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Sistema térmico

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Modela el balance energético de la hoja: absorción de radiación solar y térmica, y disipación por convección (H), transpiración (E) y reemisión infrarroja. La temperatura foliar resultante determina la tasa de todas las reacciones enzimáticas fotosintéticas, la apertura estomática y la vulnerabilidad al daño térmico. El modelo conecta la física del calor con la bioquímica fotosintética y la fisiología del estrés por calor y helada.

ID:('ky', 3)


Balance energético

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$R_n=H+\lambda E+G$

$H$
Flujo de calor sensible
$W/m²$
$G$
Flujo térmico al tallo
$W/m²$
$R_n$
Radiación neta
$W/m²$
$\lambda$
Calor molar de vaporización
$J/mol$
$E$
Transpiración molar
$mol/m²·s$



ID:('gm', 18)


Calor sensible

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$H=\rho_{air}c_p\frac{T_{leaf}-T_{air}}{r_a}$

$T_{leaf}$
Temperatura de hoja
$K$
$T_{air}$
Temperatura del aire
$K$
$\r ho_{air}$
Densidad del aire
$kg/m³$
$H$
Flujo de calor sensible
$W/m²$
$c_p$
Calor específico del aire
$J/kg·K$
$r_a$
Resistencia aerodinámica
$s/m$



ID:('gm', 19)


Calor latente

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$\lambda E=\lambda g_s\frac{e_i-e_a}{P}$

$P$
Presión atmosférica
$Pa$
$e_a$
Presión de vapor del aire
$Pa$
$e_i$
Presión de vapor interna
$Pa$
$\lambda E$
Flujo de calor latente
$W/m²$
$\lambda$
Calor molar de vaporización
$J/mol$
$g_s$
Conductancia estomática
$mol/m²·s$



ID:('gm', 20)


Temperatura estacionaria

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$T_{leaf,eq}=T_{air}+\frac{(R_n-\lambda E-G)r_a}{\rho_{air}c_p}$

$T_{air}$
Temperatura del aire
$K$
$T_{leaf,eq}$
Temperatura foliar estacionaria
$K$
$\r ho_{air}$
Densidad del aire
$kg/m³$
$\lambda E$
Flujo de calor latente
$W/m²$
$G$
Flujo térmico al tallo
$W/m²$
$R_n$
Radiación neta
$W/m²$
$c_p$
Calor específico del aire
$J/kg·K$
$r_a$
Resistencia aerodinámica
$s/m$



ID:('gm', 21)


Dinámica térmica

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$\frac{dT_{leaf}}{dt}=\frac{R_n-H-\lambda E-G}{C_{th}}$

$T_{leaf}$
Temperatura de hoja
$K$
$C_{th}$
Capacitancia térmica areal
$J/m²·K$
$\lambda E$
Flujo de calor latente
$W/m²$
$H$
Flujo de calor sensible
$W/m²$
$G$
Flujo térmico al tallo
$W/m²$
$R_n$
Radiación neta
$W/m²$
$t$
Tiempo
$s$



ID:('gm', 22)


Arrhenius relativo

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$k_{enz}=e^{-\frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T_{leaf}}-\frac{1}{T_{opt}}\right)}$

$k_{enz}$
Velocidad enzimática relativa
$1$
$T_{leaf}$
Temperatura de hoja
$K$
$T_{opt}$
Temperatura óptima
$K$
$R$
Constante universal de gases
$J/K·mol$
$E_a$
Energía de activación
$J/mol$



ID:('gm', 23)


Daño térmico

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$S_{heat}=\frac{1}{1+e^{-(T_{leaf}-T_{heat})/\Delta T_{heat}}}$

$S_{heat}$
Índice de daño térmico
$1$
$T_{leaf}$
Temperatura de hoja
$K$
$T_{heat}$
Umbral de calor
$K$



ID:('gm', 24)


Daño por helada

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$S_{cold}=\frac{1}{1+e^{(T_{leaf}-T_{cold})/\Delta T_{cold}}}$

$S_{cold}$
Índice de daño por helada
$1$
$T_{leaf}$
Temperatura de hoja
$K$
$T_{cold}$
Umbral de helada
$K$



ID:('gm', 25)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile