Estelas de vapor = senderos de condensación .
A cualquier temperatura y presión, el agua solo puede tomar una cantidad finita de humedad, esto se mide como porcentaje de humedad relativa % HR . Si se excede este límite, es decir, HR> 100%, el exceso de humedad se condensará en pequeñas gotas de agua. Cuanto menor es la presión y la temperatura, menos humedad puede contener el aire en una solución gaseosa.
Este proceso se ve fácilmente en la creación de cúmulos: a medida que una burbuja / columna de aire caliente (térmica) se eleva a la atmósfera, debido a la convección, se expandirá gradualmente y se enfriará adiabáticamente debido a esta expansión (ley de los gases ideales). A medida que se enfría y se expande, la humedad relativa de esta masa de aire aumenta gradualmente hasta alcanzar la saturación (HR 100%). Después de este punto, la columna de aire caliente se hará visible como una nube de cúmulos debido a la formación, debido a la condensación, de las pequeñas gotas de agua que forman la nube.
- ¿Cuál es la altura más alta que un pequeño avión o helicóptero podría volar y aún ser visible desde el suelo sin instrumentos?
- ¿Cómo es el Lockheed Martin F-35 Lightening II superior a otros aviones de combate y qué defectos de diseño tiene?
- ¿Algún fabricante de aviones alguna vez consideró construir un tri-jet con el tercer motor debajo del fuselaje en lugar de en la parte superior? Eso parece mucho más fácil que pasar líneas de control hidráulico a través de la cápsula del motor para el estabilizador vertical.
- ¿Qué son los hangares de aviones?
- ¿Cuál es el significado del avión Jaguar DARIN III en el escuadrón de la IAF?
Verá pájaros de oración, planeadores y planeadores usan estas corrientes debajo de tales nubes.
Ahora, ¿cómo se conecta esto con las estelas de vapor?
Hay dos tipos de posibles estelas, la primera causada por los motores y la segunda por vórtices.
Estelas de motor
Los motores queman combustibles fósiles. Los turboventiladores utilizados en los aviones modernos queman grandes cantidades de combustible para aviones (queroseno) , para un 747 esto sería aproximadamente 4 litros por segundo (1 gal / seg). La reacción química que ocurre durante la combustión es:
C12H24 + O2 = CO2 + H2O
Si equilibramos esta reacción obtenemos
C12H24 + 18O2 = 12CO2 + 12H2O
A medida que tomamos el oxígeno del aire, podemos crear 1.3 gramos de agua y 3 gramos de CO2 por cada gramo de combustible para aviones quemado . ¡Entonces, para el 747 anterior, sería aproximadamente 4 litros de agua por segundo!
Ahora, en el suelo, el aire podría estar seco y lo suficientemente cálido como para aceptar una cantidad tan enorme de agua sin exceder el 100% de HR. Esto se ve facilitado por el hecho de que el aire sale del motor a unos 600–800 grados Celsius y más.
Sin embargo, si el avión vuela a gran altitud (o en un aire muy húmedo), el aire circundante alcanzará la saturación tan pronto como el aire que salió de los motores se expanda y se enfríe formando una lata tubular de pequeñas gotas de agua, también conocida como estela . El hecho de que el aire que salió de los motores primero se expanda y se enfríe es la razón por la cual las estelas no comienzan inmediatamente detrás de los motores, sino que dejan un espacio de varios metros detrás de los motores.
Esto de ninguna manera se limita a los motores Jet: los turbopropulsores y, en condiciones particulares, los motores de pistón grandes crearán sus propias estelas.
¡Incluso los automóviles pueden crearlos en climas fríos!
Estelas de vórtice
Cuando las condiciones del aire están cerca del 100% de HR, pequeñas variaciones de temperatura o presión causarán fácilmente condensación.
Las alas son dispositivos de creación de ascensores que crean áreas de baja presión en sus superficies superiores. En las puntas de las alas, la diferencia de presión entre la baja presión en la superficie superior y la alta presión en las superficies inferiores provocará un vórtice rotacional ya que el aire intentará fluir desde la superficie inferior a la superior (simplificación muy aproximada). El centro de este vórtice será una región de muy baja presión.
A medida que el avión avanza, este vórtice se arrastrará detrás del avión como una región giratoria y turbulenta de baja presión.
En aire muy húmedo, esta reducción en la presión del aire es suficiente para causar condensación alrededor del núcleo de condensación (polvo) en el aire. En general, estas gotas se evaporan tan pronto como la presión del aire se iguala. Por lo tanto, no queda ninguna estela de vapor sino solo una tira de condensación de vórtice visible detrás de las puntas de las alas o por encima de las superficies aerodinámicas.
La tensión superficial de las gotas en estas condiciones podría ser suficiente para evitar la evaporación inmediata después de la igualación de la presión del aire, dejando una estela permanente o semipermanente. Aquí hay una demostración bastante espectacular de este fenómeno.
En cuanto a las estelas del motor, de ninguna manera se limitan a las aeronaves.
