Los Reinos de la Tierra: Aire, Mar y Tierra
El aire, el mar y la tierra constituyen la mayor parte de los cuatro grandes reinos o esferas materiales que componen el medio ambiente (figura 3.1). Tres de esos reinos son inorgánicos: (1) atmósfera, (2) hidrosfera y (3) litosfera.
La litosfera es el reino sólido, compuesto por materia mineral. Las tres esferas de materia inorgánica forman capas alrededor de la Tierra debido a las diferentes densidades de los tres tipos de sustancias.
El Hombre vive en el fondo de un océano de aire. Los humanos son consumidores de aire que dependen de las condiciones favorables de presión, temperatura y composición química de la atmósfera que los rodea.
Al mismo tiempo, los humanos viven sobre la superficie sólida de la tierra, ya que dependen de ella para la alimentación, vestido, protección y medios de desplazamiento de un lugar a otro. Pero el aire y la tierra no son dos reinos completamente separados; existe una interrelación entre ellos, que se expresa en un flujo continuo de materia y energía.
Hidrosfera
FIGURA 3.1. Los reinos de la tierra representados como círculos que se cortan. Los grandes círculos exteriores representan los tres grandes reinos inorgánicos; cada uno se superpone a los otros dos en una pequeña fracción, para indicar que algunas de las sustancias de cada reino están contenidas en los otros dos.
Como están en las relaciones espaciales a escala global, la distribución de las propiedades físicas del océano y la atmósfera son materias de especial interés. Los geógrafos físicos describen y explican el modo en el que los componentes medioambientales del tiempo y del clima cambian con la latitud, con las estaciones y con la posición geográfica en relación con los océanos y continentes.
Todavía más importante, los geógrafos tratan de evaluar las cualidades de cada región, subrayando tanto las oportunidades como las limitaciones de cada una para el desarrollo futuro de los recursos naturales como alimento, agua, energía y minerales.
La atmósfera de la Tierra consiste en una mezcla de varios gases que rodean a la Tierra hasta una altura de muchos kilómetros. Unida a la Tierra por la atracción gravitacional, esta envuelta de aire es más densa a nivel del mar y disminuye rápidamente hacia arriba.
Aunque casi toda la atmósfera (aproximadamente el 97 %) se halla en los primeros 30 km a partir de la superficie terrestre, el límite superior de la atmósfera puede situarse aproximadamente a una altura de 10.000 km, distancia que se aproxima al diámetro de la Tierra.
Desde la superficie terrestre hasta una altitud de unos 80 km, la composición química de la atmósfera es bastante uniforme en lo que respecta a las proporciones de los gases que la componen.
// de ser considerado primordialmente como una sustancia neutra. Cantidades muy pequeñas de nitrógeno son extraídas por las bacterias del suelo y convertidas en aptas para su uso por las plantas. En contraste con el nitrógeno, el oxígeno es muy activo químicamente y se combina rápidamente con otros elementos en el proceso de oxidación. La combustión de los carburantes representa una rápida forma de oxidación mientras que ciertas formas de desmoronamiento de las rocas (meteorización) representan formas muy lentas de oxidación. Los animales necesitan oxígeno para poder convertir el alimento en energía.
Este gas tiene gran importancia en los procesos atmosféricos, debido a su capacidad de absorber calor y permitir que se caliente la atmósfera inferior por la radiación calorífica procedente del sol y de la superficie de la tierra. Las plantas verdes, en el proceso de la fotosíntesis, utilizan el dióxido de carbono de la atmósfera, para convertirlo, en unión con agua, en hidratos de carbono sólidos.
Todos los componentes gaseosos de la baja atmósfera se hallan perfectamente mezclados unos con otros, lo cual da al aire puro y seco sus propiedades físicas, como si se tratara de un único gas.
Aunque no nos demos cuenta en todo momento, el aire es una sustancia material tangible, que ejerce una presión atmosférica sobre cualquier superficie sólida o líquida expuesta a ella. Esta presión es aproximadamente de un millón de dinas por centímetro cuadrado. Debido a que la presión atmosférica es exactamente compensada por la presión del aire sobre el líquido, objetos vacíos o sustancias porosas, su peso siempre presente pasa desapercibido.
