Las nubes están hechas principalmente de vapor de agua y flotan en el aire. El agua parece ser más pesada que el aire, entonces, ¿por qué flotan?
Sabemos que cuando el vapor de agua se convierte en líquido, el agua cae a la tierra como lluvia, por lo que parece que el vapor de agua es más ligero que el aire, mientras que el agua líquida es más pesada que el aire.
Qué extraño parece en un sentido gravitacional que una molécula es colectivamente más pesada o más ligera, dependiendo de qué tan lejos esté de otras moléculas similares. ¿Por qué debería importar eso?
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Como gas, el volumen de agua es mayor de lo que es cuando es líquido, por lo que la presión de la gravedad sobre el agua es diferente cuando es gas o líquido. ¿Cuántas barras de presión tiene la gravedad?
La presión de la gravedad en un kilogramo de agua líquida de 1 metro cuadrado sería
[matemáticas] P_ {gravedad} = 1 kg * 9.8 m / s ^ 2/1 m ^ 2 = 9.8 N / m ^ 2 [/ matemáticas]
y para un kilogramo de agua gaseosa de 10 metros cuadrados, la presión sería
[matemática] P_ {gravedad} = 1 kg * 9.8m / s ^ 2/10 m ^ 2 = 0.98 N / m ^ 2 [/ matemática]
Todo esto tiene sentido si piensas en las sustancias como objetos compuestos de moléculas que están unidas a diferentes distancias entre las moléculas. Comienza a volverse confuso nuevamente cuando solo piensas en las moléculas individuales y en cómo los objetos pesan diferentes cantidades cuando cambian las distancias entre las moléculas. Esto es contrario a la intuición cuando recuerda que una esponja comprimida en una pequeña bola pesa tanto como una esponja que no está comprimida.
Solo habría un pequeño cambio en la masa del objeto debido a un aumento en la energía cinética de las moléculas. ¿Es este pequeño cambio suficiente para desencadenar una cascada de condensación (lluvia)? ¿Calentar un objeto aumentará su masa? Calor de vaporización y condensación Calor y peso
Supongo que la conclusión es que el comportamiento antigravitatorio de las nubes es un efecto colectivo de las moléculas que se extienden al espacio disponible para disminuir la presión de gravedad que experimentan.
Arquímedes tenía esto resuelto. El experimento consistió en colocar un globo lleno de aire en una bañera y medir que se desplazó menos del volumen del globo. Los objetos densos se hundirían en la bañera, los objetos menos densos no se hundirían, por lo tanto, cuando el aire está bajo menos presión, es menos denso y, por lo tanto, pesa menos. La presión cambia el peso del aire.
(Phlogiston (fuego) también fue considerado como antigravitacional en este sentido, pero nuestra comprensión moderna de la química progresó más allá de esta noción antigua).
Esta imagen tiene que cambiar un poco cuando consideramos que las nubes no son puramente vapor de agua (gas). En realidad, están formados por agua gaseosa y agua que se ha condensado en pequeñas gotas de líquido formadas alrededor de pequeños pedazos de polvo en la atmósfera. ¿Qué son las nubes y cómo se forman? Entonces, si llamamos a esta nube una sustancia similar a un gas que se condensa en lluvia cuando se aplica calor o presión, la descripción anterior aún se aplica. Si usted imagina gotas suspendidas en nubes de gas, la nube es como una gran esponja y cuando el calor o la presión aumentan o si las gotas de agua crecen demasiado, lloverá.
Describir la física de la convección también es una forma útil de comprender este tema en términos de las fuerzas expansivas de la energía térmica que empujan hacia las nubes. Es posible describir fenómenos en lenguajes múltiples, distintos y autoconsistentes.
(Gracias a Austin Bugden por el enlace del video)
