1

FÍSICA AMBIENTAL APLICADA

Ambiental

Física

EXAMEN ORDINARIO 2014 (primera semana)

Departamento de Física AplicadaUCLM

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA

Equipo docente:Antonio J. Barbero García, Alfonso Calera Belmonte,Pablo Muñiz García y José Ángel de Toro Sánchez

Instrucciones

Este examen consta de 2 problemas y un test de 10 preguntas. Respecto a la calificación, el valor relativo de cada parte es:

Problema 1: 30%Problema 2: 30%Test: 40%

El valor relativo del examen completo en la nota final de la asignatura es del 50%

Para resolución de los problemas: utilice los diagramas, gráficos o tablas pertinentes según se indica en cada enunciado (estos materiales se le facilitarán junto al texto del examen). Los diagramas y gráficos deberán ser entregados junto con las hojas que haya empleado para la resolución, en las cuales deberá indicar los fundamentos del método de resolución de cada problema y los razonamientos realizados.

Para resolución del test: utilice la plantilla de respuestas que se acompaña. Para marcar la respuesta elegida, escriba un aspa sobre el cuadrado correspondiente . En caso de que ya hubiese marcado una respuesta y desease invalidarla, rodee el cuadrado y el aspa con un círculo .

Es importante que en la plantilla de respuestas no aparezcan ambigüedades, ya que cualquier respuesta ambigua será considerada como respuesta incorrecta.

Calificación del test: cada respuesta incorrecta descuenta media respuesta correcta.

No olvide consignar su nombre y apellidos en todas y cada una de las hojas que utilice, incluyendo los diagramas y gráficos.

IMPORTANTE:

Tiempo de examen: 1 h 30 min

PUEDE USAR EL MATERIAL QUE DESEE PARA REALIZAR ESTE EXAMEN (LIBROS, APUNTES…)

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Ambiental

Física

MAYO 2014 (primera semana). PROBLEMAS

No olvide consignar nombre y apellidos en cada hoja que utilice para la resolución de los problemas

¿Cual es la altura de la estrella Polar sobre el horizonte en Santiago?

PROBLEMA 1.

Determine la hora (oficial) de salida y puesta de sol ese día, y cuántas horas pasó el peregrino en la ciudad. Coordenadas geográficas de Santiago de Compostela: 42º52’ N 8º33’ W.

a)

b)

Un peregrino del Camino de Santiago se propuso entrar en Compostela el día de su llegada coincidiendo con la salida del Sol y marcharse de la ciudad ese mismo día coincidiendo con la puesta de Sol. Su fecha de llegada fue el 1 de julio de 2007. (Use las tablas de declinación y ecuación de tiempo. Puede despreciar el efecto de cambio de declinación a lo largo del día y la refracción atmosférica)

Considere dos muestras de aire húmedo: la muestra A a una presión de 1000 mb, una temperatura de 20º C y una temperatura de termómetro húmedo de 12º C; la muestra B a una presión de 900 mb, una temperatura de 25º C y una temperatura de termómetro húmedo de 17º C. Usando el diagrama pseudoadiabático conteste a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál es la humedad relativa de cada muestra?

b) ¿Cuál es la temperatura de rocío de cada muestra?

c) Suponiendo que ambas muestras sufren un proceso de enfriamiento adiabático, ¿a qué presión y temperatura empezarían a condensar?

PROBLEMA 2.

3

1. En una instalación fotovoltaica autónoma hay que tener en cuenta los días de autonomía:

a) Para poder estimar el coste total por día de la instalación

b) Porque si no se hiciera, se dejaría de cobrar la prima

c) Para poder estimar el tiempo en que se puede obtener energía de la instalación.

1. Las centrales termoeléctricas están indicadas para:

a) producción de energía eléctrica b) producción de energía térmica c) producción de energía eólica

1. Un colector solar de concentración debe estar siempre

a) Orientado al Sol siguiéndolo en toda su trayectoria para conseguir que los rayos solares incidan paralelamente al eje del colector

b) Orientado al Sur para conseguir aprovechar al máximo la radicación solar

c) Orientado según la latitud del lugar

1. Respecto al medio que tiene la capacidad calorífica más alta dentro de la biosfera:

a) son los océanos b) es la troposfera c) son las masas continentales

1. De los procesos de cambios de presión y temperatura que puede sufrir el aire en la atmósfera de la Tierra, los que involucran mayores intercambios de energía son:

a) los relacionados con las masas de aire secas situadas sobre los desiertos

b) los que ocurren más arriba de la estratopausa c) los que implican procesos de condensación y

vaporización del agua

1. La fecha en que la Tierra se encuentra más cerca del Sol es:

a) a primeros del verano del hemisferio norte b) a primeros del verano del hemisferio sur c) en los equinoccios

01.