La presión sobre un centímetro cuadrado de superficie representa el peso de una columna de aire de 1 cm de sección y que se extiende verticalmente hasta los límites exteriores de la atmósfera. El aire es muy compresible.
A medida que ascendemos, tanto la densidad como la presión del aire disminuyen con rapidez. La figura 3.3 muestra el descenso de presión en relación con el valor al nivel del mar.
milímetros de mercurio, que corresponden a la verdadera medida de la altura de la columna de mercurio. La presión media a nivel del mar es de 760 mm en esta es.
Los efectos fisiológicos de la disminución de la presión sobre los humanos son bien conocidos gracias a las experiencias en vuelos y escaladas. La baja presión hace que disminuya la cantidad de oxígeno que entra en la sangre a través de los pulmones. En altitudes entre los 3.000 y
Las cabinas de los aviones comerciales a reacción están presurizadas a unos 850 mb, equivalente a una altitud aproximada de 1.500 metros, mientras la presión exterior a velocidad de crucero es sólo de 200 a 300 mb.
La atmósfera se ha subdividido en capas, de acuerdo con las temperaturas y las zonas de cambio de esas temperaturas, como se observa en la figura 3.3. Para el hombre y otras formas de vida, la capa inferior, la troposfera, es la de mayor importancia.
El descenso medio de la temperatura es de 6,4ºC por 1.000 m de ascenso. Esta relación se conoce con el nombre de gradiente vertical de temperatura. Cuando se utiliza repetidamente, este término se acorta y hablamos sólo de «gradiente».
de la troposfera en latitudes medias (45º lat N) en un día de verano. La altitud está situada en el eje vertical y la temperatura en el horizontal. La curva resultante es una línea inclinada. La temperatura baja con la altitud de forma uniforme hasta unos 13 km.
42 los 50 km de altitud, aproximadamente. Aquí se encuentra la estratopausa, donde se produce un descenso de la temperatura (figura 3.3). La temperatura desciende a lo largo de la mesosfera, capa que se extiende hasta unos 80 km, donde se alcanza el punto de -80º C.
Además del aire puro y seco, la troposfera contiene vapor de agua, una forma gaseosa del agua, incolora e inodora, que se mezcla perfectamente con los otros gases del aire. La cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera es de primordial importancia en los fenómenos meteorológicos. El vapor de agua puede condensarse y formar nubes y niebla. Cuando la condensación es rápida, se produce la lluvia, nieve, granizo y aguanieve +denominados colectivamente precipitación+ que caen sobre la tierra.
Al igual que el dióxido de carbono, es un gas capaz de absorber calor en forma de energía radiante procedente del sol y de la superficie de la tierra. El vapor de agua confiere a la troposfera las características de una capa aislante, que evita el escape del calor de la superficie terrestre.
miemos del aire las mantienen en suspensión. Han llegado al aire procedentes de las secas llanuras desérticas, fondos de lagos y playas o de explosiones volcánicas. Los fuertes vientos que soplan sobre los océanos levantan gotitas de agua en el aire. Éstas pueden evaporarse, dejando como residuo cristales de sal extremadamente diminutos que son transportados hacia arriba. Los incendios forestales y la quema de maleza constituyen otra importante fuente de partículas de polvo atmosférico.
Innumerables meteoritos que se desintegran a causa del calor de la fricción producida al entrar en las capas altas c’e la atmósfera, han contribuido a la formación de polvo atmosférico. Los procesos industriales que incluyen la combustión de carburantes son también una gran fuente de polvo atmosférico.
crepúsculo y a la aparición de colores rojizos en la salida y puesta del sol, pero la función más importante de las partículas de polvo no puede ser vista y raramente es apreciable. Ciertos tipos de partículas de polvo sirven como núcleo o centro, alrededor de los cuales se condensa el vapor de agua y se forman las partículas de las nubes. En cambio, la estratosfera está virtualmente libre de vapor de agua y polvo. Las nubes son escasas en la estratosfera, aunque existen vientos a gran velocidad en estrechas zonas.
