Ecuación termodinámica de la energía

  Proceso adiabático

  Definición de un proceso adiabático

Si no existe un intercambio de energía entre una parcela de aire (seco) con el medio que la rodea, entonces dQ es igual a cero. Esto es lo que se conoce como proceso adiabático. La expansión de una parcela de aire (p*d > 0) da lugar a una disminución de la energía interna (CvdT < 0) y a un descenso de la temperatura. La compresión de una parcela de aire (p*d < 0) de lugar a un incremento de la energía interna y a un aumento de la temperatura.

En un proceso adiabático, una parcela de aire que asciende experimenta una disminución de la presión y por tanto se expande y enfría. De la misma forma, una parcela de aire que desciende experimenta un aumento de la presión, por lo que se contrae y calienta. Esto puede verse de forma ilustrativa en las figuras inferiores.


  Temperatura potencial

A partir de la primera ley de la termodinámica se obtiene que la variación de entropía de una parcela de aire es:


El movimiento de una parcela de aire es isentrópico, si la entropía de la parcela no cambia a lo largo del movimiento, es decir ds=0.
Integrando la primera ley de la termodinámica con ds=0 se obtiene la ecuación de Poisson:


De modo que es la temperatura que alcanzaría la parcela de aire si se moviera isentrópicamente hasta el nivel de presión de referencia ps (normalmente se utiliza un valor de 1000 hPa). A se la denomina temperatura potencial.

  Gradiente adiabático seco

La relación entre el gradiente adiabático de temperatura, , esto es la tasa de enfriamiento respecto a la altura, y la variación de la temperatura potencial respecto a la altura, puede expresarse como:


En una atmósfera donde la temperatura potencial permanezca constante respecto a la altura, el gradiente adiabático viene dado por:


El gradiente adiabático seco se mantiene aproximadamente constante en la baja atmósfera con una variación un 1 C cada 100 m.