regla de bolsillo

Pregunta. ¿Sirve multiplicar por 1,06 cinco veces para ir de 20 a 25 °C? Solución. Esa regla produce 1,338, frente a 1,363 de nuestra curva. Subestima el factor aproximadamente 1,84 % respecto al resultado de la curva. Puede orientar si ese margen es aceptable, pero no es igualdad exacta. Tampoco se suman cinco porcentajes como si todos se refirieran a la misma base. El error calculado pertenece a esta comparación matemática; no es la incertidumbre de una estación ni una garantía sobre otra fórmula. Una regla práctica se conserva junto con el intervalo donde la has comprobado.

5. Comparar líquido y hielo sin cambiar vapor

Pregunta. A−8 °C, con 3,20 hPa de vapor, obtienes 95,24 % respecto al líquido y 103,07 % respecto al hielo. ¿Hay contradicción? Solución. No: se comparan referencias distintas. En nuestra aproximación valen 3,360 y 3,105 hPa, respectivamente. El vapor efectivo es el mismo en ambas divisiones. No recortes automáticamente el segundo resultado a cien ni deduzcas una cantidad de cristales. La presencia y evolución de partículas necesita más información. Para explicar el resultado, di siempre «respecto a líquido» o «respecto a hielo»; cambiar una etiqueta sin aclararlo puede parecer un cambio de humedad que no ha ocurrido.

6. Añadir presión total a la pregunta de masa

Pregunta. A 20 °C, dos estados en equilibrio líquido tienen 1000 y 800 hPa de presión total. ¿Comparten los mismos gramos de vapor por kilogramo seco? Solución. Comparten la referencia 23,65 hPa, pero las razones de mezcla son aproximadamente 15,07 y 18,95 g/kg seco. La presión total entra en esa conversión. No confundas esa masa por masa seca con gramos por metro cúbico ni con HR. Tampoco se trata de una parcela que haya ascendido conservando todas sus propiedades: son dos estados comparados. La pregunta queda bien planteada cuando temperatura, presión y denominador acompañan al número de humedad.

7. Identificar un balance de agua

Pregunta. Con 1 kg seco y 14 g de agua total, inicialmente como vapor a 20 °C y 1000 hPa, impón 15 °C y la misma presión, reteniendo líquido. ¿Cuál sería el reparto de equilibrio? Solución. Aproximadamente 10,86 g de vapor y 3,14 g de líquido. El agua total sigue siendo 14 g. Esa es una cuenta final bajo condiciones impuestas; no describe un enfriamiento libre. La condensación tendría un término latente cercano a 7,85 kJ con nuestra constante. Para explicar cómo se alcanza el estado hay que cerrar energía y trabajo. Obtener una masa condensada no equivale a predecir lluvia en superficie.

8. Detectar una pregunta sin solución única

Pregunta. Solo sabes que una región se calentará 2 °C. ¿Cuántos milímetros más lloverán mañana? Solución. No puede calcularse con esos datos. Incluso si estimas un cambio de equilibrio, faltan humedad efectiva, transporte, movimientos, partículas y evolución del episodio. Responder «dato insuficiente» es una solución física correcta. Tampoco un porcentaje de vapor se convierte en milímetros sin geometría y proceso definidos. El ejercicio comprueba si conservas la pregunta original: una relación térmica de equilibrio ayuda a organizar el problema, pero cada resultado adicional necesita información apropiada.

9. Corregirse con un orden sencillo

Revisa primero variable y unidades; después temperatura y fase; por último, condiciones conservadas. Si obtienes una cifra diferente, localiza la operación que la produce. Un porcentaje relativo usa una base, una masa exige denominador y una trayectoria requiere balances. No cambies simultáneamente varias entradas para forzar el resultado esperado. Mantener datos ausentes explícitos también forma parte de una resolución completa.

10. Qué significa subir de nivel

Entender estos ejercicios consiste en poder explicar por qué dos preguntas parecidas tienen respuestas distintas. Antes de utilizar una cuenta en una situación real, conserva su condición de ejemplo y consulta las observaciones pertinentes. Una cifra reproducible tiene valor cuando su significado y sus límites quedan tan claros como el cálculo.

Fuentes y lecturas recomendadas

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