De vital importancia para el hombre y todas las demás formas de vida sobre la tierra es la presencia de una capa de ozono en la estratosfera. Esta capa se extiende desde una altitud de unos 15 km hasta unos 55 km (figura 3.3).
del ozono puede reducirse, y la intensidad de la radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre puede aumentar. Un marcado ascenso en la incidencia del cáncer de piel es uno de los efectos que se han predicho.
ción del ozono estratosférico en la base de la emisión continuada de halocarburos en la proporción de 1977 resultará una disminución de un 2 a un 4 por ciento en el ozono estratosférico en el siglo XXI +una disminución menor de la que se había predicho previamente. Un interesante giro es una predicción de 1984, la cual señala que aunque la menor proporción de disminución en la estratosfera es una buena noticia en términos de la reducción de un riesgo futuro, un sustancial aumento en el ozono está predicho a los 1 O km (en la troposfera). Por esto, el ozono añadido puede tener un importante impacto en los procesos meteorológicos, y puede intensificar el predicho calentamiento por el efecto de invernadero anticipado de un aumento del dióxido de carbono.
El magnetismo se genera en el núcleo metálico de la tierra, un cuerpo central esférico que tiene casi la mitad del diámetro terrestre. El eje magnético de la tierra está inclinado unos pocos grados con respecto al eje geográfico. En consecuencia, los polos magnéticos norte y sur no coinciden con los polos geográficos norte y sur, y tampoco el ecuador magnético coincide con el ecuador geográfico de la tierra.
Si suponemos, a nivel comparativo, que la atmósfera gaseosa de la tierra se extiende hasta una distancia igual a dos veces su propio radio, o 13.000 km, es evidente que la atmósfera magnética se extiende más allá de los límites externos de la atmósfera gaseosa.
En la cara opuesta de la tierra, alineada con el sol, la magnetopausa se aleja de la tierra y las líneas de fuerza quedan atenuadas. No se conoce la extensión de esta «cola», pero la forma de la magnetosfera ha sido descrita como semejante a la de un cometa.
Se trata de la misma forma de radiación peligrosa irradiada por algunos elementos radiactivos como el uranio, utilizado como combustible nuclear. La radiación iónica alcanza la tierra, procedente del sol, en forma de electrones y protones moviéndose rápidamente, comprendidos en el viento solar (figura
son atrapadas y retenidas entre las líneas de fuerza del campo magnético. Aquí tienden a concentrarse a veces en unos anillos alargados denominados cinturones de radiación de VanA/len (figura 3.8). Las partículas atrapadas continuamente escapan de la cola de la magnetosfera.
Las pequeñas flechas indican la dirección de las líneas de fuerza en los puntos de la superficie del globo. (Dibujado de nuevo a partir de A.N. Strahler, The Eartb Sciences, 2.ª ed., Harper and Row Editores, figura 7.4. Copyright 1963, 1971 por Arthur N.
Este calor es ganado o perdido muy lentamente. Como veremos, los océanos moderan efectivamente los extremos estacionales de las temperaturas sobre la superficie de la tierra. Los océanos suministran vapor de agua a la atmósfera y son la fuente
71 % de la superficie del globo (figura 3.9); la profundidad media es de unos 3.800 m, cuando se incluyen los mares poco profundos en el promedio de profundidad de las cuencas oceánicas. Para gran parte de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico, la profundidad media es de
se convierte progresivamente en más denso hacia su base bajo el peso del gas situado por encima. El océano mundial tiene una superficie superior claramente definida, en contacto con la capa más densa de la atmósfera situada sobre él.
A grandes profundidades, el agua de los océanos se mueve lentamente y mantiene una baja temperatura uniforme. Una razón para la intensa actividad física y biológica en la capa superior del océano es que el aporte de energía de la atmósfera produce movimientos del agua en forma de olas y corrientes. Otra razón es que el oxígeno y el dióxido de carbono, gases vitales para el desarrollo de plantas y animales, entran en el océano procedentes de la atmósfera.
Pero la superficie del océano también devuelve calor y agua (en forma de vapor) a la baja atmósfera, y este fenómeno es de importancia primordial en los movimientos atmosféricos. La interacción entre la atmósfera y la superficie del océano es un tema que analizaremos en posteriores capítulos.
