Termodinámica y estabilidad · Última actualización: 2026-10-28

Flujo de calor latente: energía que viaja con el vapor: ejercicios cortos para subir de nivel

Ocho ejercicios propios permiten practicar flujo latente sin confundir energía, agua y temperatura. Son situaciones educativas independientes, no mediciones de estaciones o episodios históricos. Cada una conserva datos, operación y límite de la respuesta. Llamamos LE a la energía de fase transferida por superficie y tiempo, positiva cuando sale de superficie hacia aire. Usamos energía de vaporización aproximada L 2450000 J/kg cercana a 20°C y densidad del agua líquida 1000 kg/m³. Un kilogramo de agua por metro cuadrado equivale entonces a un milímetro. Antes de consultar la solución, anotar qué dato falta: reconocer una incógnita también forma parte del ejercicio.

1. De agua evaporada a potencia por superficie

Enunciado:0,12 kg se evaporan uniformemente sobre 6 m² durante 15 minutos. ¿Qué energía requiere la fase y cuál es LE medio? Solución: multiplicar masa por L da 294000 J. El tiempo son 900 s; repartir 294000 entre 6 y 900 da 54,44 W/m². La potencia total es 326,67 W, distinta del flujo por superficie. No sabemos cuántos grados cambia el material: faltan capacidad e intercambios restantes. Comprobación:54,44 por 6 y 900 recupera aproximadamente 294000 J. No dividir otra vez por área una masa que ya estuviera expresada por metro cuadrado. Todos los valores se prescribieron; no se ha medido evaporación real.

2. Dos periodos con distinta duración

Enunciado: LE 80 W/m² durante una hora y 200 durante media hora. ¿Cuál es la media de todo el intervalo y su agua equivalente? Solución:80 por 3600 más 200 por 1800 da 648000 J/m². Son 5400 s en total: media 120 W/m². Dividir energía entre L da 0,26449 kg/m², unos 0,26449 mm evaporados. La media simple de 80 y 200 sería 140 y asignaría igual peso a duraciones diferentes. No significa lluvia acumulada o evaporación instantánea constante. Comprobar sumando primero energía y tiempo, sin promediar imágenes sólo porque hay dos. El procedimiento conserva la ventana, no explica qué produjo el cambio de flujo.

3. Completar el presupuesto de una capa

Enunciado: una capa material recibe radiación neta 360 W/m², entrega calor sensible 90, conduce por su base 40 y almacena 30. ¿Qué LE conserva la cuenta? Solución:360−90−40−30=200 W/m² salientes. Durante una hora serían 0,29388 mm con nuestras constantes. Radiación positiva entrante; sensible, latente y conducción positivos salientes; almacenamiento positivo si aumenta contenido. No hemos calculado el flujo desde humedad del suelo ni demostrado disponibilidad de agua. Cambiar la frontera a una interfaz ideal sin masa cambia cómo se representa almacenamiento. No sumar otra pérdida de vaporización después de LE. Una cuenta completa necesita componentes definidos sobre área y periodo compatibles.

4. Reconocer condensación sin perder el signo

Enunciado: con nuestra convención, LE−24,5 W/m² durante 4000 s corresponde exclusivamente a condensación líquida. ¿Qué masa se deposita? Solución: energía−98000 J/m²; dividir entre L da−0,04 kg/m² de transferencia saliente. La deposición tiene magnitud 0,04 mm. El signo negativo indica entrada energética de fase respecto a la superficie bajo la definición declarada. No es evaporación negativa sin explicación, ni cantidad de niebla presente. No determina temperatura final, cobertura de rocío o distribución sobre hojas. El ejercicio impone proceso líquido-vapor: si hubiera hielo necesitaríamos declarar otra energía de transición y no reutilizar silenciosamente esta conversión.

