Calculadora de temperatura virtual por umidade

Temperatura virtual a partir da umidade

A temperatura virtual (Tv) responde a uma pergunta direta: que temperatura o ar seco precisaria ter para igualar a densidade da sua amostra de ar úmido real, na mesma pressão? Ela sai de Tv = T · (1 + 0,61 · q), onde T é a temperatura absoluta em Kelvin e q é a umidade específica (kg de vapor d'água por kg de ar úmido; em alguns casos entra a razão de mistura com o mesmo coeficiente). Tv vem sempre ≥ T, e o motivo é que o vapor d'água (M ≈ 18 g/mol) é mais leve que o ar seco (M ≈ 29 g/mol), o que deixa o ar úmido menos denso. Faça as contas para T = 293,15 K (20 °C) e q = 0,012 kg/kg: Tv ≈ 293,15 · (1 + 0,61 · 0,012) ≈ 295,3 K. Parece pouco, mas pesa bastante na sustentação aeronáutica, em que pista úmida reduz a margem de altitude densidade, e entra nos cálculos de estabilidade atmosférica.

Aplicações

Aparece na aviação (ATIS altitude densidade, desempenho de decolagem, risco de escorregada em pouso com ar úmido) e em toda a modelagem numérica do tempo, com WRF, GFS e ECMWF. Também está por trás dos balanços de energia e estabilidade atmosférica, do cálculo de CAPE/CIN para tempo severo e do planejamento de voos de balão e drones.

Perguntas frequentes

Por que ar úmido é menos denso que ar seco? O vapor d'água pesa menos por molécula (18 g/mol) que a média da mistura do ar seco (29 g/mol). Quando o H₂O ocupa o lugar das moléculas de N₂/O₂ na mesma pressão e temperatura, a densidade cai.

Qual a diferença entre Tv e ponto de orvalho? O ponto de orvalho diz a temperatura em que o ar satura, enquanto Tv é a temperatura do ar seco que dá a mesma densidade. Cada um mostra um lado diferente do que a umidade provoca.

Quando posso usar Tv ≈ T? Com ar muito seco (q < 0,001 kg/kg), a correção cai abaixo de 0,1 K e dá para descartar. Já em superfície tropical o q sobe para 0,020-0,025, o que empurra Tv até 3-4 K acima de T.