Los océanos se hallan divididos en compartimientos debido a la existencia de las masas continentales. Las barreras terrestres impiden el intercambio global de las aguas de los océanos, mientras la atmósfera es libre de moverse globalmente.
En los océanos, las temperaturas son generalmente más elevadas en la superficie y disminuyen con la profundidad. Esta tendencia es lógica debido a que la fuente de calor procede de los rayos solares y del calor suministrado por la atmósfera.
capa caliente que puede tener una amplitud de 500 m, con una temperatura entre los 20· o 25ºC en los océanos del cinturón ecuatorial. Por debajo de esta zona las temperaturas descienden rápidamente, formando una segunda capa conocida como termoclina.
El contenido de oxígeno disuelto en el agua del mar muestra una capa superficial rica en oxígeno, justificada por la disponibilidad de oxígeno atmosférico y por la actividad de producción de las plantas marinas. Como aparece en el diagrama de la derecha de la figura 3.10, el contenido de oxígeno disminuye rápidamente con la profundidad;
en las grandes áreas oceánicas hay una pequeña zona de bajo contenido en oxígeno porque ha sido consumido por la actividad biológica. En aguas profundas el contenido de oxígeno toma un valor uniforme y
El amplio análisis de la atmósfera y los océanos realizado en este capítulo nos muestra que la mayor parte de los elementos de la estructura física y de la composición química de estas dos grandes capas globales tiene gran importancia para la vida sobre la tierra. La mayoría de la información se ha referido a las condiciones estáticas que encontraríamos al ascender en la atmósfera o descender en los océanos.
En los siguientes capítulos volveremos a estudiar los grandes sistemas de flujos de materia y energía que continuamente se producen en la atmósfera y océanos, convirtiéndolos en dinámicos en lugar de capas estáticas. Primero, trazaremos el camino seguido por la energía radiante del sol, que atraviesa la atmósfera, alcanza la tierra y vuelve al espacio exterior.
Ahora continuaremos con el análisis de los vastos sistemas de transporte de la atmósfera y los océanos. Estos grandes flujos de aire y agua redistribuyen el calor sobre el globo para proporcionar unas condiciones de vida más moderadas y favorables de las que existirían de otro modo sobre nuestro planeta.
mundial y una atmósfera rica en oxígeno, combinado con unas temperaturas favorables. Marte, el planeta más cercano a nosotros, no tiene prácticamente agua en ningún estado y sólo tiene una atmósfera muy rarificada con poco oxígeno. Venus, parecido a nuestro planeta en cuanto a tamaño, tiene una atmósfera mucho más densa que la tierra.
Los reinos de la tierra con los que se relaciona la geografía física están compuestos por dos elementos: materia y energía. La física y la química son ciencias básicas que se ocupan de la naturaleza de la materia y energía y de la formulación de leyes que rigen su comportamiento.
Para comenzar, podemos sustituir la palabra «materia» por «sustancia», pero sólo conseguimos aplazar el problema. La sustancia, a su vez tiene la característica de ocupar espacio. La materia es una sustancia tangible que puede ser vista, sentida, probada, medida, pesada o almacenada. La materia posee la misteriosa propiedad de la gravitación, la atracción mutua que actúa entre dos conjuntos (grupos o piezas) de materia.
De alguna manera, la energía implica la noción de materia, pero la energía puede ser almacenada en la materia, que no aparece aparentemente en movimiento. Un ladrillo en equilibrio sobre la repisa de una ventana tiene una reserva de energía aunque el ladrillo esté en reposo. La energía almacenada se liberará rápidamente en forma de movimiento, si el ladrillo es empujado ligeramente y cae a la acera. La energía puede moverse o desplazarse de un lugar a otro y también puede estar almacenada de diversas formas.
Los átomos o moléculas del gas, según el caso, están moviéndose a gran velocidad (figura 3.12). El espacio vacío entre los átomos o moléculas es enorme en comparación con las dimensiones de estas partículas.