02.

03.

04.

05.

06.

Test continúa en página siguiente

3. ¿Cuál de estas afirmaciones es correcta? a) La energía eólica anual producida por el sol es

mayor que la asociada a toda la biomasa del planeta.

b) La fuerza de Coriolis es un factor importante en la creación de vientos en la meso-escala.

c) Los vientos alisios son un ejemplo clásico de vientos en la meso-escala.

07.

Nombre y apellidos:

Ambiental

Física

MAYO 2014 (primera semana). TEST

Nombre:

4

1. En las estimaciones de temperaturas de superficie a través de medidas de satélite, se tiene en cuenta:

a) la radiación de onda larga emitida por la superficie

b) la radiación solar reflejada por la superficie

c) la radiación solar incidente sobre la superficie

8. El flujo de vapor desde la cubierta vegetal hasta la atmósfera ocurre cuando:

a) aparecen corrientes convectivas turbulentas, independientemente de la concentración del vapor de agua

b) se da únicamente cuando existe un gradiente de concentración de vapor de agua entre la cubierta y la atmósfera

c) es un proceso de transporte por conducción

6. La ley de Betz: a) establece que el coeficiente de

potencia ideal de un aerogenador es la unidad.

b) establece el rendimiento óptimo de una máquina eólica.

c) establece que la pérdida de velocidad del viento que optimiza la potencia de un aerogenerador dado es del un 59%.

09.

10.

08.PLANTILLA DE RESPUESTAS.

EXAMEN MAYO 2014 (primera semana)

1. a)

b)

c)

2. a)

b)

c)

3. a)

b)

c)

4. a)

b)

c)

5. a)

b)

c)

6. a)

b)

c)

7. a)

b)

c)

8. a)

b)

c)

9. a)

b)

c)

10. a)

b)

c)

11. a)

b)

c)

12. a)

b)

c)

Calificación del test: Cada respuesta incorrecta resta media respuesta correcta. Las preguntas no contestadas ni suman ni restan.

Para contestar el test: utilice la plantilla de

respuestas que se acompaña (sólo serán tenidas en cuenta las contestaciones de esta plantilla). Para marcar una respuesta, escriba

un aspa sobre el cuadrado de la opción elegida . En caso de

que ya hubiese marcado una respuesta y desease invalidarla, rodee el cuadrado y el

aspa con un círculo

Es importante que en

la plantilla de respuestas no

aparezcan ambigüedades, ya

que cualquier respuesta ambigua será considerada como respuesta

incorrecta.

Puntuación máxima del test: 4 puntos

Nombre y apellidos:

Ambiental

Física

MAYO 2014 (primera semana). TEST

Nombre:

5

Nota. En España la hora oficial está adelantada una hora respecto a la hora solar estándar en invierno, y dos horas adelantada en verano.

DIC

NOV

OCT

SEPT

AGOSTO

JULIO

JUNIO

MAYO

ABRIL

MARZO

FEBRERO

ENERO

DECLINATION AND TIME EQUATION TABLE (JANUARY-AUGUST)DAY J º Et (min) J º Et (min) J º Et (min) J º Et (min)

123456789

10111213141516171819202122232425262728293031123456789

1011121314151617181920212223242526272829

123456789

1011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859

-23.06-22.98-22.89-22.80-22.70-22.59-22.47-22.35-22.21-22.07-21.93-21.77-21.61-21.45-21.27-21.09-20.90-20.71-20.51-20.30-20.09-19.87-19.64-19.41-19.17-18.92-18.67-18.42-18.15-17.89-17.61-17.34-17.05-16.76-16.47-16.17-15.87-15.56-15.25-14.93-14.61-14.29-13.96-13.63-13.29-12.95-12.61-12.26-11.91-11.56-11.20-10.84-10.48-10.12-9.75-9.38-9.01-8.63-8.26

-2.90-3.35-3.79-4.23-4.67-5.09-5.52-5.93-6.34-6.74-7.14-7.52-7.90-8.27-8.63-8.99-9.33-9.66-9.99

