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

Flujo de calor sensible: energía que viaja con la temperatura: ejercicios cortos para subir de nivel

Ocho ejercicios propios permiten practicar sensible pasando de una cuenta sencilla a una interpretación con límites. H es energía térmica transferida por superficie y tiempo, aquí positiva desde superficie hacia aire, en W/m². Se distingue de energía de fase. Los ejercicios son educativos e independientes: no se han procesado estaciones, sondeos o archivos reales. Cada solución conserva entradas, unidad y alcance, sin presentar una contribución térmica como temperatura final prevista. Antes de mirar resultados, escribir qué cantidad se pide y qué dato permite obtenerla. Si algo falta, reconocerlo es parte de la solución y no un error que deba ocultarse con cero.

1. Potencia y energía total

Enunciado: H 150 W/m² uniforme sobre 8 m² durante 20 minutos. ¿Qué potencia total y energía se transfieren? Solución:150 por 8 da 1200 W. Veinte minutos son 1200 s; energía 1440000 J, o 1,44 MJ. No se obtiene temperatura del aire. Comprobación: dividir energía entre área y segundos recupera 150. La uniformidad y constancia están prescritas, sin observaciones de una parcela. Si la entrada fuera potencia total en W, no habría que multiplicar otra vez por área. Conservar denominadores antes de operar evita que una cuenta exacta responda a una pregunta diferente sobre cantidad total o tasa por superficie.

2. Media de dos tramos

Enunciado: H 200 W/m² durante 15 minutos y 80 durante 30. ¿Cuál es la media del intervalo? Solución:200 por 900 más 80 por 1800 da 324000 J/m². Tiempo total 2700 s; media 120 W/m². El promedio simple 140 da igual peso a duraciones distintas. Los tramos son consecutivos y no se solapan. No temperatura o causa del cambio calculadas. La comprobación 120 por 2700 recupera energía. Antes de sumar datos de otra fuente, verificar si son tasas, medias o acumulaciones; no todas admiten la misma operación. La media conserva transferencia del periodo, sin describir cada instante dentro de esos 45 minutos.

3. Estimación con contraste y viento

Enunciado: densidad 1,2 kg/m³, capacidad específica 1000 J/(kg·K), coeficiente de transferencia 0,004, viento 6 m/s, superficie 28°C y aire próximo 23°C. Una aproximación para ese régimen combina todos esos factores con diferencia 5 K. Solución: H 144 W/m² salientes. El coeficiente es una entrada prescrita, sin valor universal. La diferencia térmica aproxima formulación a alturas próximas bajo condiciones con viento. La cuenta no demuestra qué intercambia una parcela real. Para ello habría que conservar alturas, rugosidad y estabilidad apropiadas. Una lectura de temperatura del aire sola no completaría las entradas ni sustituiría la piel del material.

4. Completar el balance de una capa

Enunciado: capa material con radiación neta entrante 400, latente saliente 230, conducción por base 60 y almacenamiento 40 W/m². ¿Qué H conserva la cuenta? Solución:400−230−60−40=70 W/m² salientes. La capa tiene espesor y puede aumentar contenido. Una interfaz ideal sin masa es otra frontera; no quitar almacenamiento sólo para simplificar. Tampoco sumar una pérdida evaporativa ya incluida en latente. La conservación completa una incógnita con los demás componentes dados, sin demostrar disponibilidad de agua o parámetros de intercambio. Para comparar un campo real se necesitan mismo periodo y área, además de definición coherente de cada término.

5. Transporte que conserva la relación conjunta

Enunciado: cuatro estados de igual duración tienen desviaciones verticales−0,6/−0,2/+0,2/+0,6 m/s y desviaciones de temperatura potencial−0,3/−0,1/+0,1/+0,3 K, emparejadas en ese orden. Solución: promedios individuales 0; promedio de productos 0,1 K·m/s. Con densidad 1,2 y capacidad 1000, aproximación H 120 W/m². Temperatura potencial compara aire a presión común. No es una medición instrumental completa. El ejercicio muestra por qué la coincidencia de movimientos y anomalías puede transportar energía sin ascenso medio. Una observación real necesita sincronización, respuesta y correcciones. Multiplicar sólo los promedios borraría información que define el intercambio en este control ideal.

6. Sondeo sin flujo recuperado

Enunciado: presiones 1000/950/900 hPa y temperaturas 23/19/15°C. ¿Qué temperaturas potenciales secas corresponden y se obtiene H? Con referencia 1000 hPa y exponente aproximado 0,286, solución 296,15/296,47/296,96 K. La fórmula usa temperatura absoluta. H sigue desconocido: estado y transporte son informaciones diferentes. NWS describe radiosondas que observan variables mientras siguen trayectoria móvil. Los niveles no son etapas de una parcela seguida. No hemos procesado un sondeo real. Para obtener intercambio se necesita método e información adicional, sin convertir una pendiente o una variación de presión en una medición de transferencia superficial.

7. Un campo integrado con signo declarado

Enunciado: control educativo sshf de ECMWF−900000 J/m² durante 2,5 horas conocidas. ¿Cuál es H medio con nuestra referencia? Su ficha 146 usa positivo descendente. Solución:9000 s; media−100 W/m² en el producto y H 100 saliente. No cantidad de condensación o temperatura negativa. La duración es entrada del ejercicio, sin regla inferida para toda descarga.235033 avg_ishf ya figura en W/m² como medio, por lo que no requiere otra división. Su periodo y dirección específicos se contrastan en producto concreto. Antes de comparar, conservar identidad, unidad, ventana y referencia del signo.

8. Contribución térmica de una capa seca

Enunciado: H 120 entra por base y 30 sale por techo, masa 400 kg/m², capacidad efectiva prescrita 1000 J/(kg·K), duración 2400 s. Sin otros términos y con aproximación uniforme, solución: diferencia 90 aporta 216000 J/m² y cambio+0,54 K. Es contribución parcial, sin evolución observada. Si faltara el flujo superior, no podríamos completar la misma respuesta fijándolo a cero. Radiación, transporte horizontal y expansión se conservarían en una situación real cuando correspondan. La capacidad y masa son condiciones del control. El resultado explica cómo pasar de intercambio a respuesta sin atribuir a H superficial solo toda temperatura de columna.

9. Mini checklist de interpretación rápida

¿Se pide energía, potencia, flujo o temperatura? ¿Área y duración están claras? ¿Cada entrada conserva signo y periodo? ¿El promedio pesa bien los tramos? ¿Se conoce frontera y almacenamiento? ¿El sondeo aporta estado o transporte? ¿Hay términos desconocidos? ¿El resultado es una conversión, una estimación o una contribución parcial? La revisión conserva también el método antes de trasladar una cifra a una superficie real.

10. Glosario y claves finales

Integral suma energía durante tiempo; media pondera duración; covariación conserva productos de anomalías; almacenamiento cambia contenido; temperatura potencial refiere estado a presión común. Resolver bien consiste en mantener esas relaciones y los datos pendientes. Los ocho ejercicios no forman un episodio. Un número correcto es útil cuando responde a la pregunta definida y conserva las condiciones bajo las que puede interpretarse.

Fuentes y lecturas recomendadas

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