Los movimientos de las partículas toman direcciones al azar; las colisiones entre las partículas son frecuentes. Las partículas rebotan como perfectas esferas a cada impacto, cambiando bruscamente su dirección. Las partículas también chocan y rebotan de las paredes del recipiente. Un gas es generalmente mucho menos denso que un líquido o un sólido que esté formado de la misma sustancia química.
Bajo presiones bastante fuertes (como la que existiría en el fondo de un profundo océano) los líquidos se comprimen sólo ligeramente en un pequeñ.o volumen. Para muchos fines prácticos, los líquidos pue-den ser considerados como incompresibles (no capaces de ser comprimidos).
Un sólido es una sustancia que resiste los cambios de forma y volumen. Los sólidos son capaces de resistir grandes fuerzas desequilibradoras (es decir, grandes tensiones) sin ceder, aunque experimenten una pequeñ.a deformación elástica.
Los cambios de estado vienen acompañ.ados por una entrada o salida de energía en las sustancias en que se produce el cambio. Todos estamos familiarizados con este principio en la preparación de los alimentos. Para hervir agua y producir vapor (cambiar al estado gaseoso) tiene que aplicarse una gran cantidad de calor.
Para helar el agua debe extraerse gran cantidad de calor. Nuestro siguiente paso será examinar la naturaleza y tipos de energía que pueden ser fácilmente observables, y que causan cambios en sustancias puras y en mezclas que se comportan como gases, líquidos y sólidos.
De esta manera, la energía es la posibilidad de mover un objeto (ejerciendo una fuerza) a lo largo de una distancia. La energía es almacenada· y transportada de muchas formas. Algunos de los tipos de energía son: energía mecánica, energía calorífica, energía transmitida por radiación a través del espacio (energía electromagnética), energía química, energía eléctrica y energía nuclear.
De esta forma, un automóvil que viaje por una carretera posee energía cinética, ya que es una masa en movimiento. Si esta masa chocase contra un poste de teléfonos, su capacidad para realizar un trabajo sobre sí mismo y sobre el poste será bastante obvio.
La· energía desprendida en la colisión aumentará con el peso (masa) del coche y aumentará también con el cuadrado de la velocidad del coche. Por tanto, la energía cinética es proporcional a la cantidad de masa en movimiento multiplicada por el cuadrado de su velocidad. Es obvio que la energía cinética se encuentra en muchas formas actuando en los procesos naturales de la superficie de la tierra -cantos rodados que se mueven, la corriente de un río, o el oleaje del mar.
48 cinética que posee el ladrillo en el momento en que golpea el suelo, como ya hemos visto, es proporcional a la masa del ladrillo multiplicada por el cuadrado de su velocidad.
Un carito rodado colocado en la cima de una montaña, en una cara abrupta, es un ejemplo sencillo. De hecho, toda la montaña representa una gran reserva de energía potencial en relación con el nivel del suelo de un valle adyacente.
La energía mecánica puede ser transmitida de un lugar a otro en forma de movimiento ondulatorio, en el cual la energía cinética pasa a través de la materia en forma de impulso que se transmite de una partícula a la siguiente.
Otro ejemplo es el fenómeno de las ondas producidas por los terremotos, que transportan gran cantidad de energía a grandes distancias, no sólo sobre la superficie terrestre, sino también en trayectorias a gran profundidad en el interior de la tierra.
las formas mecánicas del movimiento ondulatorio, la materia se desplaza (hacia arriba y hacia abajo, hacia los lados, o hacia delante y detrás) en forma rítmica. La resistencia de fricción de la sustancia en movimiento absorbe energía y las ondas desaparecen cuando se desplazan lejos de la fuente.
El calor sensible representa la energía cinética, pero es más una forma interna que una forma externa apreciada en las masas en movimiento. De esta manera, una taza llena de agua situada sobre una mesa posee energía interna debido al constante movimiento de las moléculas de agua en una escala demasiado pequeña para ser visto.
El calor sensible se desplaza a través de gases, líquidos, o sólidos mediante el proceso de conducción. La dirección del flujo calorífico por la conducción es siempre en la dirección de mayor temperatura a menor temperatura.
En el proceso de conducción, las moléculas de la materia más caliente, que se mueven más rápidamente, pasan parte de su energía cinética a la materia más fría, originando un aumento en la velocidad de su movimiento molecular. De esta forma, el calor se desplaza a través de la materia.