-10.30-10.60-10.89-11.18-11.45-11.70-11.95-12.19-12.41-12.62-12.82-13.00-13.18-13.34-13.49-13.62-13.75-13.86-13.95-14.04-14.11-14.16-14.21-14.24-14.26-14.27-14.26-14.24-14.21-14.17-14.11-14.04-13.96-13.87-13.76-13.65-13.52-13.39-13.24-13.08

60616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899

100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119

-7.88-7.50-7.12-6.73-6.35-5.96-5.57-5.19-4.79-4.40-4.01-3.62-3.23-2.83-2.44-2.04-1.65-1.25-0.86-0.46-0.070.330.721.121.511.902.302.693.083.473.864.244.635.015.405.786.166.536.917.287.668.038.398.769.129.489.84

10.1910.5510.8911.2411.5811.9212.2612.6012.9313.2513.5713.8914.21

-12.91-12.73-12.54-12.35-12.14-11.92-11.70-11.47-11.23-10.98-10.72-10.46-10.19-9.92-9.64-9.36-9.07-8.77-8.47-8.17-7.86-7.55-7.24-6.93-6.61-6.29-5.97-5.66-5.34-5.02-4.70-4.38-4.06-3.75-3.44-3.13-2.82-2.51-2.21-1.92-1.62-1.34-1.05-0.78-0.50-0.240.020.280.520.761.001.221.441.651.852.042.232.402.572.73

121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180

14.8315.1315.4315.7316.0216.3116.5916.8717.1417.4117.6717.9318.1818.4318.6718.9119.1419.3719.5919.8120.0220.2320.4320.6220.8120.9921.1621.3321.5021.6521.8021.9522.0922.2222.3422.4622.5822.6822.7822.8722.9623.0423.1123.1823.2323.2923.3323.3723.4023.4223.4423.4523.4623.4523.4423.4223.4023.3723.3323.29

3.023.153.273.383.483.573.653.723.783.833.873.903.923.943.943.933.913.883.853.803.743.683.613.523.433.333.233.112.992.862.722.582.422.272.101.931.761.581.391.201.010.810.600.400.19-0.02-0.24-0.45-0.67-0.89-1.11-1.32-1.54-1.76-1.98-2.20-2.42-2.63-2.84-3.05

182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241

23.1823.1123.0422.9622.8822.7822.6922.5822.4722.3522.2322.0921.9621.8121.6621.5121.3521.1821.0020.8220.6420.4420.2520.0419.8419.6219.4019.1818.9518.7118.4718.2217.9717.7217.4617.1916.9216.6516.3716.0915.8015.5115.2114.9114.6114.3013.9913.6713.3613.0312.7112.3812.0511.7111.3811.0310.6910.349.999.64

-3.46-3.66-3.86-4.05-4.24-4.42-4.60-4.77-4.93-5.09-5.24-5.39-5.53-5.66-5.79-5.90-6.01-6.11-6.20-6.28-6.35-6.42-6.47-6.52-6.55-6.58-6.59-6.60-6.59-6.57-6.55-6.51-6.46-6.41-6.34-6.26-6.17-6.07-5.96-5.83-5.70-5.56-5.40-5.24-5.07-4.88-4.69-4.48-4.27-4.05-3.82-3.57-3.32-3.06-2.80-2.52-2.24-1.95-1.65-1.34

DAY J º Et (min) J º Et (min)

123456789

101112131415161718192021222324252627282930123456789

10111213141516171819202122232425262728293031

244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304

8.578.217.857.487.116.746.376.005.625.254.874.494.113.733.342.962.572.191.801.411.030.640.25-0.14-0.53-0.92-1.31-1.70-2.09-2.48-2.87-3.25-3.64-4.03-4.42-4.80-5.19-5.57-5.95-6.33-6.71-7.09-7.47-7.84-8.22-8.59-8.96-9.33-9.69

-10.06-10.42-10.77-11.13-11.48-11.83-12.18-12.52-12.86-13.20-13.53-13.86

-0.38-0.050.290.630.981.331.692.052.412.783.153.523.894.274.645.025.405.776.156.526.907.277.648.018.378.739.099.449.79

10.1310.4710.8011.1311.4411.7612.0612.3612.6512.9313.2013.4613.7113.9514.1914.4114.6214.8215.0115.1915.3615.5115.6615.7915.9116.0116.1116.1916.2516.3116.3516.37

