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

Saturación: cuándo el aire ya no acepta más vapor: ejercicios cortos para subir de nivel

Ocho ejercicios originales permiten practicar saturación sin perder unidades o referencias. Se compara vapor actual con equilibrio respecto a una fase, no con una capacidad rígida del aire. Cada solución explica qué se ha calculado y qué información falta para concluir nube o lluvia. Los números son educativos y usan gas ideal con propiedades constantes; el perfil y las muestras no son observaciones.

1. Convertir entradas y reconocer el estado

Problema. Presión total 1000 hPa, temperatura 20 °C y presión de vapor 20 hPa. Convierte para una función que pide Pa y kelvin. Nuestra referencia de equilibrio líquido a esa temperatura es≈2364,811 Pa. ¿Qué humedad relativa resulta y cómo se compara con equilibrio?

Solución 1.1000 hPa=100000 Pa;20 °C=293,15 K;20 hPa=2000 Pa. Dividir 2000 entre 2364,811 y multiplicar por cien da≈84,573 %. Se está por debajo del equilibrio líquido de referencia. La presión total no ocupa el lugar de la presión de vapor en esa división. El resultado no describe hielo o cantidad de gotas; la cuenta conserva variable, unidad y fase antes de interpretar el porcentaje.

2. Repartir agua sin perder masa

Problema. Un sistema tiene 1 kg de aire seco y 16 g de agua total. Se mantiene a 20 °C y 1000 hPa, con líquido retenido. La referencia líquida propia admite como vapor equilibrado≈15,06524 g por kilogramo seco. Calcula vapor y líquido, distinguiendo partición y evolución.

Solución 2. Quedan≈15,06524 g de vapor y≈0,93476 g de líquido; la suma cierra 16 g. No se añaden ambos como si fueran dos reservas independientes de 16 g. Se impusieron temperatura y presión: el ejemplo no calcula calor intercambiado o tiempo de ajuste. La masa de líquido tampoco es una cantidad de lluvia que vaya a recoger automáticamente un pluviómetro.

3. Comprobar si dos porcentajes son idénticos

Problema. Para el estado del ejercicio 1, nuestra razón actual es≈12,69374 g/kg secos y la saturada≈15,06524 g/kg secos. Divide ambas y expresa en porcentaje. Compara con HR obtenida a partir de presiones. ¿Una diferencia prueba error de sensor?

Solución 3. El cociente de masas multiplicado por cien≈84,25851 %, frente a HR≈84,57334 %. No son idénticos en general: convertir presiones a razones de masa cambia la comparación y necesita una relación completa. El residual no demuestra fallo instrumental ni sirve como precisión de una estación. Antes de cotejar dos productos se identifica qué fórmula y denominador utiliza cada uno, sin imponer igualdad porque las cifras parezcan cercanas.

4. Mantener el mismo vapor al cambiar referencia

Problema. T=−10 °C, vapor 280 Pa. Las curvas propias dan equilibrio líquido≈287,66155 Pa y de hielo≈260,42221 Pa. Calcula ambas humedades relativas y explica si los resultados se contradicen. Conserva el numerador para comparar exactamente el mismo estado.

Solución 4. Respecto a líquido≈97,33661 %; respecto a hielo≈107,51771 %. El vapor queda bajo una referencia y sobre la otra. No son dos masas de agua diferentes ni prueba de cristales observados. Tampoco se cambia un rocío líquido por temperatura de escarcha sin recuperar vapor con la relación correcta. La comparación necesita fase y calidad antes de declarar imposible un porcentaje superior a cien o atribuirle crecimiento de hielo.

5. Leer un perfil por capas

Problema. Perfil educativo con presión, temperatura y rocío líquido:1000 hPa/25 °C/18 °C;925/18/15;850/10/10;800/5/−5. Calcula HR por nivel con la misma referencia y localiza equilibrio. Los puntos no son una trayectoria de parcela ni tienen alturas observadas.

Solución 5. HR líquida≈64,60798;82,38960;100 y 48,36991 %, respectivamente. La capa 850 hPa coincide con equilibrio bajo nuestra función;800 hPa conserva otro estado. No se mezclan temperatura de una fila y rocío de otra. Una capa saturada no determina espesor nuboso o lluvia superficial, y la separación entre curvas no representa el mismo porcentaje a cualquier temperatura. La solución identifica estados del perfil sin añadir partículas o evolución no calculadas.

6. Comparar dos formas de promediar

Problema. Cuatro muestras propias, con el mismo peso: T=[20;20;30;30] °C y rocío líquido=[0;0;30;30] °C. Compara media de sus HR con HR calculada desde temperatura y rocío medios. Explica por qué no basta con utilizar cualquier media disponible.

Solución 6. Las dos primeras muestras dan HR≈25,84561 % y las otras 100 %. Media de HR≈62,92281 %. Temperatura media 25 °C y rocío medio 15 °C producen≈53,23026 %. La transformación no lineal y el promedio no se intercambian como si fueran la misma operación. No son datos de un producto real. Conservar qué se promedió evita interpretar una cifra derivada de medias como humedad media exacta de las cuatro muestras.

7. Pasar de volumen a masa de vapor

Problema. El gas educativo de 20 °C y e=2000 Pa ocupa uniformemente 2 m³. La relación ideal propia da densidad de vapor≈0,01478320 kg/m³. Calcula masa de vapor y expresa la densidad en gramos por metro cúbico. ¿Es la misma unidad que gramos por kilogramo seco?

Solución 7. Densidad≈14,78320 g/m³; masa en 2 m³≈29,56640 g. No son 14,78320 g/kg. La cuenta conserva volumen y estado uniformes, sin introducir una transferencia de agua al cambiar unidad. Comparar con masa por kilogramo exige recuperar denominador y condiciones, no copiar el mismo número. Tampoco se identifica densidad de vapor con densidad total del aire, que incluye su componente seco.

8. Conservar un intervalo cerca de equilibrio

Problema. A−10 °C exactos, vapor entre 270 y 290 Pa. Nuestra presión de equilibrio líquido≈287,66155 Pa. Calcula extremos de HR y decide si todo el intervalo corresponde al mismo lado del equilibrio. Distingue sensibilidad de este ensayo y precisión de una estación.

Solución 8. HR líquida entre≈93,86030 y 100,81292 %. La banda cruza 100 %, por lo que no tiene condición única. No es incertidumbre instrumental medida ni probabilidad de nube. Una T incierta necesitaría incorporarse. Si falta una entrada húmeda válida, el cálculo conserva desconocido en vez de cero. El intervalo describe el estado del vapor bajo hipótesis fijadas, sin entregar por sí solo partículas, visibilidad o precipitación.

9. Mini checklist para revisar la solución

  • Convierte unidades antes de operar.
  • Identifica fase, nivel y estado.
  • Conserva denominador de presión, masa o volumen.
  • Separa promedio y transformación.
  • Comprueba cierres de masa e intervalos.
  • Declara qué datos faltan para concluir un fenómeno.

10. Qué significa resolver el ejercicio

Una respuesta completa conserva número, unidad e interpretación. Los ocho ejercicios permiten comprobar referencias y balances sin convertir un cálculo educativo en observación o en una explicación de todo el tiempo atmosférico.

Fuentes y lecturas recomendadas

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