El calor sensible también puede ser transportado en una capa de gas o líquido a través de la convección, proceso en el que las corrientes redistribuyen el calor por la mezcla de las partes calientes y frías del fluido.
tura de la sustancia no asciende. La energía parece desaparecer misteriosamente. Como la energía no puede perderse, se almacena en una forma conocida como calor latente. Si congeláramos el agua y se convirtiera de nuevo en hielo, el calor latente se desprendería en forma de calor sensible. Una transformación similar de calor sensible a latente tiene lugar cuando se evapora un líquido, debido a que debe realizarse un trabajo para vencer los vínculos entre las moléculas del líquido.
Cuando el vapor de agua vuelve al estado líquido, mediante un proéeso de condensación, el calor latente se transforma en calor sensible. Tanto el calor latente como el calor sensible representan formas de energía almacenada (como la energía potencial).
El conjunto de las ondas de todas las longitudes constituye el espectro electrornagnético, que incluye la luz visible con todos los colores del arco iris y también las ondas invisibles, como los rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
Otro tipo de energía es la energía química, que es absorbida o desprendida por la materia cuando se producen reacciones químicas. Estas reacciones provocan la unión de átomos para formar moléculas, la reconversión de las moléculas en nuevos compuestos, y los cambios contrarios, a formas simples de la materia. Las plantas verdes utilizan la energía electromagnética del sol para( producir energía química, que es almacenada en las hojas
lar de la liberación de energía eléctrica. La energía nuclear se produce por la alteración espontánea de los átomos de ciertos elementos, llamados radiactivos. La energía nuclear es un importante proceso natural que se produce en las profundidades de la tierra, donde genera continuamente calor.
La comprensión de los diversos procesos que afectan a la atmósfera, hidrosfera, litosfera y biosfera hace necesario que el geógrafo físico piense en términos de sistemas de flujo de la materia y la energía. Un sistema de flujo es simplemente una serie de trayectorias a través de las cuales la energía y/o la materia se mueven más o menos continuamente. Primero trataremos del sistema de flujo de la energía. Un sistema de flujo de energía traza la trayectoria de la energía desde un punto de entrada hasta un punto de salida. Como la energía fluye a través de este sistema, puede cambiar de forma o detenerse temporalmente. Eri este proceso, el flujo de energía utiliza la materia como el medio de movimiento y de conservación.
introducida en tales sistemas no es solamente transportada de un lugar a otro, sino que también puede sufrir cambios de estado y cambios químicos. La materia que se desplaza a través del sistema también puede quedar almacenada temporalmente en ciertos puntos.
3.13). El primero es la corriente de energía representada en el diagrama A por una cazuela calentada en un hornillo eléctrico. La superficie exterior representa el límite del sistema, mostrado por el rectángulo exterior en el diagrama. La entrada de energía en el sistema proviene de una fuente de energía, cuyo símbolo es un círculo.
Una flecha muestra la trayectoria de la energía. Supongamos que la energía proporcionada por el hornillo eléctrico es en forma radiante y que consiste en rayos infrarrojos, que forman parte del espectro electromagnético de energía. De esta forma, la energía es transmitida por radiación desde el calentador a la cazuela que absorbe la energía.
Se produce así una transformación de la energía en la cual la energía radiante es transformada en calor sensible, aumentando la temperatura del recipiente. Un rectángulo es el símbolo que utilizamos para una transformación de la energía. El calor sensible permanece temporalmente como energía almacenada en el recipiente y en su contenido.
La energía continúa su trayectoria para cambiar su forma de nuevo a radiación infrarroja emitida por la superficie del recipiente. Este proceso representa la salida de energía a través del límite del sistema. (Otras formas de energía pueden entrar y salir simultáneamente del sistema, pero han sido omitidas en busca de la sencillez.)
za un momento en el que la cantidad de energía almacenada se mantiene constante como se demuestra por la temperatura constante del recipiente. El ritmo de salida de energía debe ser, por tanto, igual al de entrada. Decimos que el sistema está en estado de equilibrio cuando los ritmos de entrada y salida son iguales y constantes y el almacenaje es también una cantidad constante. Si incrementamos el ritmo de entrada de energía, el almacenaje aumentará (produciendo una mayor temperatura) y también aumentará la salida de energía.