305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365

-14.19-14.51-14.83-15.14-15.46-15.76-16.06-16.36-16.65-16.94-17.22-17.50-17.77-18.04-18.30-18.56-18.81-19.06-19.30-19.53-19.76-19.98-20.20-20.41-20.61-20.81-21.00-21.18-21.36-21.53-21.69-21.85-22.00-22.14-22.27-22.40-22.52-22.64-22.74-22.84-22.93-23.01-23.09-23.16-23.22-23.27-23.32-23.35-23.38-23.41-23.42-23.43-23.42-23.41-23.40-23.37-23.34-23.30-23.25-23.19-23.13

16.3916.3916.3716.3516.3116.2516.1816.1016.0115.9015.7715.6415.4915.3315.1514.9614.7614.5514.3214.0813.8313.5713.3013.0112.7112.4112.0911.7611.4211.0710.7210.359.989.599.208.808.407.987.567.146.716.275.835.384.934.484.023.563.102.642.171.711.240.780.31-0.16-0.62-1.08-1.54-2.00-2.45

DECLINACIÓN Y ECUACIÓN DE TIEMPO SEGÚN FÓRMULAS DE SPENCER

Ambiental

Física

6

p (mb)

7

p (mb)

8

¿Cual es la altura de la estrella Polar sobre el horizonte en Santiago?

Ambiental

Física

MAYO 2014 (primera semana)PROBLEMA 1. SOLUCIÓN

Datos para el día 1 de julio (año no bisiesto) min 46.3 º18.23 tE

Coordenadas geográficas (W) º55.8'33º8 (N) º87.42'52º42 eL )(Greenwich º0sL

Meridiano de referencia

a) Ángulo horario a la salida del Sol y cálculo de la hora del orto.

tantancos s 3974.07482.04046.0º87.42tanº18.23tan

rad 9795.1s h 56.7h/º15

º4.113 El sol sale 7.56 h antes

del mediodía solarº4.113

Hora HSL de salida del Sol h 44.456.712 ortoHSL m 26.4h 4

Hora HSL de puesta del Sol h 56.1956.712 ocasoHSL m 33.7h 19

Determine la hora (oficial) de salida y puesta de sol ese día, y cuántas horas pasó el peregrino en la ciudad. Coordenadas geográficas de Santiago de Compostela: 42º52’ N 8º33’ W.

a)

b)

Duración del día

s2Duración

m 7.2h 15h 12.15h 56.722 s

Hora HSE de salida del Sol tesortoorto ELLHSLHSE 4 46.355.8046044.4 m 4.1h 5h 07.5m 06.304 ortoHSE Hora oficial (verano) = HSE + 2 = 7 h 4.1 m

Hora HSE de puesta del Sol tesocasoocaso ELLHSLHSE 4 46.355.8046056.19

m 11.3h 20h 19.20m 26.1211 ocasoHSE Hora oficial (verano) = HSE + 2 = 22 h 11.3 m

Un peregrino del Camino de Santiago se propuso entrar en Compostela el día de su llegada coincidiendo con la salida del Sol y marcharse de la ciudad ese mismo día coincidiendo con la puesta de Sol. Su fecha de llegada fue el 1 de julio de 2007. (Use las tablas de declinación y ecuación de tiempo. Puede despreciar el efecto de cambio de declinación a lo largo del día y la refracción atmosférica)

b) Altura de la Polar sobre el horizonte = latitud del lugar º87.42'52º42 (tema 1, transparencia 17)

9

Considere dos muestras de aire húmedo: la muestra A a una presión de 1000 mb, una temperatura de 20º C y una temperatura de termómetro húmedo de 12º C; la muestra B a una presión de 900 mb, una temperatura de 25º C y una temperatura de termómetro húmedo de 17º C. Usando el diagrama pseudoadiabático conteste a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál es la humedad relativa de cada muestra?

b) ¿Cuál es la temperatura de rocío de cada muestra?

c) Suponiendo que ambas muestras sufren un proceso de enfriamiento adiabático, ¿a qué presión y temperatura empezarían a condensar?

PROBLEMA 2. Solución (vea página siguiente)

MAYO 2014 (primera semana).

