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Wassersäule im Meer

Storyboard

Im Falle des Ozeans variiert die Dichte des Wassers in Abhängigkeit von seiner Temperatur und seinem Salzgehalt mit der Tiefe. Aus diesem Grund kann der Druck nicht mit der herkömmlichen Druckformel für die Wassersäule berechnet werden. Es ist notwendig, den Effekt der Dichteschwankung zu berücksichtigen und durch Integration der Masse entlang der Säule den Druck zu berechnen, der in der Tiefe auftritt, die wir schätzen möchten.

>Modell

ID:(1598, 0)



Charakterisierung der Ozeanschichten

Definition

Durch Ekmans Transport verschieben sich die Grenzen zwischen den Oberflächenschichten und den tiefsten Schichten im Ozean. Diese sind durch plötzliche Änderungen der Parameter in Abhängigkeit von der Temperatur gekennzeichnet. Insbesondere gibt es Änderungen in:

Temperatur (Thermokline)
Salzgehalt (Halokline)
Dichte (Pyknokline)

ID:(11684, 0)



Säule mit variabler Dichte

Bild

Um den Druck unter dem Meer in einer bestimmten Tiefe zu berechnen, muss zuerst die Masse eines Volumenelements in einer bestimmten Tiefe geschätzt werden:

Das Problem in diesem Fall ist, dass die Dichte nicht konstant ist, so dass das typische Verhältnis des Drucks der Wassersäule nicht angewendet werden kann.

ID:(12008, 0)



Dichtemodellierung

Notiz

Wenn Sie die Kurve der Dichte des Meerwassers als Funktion der Tiefe betrachten, sehen Sie, dass es die Form eines invertierten Exponentials hat. Mit anderen Worten, der obere Teil kann komprimiert werden und erreicht eine Grenze, bei der das Gewicht der Säule nicht zu einer stärkeren Komprimierung führt:

ID:(12014, 0)



Wassersäule im Meer

Storyboard

Im Falle des Ozeans variiert die Dichte des Wassers in Abhängigkeit von seiner Temperatur und seinem Salzgehalt mit der Tiefe. Aus diesem Grund kann der Druck nicht mit der herkömmlichen Druckformel für die Wassersäule berechnet werden. Es ist notwendig, den Effekt der Dichteschwankung zu berücksichtigen und durch Integration der Masse entlang der Säule den Druck zu berechnen, der in der Tiefe auftritt, die wir schätzen möchten.

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$\rho_w$
rho_w
Dichte des Meerwassers an der Oberfläche
kg/m^3
$\rho_{\infty}$
rho_infty
Dichte des Meerwassers in der Tiefe
kg/m^3
$\rho$
rho
Dichte des Meerwassers in einer bestimmten Tiefe
kg/m^3
$p$
p
Druck
Pa
$dp$
dp
Druckelement
Pa
$\lambda$
lambda
Inverse der Referenztiefe
m
$dF$
dF
Kraftelement
N
$p_0$
p_0
Luftdruck
Pa
$S$
S
Marinesäulenabschnitt
m^2
$dm$
dm
Meerwasserkörperelement
kg
$dz$
dz
Spaltentiefenelement
m
$z$
z
Tiefe im Meer
m

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen


Beispiele

Durch Ekmans Transport verschieben sich die Grenzen zwischen den Oberfl chenschichten und den tiefsten Schichten im Ozean. Diese sind durch pl tzliche nderungen der Parameter in Abh ngigkeit von der Temperatur gekennzeichnet. Insbesondere gibt es nderungen in:

Temperatur (Thermokline)
Salzgehalt (Halokline)
Dichte (Pyknokline)

image

Ein Wasserelement mit einer H he dz , einem Abschnitt S und einer Dichte \ rho hat eine Masse:

equation

Um den Druck unter dem Meer in einer bestimmten Tiefe zu berechnen, muss zuerst die Masse eines Volumenelements in einer bestimmten Tiefe gesch tzt werden:

image

Das Problem in diesem Fall ist, dass die Dichte nicht konstant ist, so dass das typische Verh ltnis des Drucks der Wassers ule nicht angewendet werden kann.

Con la definici n de la fuerza gravitacional

equation=3241

el aumento de la fuerza en funci n de la masa es

equation

Con la variaci n de la masa

equation=12010

y la variaci n de la fuerza en funci n de la masa

equation=12012

con lo que se obtiene

equation

Con la definici n de la presi n

equation=4342

la presi n aumenta con la fuerza seg n

equation

en donde se asume que la secci n no varia.

Con la definici n de la presi n

equation=12009

el aumento de la fuerza

equation=12013

lleva a un aumento de la presi n

equation

Wenn Sie die Kurve der Dichte des Meerwassers als Funktion der Tiefe betrachten, sehen Sie, dass es die Form eines invertierten Exponentials hat. Mit anderen Worten, der obere Teil kann komprimiert werden und erreicht eine Grenze, bei der das Gewicht der S ule nicht zu einer st rkeren Komprimierung f hrt:

image

Wenn Sie die Kurve der Dichte mit der Tiefe beobachten k nnen dies mit einem Wert f r die Oberfl chendichte \ rho_0 \ sim 1.025 , g / cm ^ 3 und einem sehr tiefen Wert von \ rho _ {\ infty} \ sim 1.028 modellieren , g / cm ^ 3 , zu dem es exponentiell konvergiert, mit einer durchschnittlichen Tiefe von (bis zu 36% des urspr nglichen Wertes) von ungef hr 500 , m , deren inverser Wert Wir werden \ lambda aufrufen. Auf diese Weise haben wir das Modell:

equation

Con el incremento de la presi n dp cuando se incrementa la profundidad dz

equation=12011

se puede mediante integraci n calcular la presi n para cualquier profundidad:

equation

Si se emplea la funci n de la densidad

equation=11882

en la ecuaci n de la presi n

equation=11881

se obtiene

equation


>Modell

ID:(1598, 0)