La teoría de Köhler describe el proceso por el cual el vapor de agua se condensa y forma gotas de nubes líquidas, y se basa en la termodinámica del equilibrio . Combina el efecto Kelvin , que describe el cambio en la presión de vapor de saturación debido a una superficie curva, y la Ley de Raoult , que relaciona la presión de vapor de saturación con el soluto. [1] Es un proceso importante en el campo de la física de las nubes . Fue publicado inicialmente en 1936 por Hilding Köhler , profesor de Meteorología en la Universidad de Uppsala.
Ecuación de Kohler:
donde es la presión de vapor de agua de la gota, es la presión de vapor de saturación correspondiente sobre una superficie plana, es la tensión superficial de la gota , es la densidad del agua pura, son los moles de soluto, es el peso molecular del agua y es la gota de nube diámetro.
La curva de Köhler es la representación visual de la ecuación de Köhler. Muestra la sobresaturación en la que la gota de la nube está en equilibrio con el medio ambiente en un rango de diámetros de gota. La forma exacta de la curva depende de la cantidad y composición de los solutos presentes en la atmósfera. Las curvas de Köhler donde el soluto es cloruro de sodio son diferentes a cuando el soluto es nitrato de sodio o sulfato de amonio .
La figura anterior muestra tres curvas de Köhler de cloruro de sodio. Considere (para gotas que contienen soluto con un diámetro igual a 0,05 micrómetros) un punto en el gráfico donde el diámetro húmedo es de 0,1 micrómetros y la sobresaturación es del 0,35%. Dado que la humedad relativa es superior al 100%, la gota crecerá hasta alcanzar el equilibrio termodinámico. A medida que la gota crece, nunca encuentra el equilibrio y, por tanto, crece sin límites. Sin embargo, si la sobresaturación es sólo del 0,3%, la caída sólo crecerá hasta aproximadamente 0,5 micrómetros. La sobresaturación a la que la gota crecerá sin límite se llama sobresaturación crítica. El diámetro en el que la curva alcanza su punto máximo se denomina diámetro crítico.