10

p (mb)

Muestra A

Humedad relativa:

%3910015

9.5relh

Condensación:

Cº 5.2T

mb 810P

Nos basamos en la Regla de Normand:

Temperatura rocío:

Cº 5.5RT

Temperatura muestraTermómetro húmedo

Muestra B

Humedad relativa:

%441005.23

4.10relh

mb 740P

Cº 9T

Temperatura rocío:

Cº 5.12RT

Condensación:

11

Ambiental

Física

1. En una instalación fotovoltaica autónoma hay que tener en cuenta los días de autonomía:

a) Para poder estimar el coste total por día de la instalación

b) Porque si no se hiciera, se dejaría de cobrar la prima

c) Para poder estimar el tiempo en que se puede obtener energía de la instalación.

1. Las centrales termoeléctricas están indicadas para:

a) producción de energía eléctrica b) producción de energía térmica c) producción de energía eólica

1. Un colector solar de concentración debe estar siempre

a) Orientado al Sol siguiéndolo en toda su trayectoria para conseguir que los rayos solares incidan paralelamente al eje del colector

b) Orientado al Sur para conseguir aprovechar al máximo la radicación solar

c) Orientado según la latitud del lugar

1. Respecto al medio que tiene la capacidad calorífica más alta dentro de la biosfera:

a) son los océanos b) es la troposfera c) son las masas continentales

1. De los procesos de cambios de presión y temperatura que puede sufrir el aire en la atmósfera de la Tierra, los que involucran mayores intercambios de energía son:

a) los relacionados con las masas de aire secas situadas sobre los desiertos

b) los que ocurren más arriba de la estratopausa c) los que implican procesos de condensación y

vaporización del agua

1. La fecha en que la Tierra se encuentra más cerca del Sol es:

a) a primeros del verano del hemisferio norte b) a primeros del verano del hemisferio sur c) en los equinoccios

01.

02.

03.

04.

05.

06.

Test continúa en página siguiente

3. ¿Cuál de estas afirmaciones es correcta? a) La energía eólica anual producida por el sol es

mayor que la asociada a toda la biomasa del planeta.

b) La fuerza de Coriolis es un factor importante en la creación de vientos en la meso-escala.

c) Los vientos alisios son un ejemplo clásico de vientos en la meso-escala.

07.

SOLUCIÓN

MAYO 2014 (primera semana). TEST

12

Ambiental

Física

1. En las estimaciones de temperaturas de superficie a través de medidas de satélite, se tiene en cuenta:

a) la radiación de onda larga emitida por la superficie

b) la radiación solar reflejada por la superficie

c) la radiación solar incidente sobre la superficie

8. El flujo de vapor desde la cubierta vegetal hasta la atmósfera ocurre cuando:

a) aparecen corrientes convectivas turbulentas, independientemente de la concentración del vapor de agua

b) se da únicamente cuando existe un gradiente de concentración de vapor de agua entre la cubierta y la atmósfera

c) es un proceso de transporte por conducción

6. La ley de Betz: a) establece que el coeficiente de

potencia ideal de un aerogenador es la unidad.

b) establece el rendimiento óptimo de una máquina eólica.

c) establece que la pérdida de velocidad del viento que optimiza la potencia de un aerogenerador dado es del un 59%.

09.

10.

08.PLANTILLA DE RESPUESTAS.

EXAMEN MAYO 2014 (primera semana)

1. a)

b)

c)

2. a)

b)

c)

3. a)

b)

c)

4. a)

b)

c)

5. a)

b)

c)

6. a)

b)

c)

7. a)

b)

c)

8. a)

b)

c)

9. a)

b)

c)

10. a)

b)

c)

11. a)

b)

c)

12. a)

b)

c)

Calificación del test: Cada respuesta incorrecta resta media respuesta correcta. Las preguntas no contestadas ni suman ni restan.

Para contestar el test: utilice la plantilla de

respuestas que se acompaña (sólo serán tenidas en cuenta las

contestaciones de esta plantilla). Para marcar una respuesta, escriba

un aspa sobre el cuadrado de la opción elegida . En caso de

que ya hubiese marcado una respuesta y desease invalidarla, rodee el cuadrado y el

aspa con un círculo

Es importante que en

la plantilla de respuestas no

aparezcan ambigüedades, ya

que cualquier respuesta ambigua será considerada como respuesta

incorrecta.

Puntuación máxima del test: 4 puntos

SOLUCIÓN

MAYO 2014 (primera semana). TEST