¿Qué es la temperatura virtual?
La temperatura virtual (\(T_v\)) es la temperatura que debería tener el aire completamente seco para igualar la densidad de una muestra concreta de aire húmedo a la misma presión. Como el vapor de agua es menos denso que el aire seco, añadir humedad hace que una parcela de aire sea ligeramente menos densa, lo que equivale a que esté algo más caliente. Los meteorólogos recurren a la temperatura virtual para simplificar la ley de los gases ideales en el aire húmedo y para evaluar la flotabilidad y la estabilidad atmosférica.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la temperatura del aire y elige su unidad (Kelvin, Celsius o Fahrenheit). A continuación, escribe la razón de mezcla del vapor de agua en gramos de vapor por kilogramo de aire seco. La calculadora convierte la temperatura a Kelvin, transforma la razón de mezcla en un valor adimensional y te devuelve la temperatura virtual en K, °C y °F, además del pequeño incremento que añade respecto a la temperatura real.
La fórmula explicada
La relación es $$T_v = T \times (1 + 0{,}61\,w)$$ donde \(T\) es la temperatura absoluta (en Kelvin) y \(w\) es la razón de mezcla expresada como una proporción adimensional (kg de vapor por kg de aire seco). La constante 0,61 procede del cociente entre las constantes de los gases del aire seco y del vapor de agua. Como \(w\) suele ser pequeña (unas pocas milésimas), la temperatura virtual normalmente solo supera a la temperatura real en uno o dos grados.
Ejemplo resuelto
Supongamos que \(T = 20\) °C (293,15 K) y que la razón de mezcla es de 10 g/kg. Primero, $$w = \frac{10}{1000} = 0{,}010$$ Después, $$T_v = 293{,}15 \times (1 + 0{,}61 \times 0{,}010) = 293{,}15 \times 1{,}0061 = 294{,}938 \text{ K}$$ es decir, unos 21,79 °C. El aire húmedo se comporta como aire seco que estuviera aproximadamente 1,79 K más caliente.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la temperatura debe estar en Kelvin? La fórmula multiplica la temperatura por un factor, así que solo funciona en una escala absoluta. Usar directamente grados Celsius o Fahrenheit daría resultados erróneos; esta herramienta hace la conversión por ti.
¿En qué unidades se expresa la razón de mezcla? Aquí la introduces en g/kg (lo habitual en los sondeos atmosféricos); internamente se divide entre 1000 para obtener el valor adimensional en kg/kg que usa la ecuación.
¿La temperatura virtual es siempre mayor que la temperatura real? Sí, para cualquier aire húmedo. Cuanto más seco es el aire, menor es la diferencia, y en aire perfectamente seco se cumple que \(T_v = T\).