5. Traducir una acumulación de un producto

Enunciado: un valor educativo de slhf de ECMWF es−1764000 J/m² integrado durante 7200 s conocidos. ¿Cuál es la media y su equivalente evaporado? Su ficha define positivo descendente. Solución:−245 W/m² en esa convención,245 salientes con la nuestra; durante dos horas equivale a 0,72 mm evaporados. No se descargó un archivo real. Si faltara la duración, no podríamos dar la media. La cadencia de un mapa no reemplaza metadatos del periodo, y las reglas de acumulación dependen del producto. Antes de comparar con otro campo conservar nombre, unidad, dirección y ventana, sin asumir que todos usan el mismo signo.

6. Lo que un perfil permite y lo que falta

Enunciado: alturas 0/800/1600 m, temperaturas 25/20/17°C y puntos de rocío 18/13/4°C. ¿Se obtiene LE? Solución: no; separaciones entre temperatura y rocío 7/7/13°C describen parte del estado. Con ambas temperaturas y una referencia de saturación podríamos estimar humedad relativa. Para vapor por masa seca necesitaríamos además presión. Ninguna de esas conversiones da automáticamente transporte de vapor por segundo. NWS explica que un radiosondeo observa el estado y sigue una trayectoria móvil. No hemos procesado uno real. Para LE haría falta un método de intercambio y sus entradas, o mediciones adecuadas de transporte. No sustituir lo desconocido por cero.

7. Separar entrada, salida y almacenamiento de vapor

Enunciado: columna ideal con masa seca fija 800 kg/m², sin flujos laterales ni cambios de fase. Entra vapor por base a 0,00006 kg/(m²·s) y sale por arriba a 0,00002 durante 2000 s. Solución: diferencia 0,00004 por 2000 suma 0,08 kg/m² de vapor. El promedio de vapor por masa seca aumenta 0,1 g/kg seco. Las tasas equivalen a 147 y 49 W/m² de transporte de energía de fase con L fija. No son temperatura o humedad relativa de cada altura. La columna no es una observación. Mantener masa seca y condiciones declaradas permite conservar agua sin inventar mezcla vertical uniforme o respuesta térmica.

8. Un residuo que no elige al culpable

Enunciado: estimaciones educativas Rn 320, sensible 70, latente 180, conducción 30 y almacenamiento 15 W/m². ¿Cierra el presupuesto anterior? Solución:320−70−180−30−15=25 W/m² sin explicar. Asignar LE 205 cerraría la suma, pero no demostraría que ésa sea una corrección válida. Revisar compatibilidad de periodos, área, frontera, procesos y calidad de cada entrada. No campaña instrumental auditada. Cierre significa igualdad del presupuesto, no garantía de que cada componente sea correcto. Los errores pueden compensarse. Una respuesta completa conserva la diferencia y propone qué información permitiría contrastar una causa, sin borrar el dato que necesita explicación.

9. Diccionario y autoevaluación

Energía es cantidad transferida; potencia energía por segundo; flujo potencia por superficie; integral suma temporal; almacenamiento cambio de contenido. L es energía por masa que cambia de fase. Revisar en cada ejercicio unidades, segundos, superficie y signo antes de decimales. Luego distinguir resultado calculado de consecuencia desconocida. Si cambia L, también cambia la conversión hídrica. Repetir con una aproximación sólo sirve si se declara y compara, no si se trata como constante universal. Estos ocho casos no forman un día observado ni una previsión. La evaluación valora relaciones y condiciones, además de acertar la cifra final.

10. Resumen y claves finales

Multiplicar masa por L obtiene energía de fase; integrar LE obtiene energía por área; dividir por duración obtiene media temporal. Una capa puede almacenar y un perfil de estado no mide por sí solo transporte. El signo requiere convención y el residuo necesita explicación independiente. Resolver bien significa conservar esas referencias y reconocer los datos ausentes antes de atribuir temperatura, lluvia o calidad instrumental. Los ejercicios pasan de la conversión sencilla al diagnóstico limitado, manteniendo siempre qué se sabe y cómo podría comprobarse.

Fuentes y lecturas recomendadas

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