Ningún sistema de energía real puede funcionar como un sistema cerrado por completo dentro de sus límites, porque no existe ningún aislante perfecto que impida la salida de energía en forma de calor a través de los límites que lo encierran.
tema de flujo representado por una bañera con su grifo y sus desagües abiertos. El límite del sistema es la superficie exterior de contacto del agua con las paredes de la bañera y la superficie del líquido. La entrada de agua a
Se alcanza un momento en el que el nivel de agua, es constante y la cantidad de materia en reserva es entonces un valor constante. Los ritmos de entrada y salida también son constantes e iguales y el sistema está en estado de equilibrio. Este sistema de flujo de materia es un sistema abierto. Cuando la entrada de agua se acaba, el agua es desaguada completamente y el sistema desaparece.
El diagrama C de la figura 3.13 ilustra sistemas de energía y materia actuando simultáneamente. El sistema consiste en los elementos esenciales de un aparato de aire acondicionado o refrigerador que utiliza en el circui-to un fluido de refrigeración, tal como freón, para el proceso de refrigeración. Un compresor, movido por un motor eléctrico, recibe el gas de refrigeración a baja presión y lo bombea hacia una válvula, poniendo el gas bajo alta presión. El proceso de compresión calienta el gas a una temperatura superior al aire que rodea al radia-
En un radiador el gas enfriado se condensa y se hace líquido. Para que el líquido entre en el evaporador, pasa a través de otra válvula, que lo pulveriza hacia la baja presión medioambiental del evaporador.
El efecto ha sido extraer calor del ambiente cercano al evaporador, almacenar el calor en el freón gaseoso, y liberar el calor durante la condensación en el radiador hacia el exterior.
sistente en el flujo de enfriamiento y sus cambios de estado. Los cambios de estado se representan por el mismo rectángulo utilizado como símbolo de transformación de la energía en el sistema de energía.
dos sobre un acetato transparente, se podría situar un diagrama sobre el otro y se vería que los circuitos básicos del flujo de materia y energía se superponen perfectamente. Sin embargo, el sistema de energía debe tener entradas y salidas de energía añadidas al circuito interno cerrado. La energía eléctrica se convierte en energía me-cánica en el compresor, pero esta transformación tiene lugar fuera del sistema. La energía mecánica se utiliza para comprimir el gas, elevando su temperatura y pasan-do al almacenaje en forma de calor sensible.
A alta tem-peratura el gas se condensa, liberando el calor latente que pasa a almacenarse como calor sensible. Parte del calor sensible almacenado pasa al medio ambiente exte-rior por conducción a través del radiador y representa la salida de energía del sistema.
geracion se evapora, se introduce en el sistema calor procedente del exterior y gran parte del calor sensible que contiene se transforma en calor latente, que entra en almacenaje temporal en el gas de refrigeración. La con-densación invierte el proceso y el calor latente se trans-forma de nuevo en calor sensible. Igual que el primer ejemplo de un sistema de energía, éste es un sistema abierto y debe existir tanto una entrada como una salida de energía.
binación de un sistema cerrado de materia y un sistema abierto de energía. Muchos de los sistemas naturales de la geografía física son también combinaciones de siste-mas de flujo de materia y energía. Ningún sistema de
52 materia, sea abierto o cerrado, puede operar sin el em-pleo de energía.
Sin embargo, lo contrario de esta afirma-ción no es cierto ya que es posible la existencia de un sistema de energía sin la intervención de un movimiento de materia, debido a que la energía puede fluir a través de la materia por conducción o radiación, o una combi-nación de las dos, sin que se necesite ningún movimien-to de la materia.
Estos conceptos de sistemas de flujo de energía y mate-ria serán utilizados en varios momentos en nuestro estu-dio de la geografía física, donde el concepto de sistema es importante. Por ello se incluyen en capítulos posterio-res diagramas de flujos como complemento a las descrip-ciones convencionales de varios sistemas naturales.
La atmósfera y los océanos de la tierra