513 Soojuse ülekanne

Kirjanduse loetelu[1] Merefüüsika alused. K. Laigna, H. Ohvril[2] Marine Physics. J. Dera[3] Principles of ocean physics. J.R. Apel[4] Introduction to Physical Oceanography. R.H. Stewart[5] Introduction to Physical Oceanography. J.A. Knauss[6] Regional Oceanography: an Introduction. M. Tomczak[7] Физика океана. Ю.П. Доронин [9] Ocean circulation. Open University. [10] Океанография. Ю.М. Шокальский.

[1] 45-49

[2] 120-150[3] 124-148[4] 51-71

[5] 59-64

[6] 37-42

[7] 41-58[9] 191-201[10] 162-209

Peale mooduli läbimist...

● teate, mis on soojusbilanss● teate, mis on vaja merevee

faasi muutmiseks● teate, mis on

termodünaamika seadused● kuidas toimub soojusvahetus

ookeanis

● oskate arvutada veemassi soojenemist, jahtumist

● oskate arvutada tuulepinge avamerel

● oskate interpreteerida diagramme energia jaotuse kohta

Soojusbilanss

● Mis on termodünaamika seadused

● Mis on entroopia

● määrata entroopia märki

● leida soojushulk● interpreteerida

kiirgusdiagrammi

Soojusbilanss

Soojuse allikas - päike. Kiirgus vahemikus 0,38-2,5 μm (380-2500 nm). Aastane soojushulk = 1,2 E+21 kJ (sh 8%, mis peegeldub ookeanipinnalt)Frad - soojuskiirgus, 4-120 μm, vahe ookeani ja atmosfääri vahel, 42%Qaur - auramis- ja kondenseerimissoojus, 1m aurab, 51%Qkont - kontaktne soojavahetus, konvektsioon, õhukiht vee peal, 7%Qsad - sademed, tühineQjõed - soojuse juurdevool jõgedest, tühine

Soojuse ülekanne

Soojus kandub üle kolmel viisil:1. konvektsiooniga2. kiirgusega3. soojusjuhtivusega

Termodünaamika seadused

1. seadus - energia on jääv suurus2. seadus - entroopia kasvab alati3. seadus - absoluutse nulli juures molekulid ei liigu

Mõisted

Energia, Q (J) - võime teha tööd.Soojusmahtuvus, C (J/K) - energia hulk (J), mis on vaja veemassi soojendamiseks 1 kraadi võrra. Erisoojus, c (J/kg*K) - energia hulk (J), mis on vaja 1 kg vee soojendamiseks 1 kraadi võrra (vee erisoojus 4,18 kJ/kg K)Võimsus, W (J/s) - energia hulk ajaühikus.

Merevee faasid

Üleminekuks ühest faasist teise vesi peab loovutama või juurde saama soojust. ● Jää - selleks, et tekkiks jää, mage vesi peab

kaotama 80 kal soojust 0 kraadi juures 1 grammi kohta. See on sulamissoojus (J/kg).

● Vesi● Aur - 100 kraadi juures on vaja 540 kal, et 1

gramm vett muutuks gaasiks. See on aurustumissoojus (J/kg).

Vee soojusparameetrid

sulamissoojus 334 kJ/kg

aurustumissoojus 2260 kJ/kg

erisoojus, c 4,183 kJ/kg K

1 J = 0.239 kal1 kal = 4.187 J

Soojusmahtuvus (kkal/K, kJ/K)

jää 0.505 2112

õhk 0.237 991

mage vesi 1 4183

20 psu 0.951 3978

30 psu 0.939 3928

35 psu 0.932 3899

40 psu 0.926 3873

Näide

Kui 1 cm3 vett jahtub 1° võrra, kui suur õhumass soojeneb 1° võrra?

Lahenduskäik:1. Leida energiat, mis eraldub vee jahtumisel2. Arvestades õhu erisoojust leida õhu massi, mis on vaja soojendada. Õhu tihedus on 1 kg/m3.

Näide

Veekihile pindalaga 100 m2 ja sügavusega 0,1 m kahe tunni jooksul langes 300 W. Kui palju soojenes vesi?

Lahendus:Leida veekihi mass, soojusvoog korrutada ajaga, et saada soojushulk. Ühe kilogrammi soojendamiseks ühe graadi võrra on vaja kulutada 4190 kJ.

Kontrolli oma teadmisi

Veekiht massiga 1 tonn jahtus 3 kraadi võrra tunni jooksul. Kui suur oli eraldatud soojus (kJ)?

Küsimused

Kumb vesi jäätub kiiremini - soolane või mage?Kuidas käitub soojus veeauru kondenseerimisel, jää sulamisel?Mis on soojuse allikad?Kuidas soojus jaotub ookeanis?Kuidas ookean kaotab soojust?Mis on albeedo?Kui aur kondenseerub, kas soojus eraldatakse või neelatakse?Kui vesi aurustub, soojus antakse või võetakse ookeanilt ära?

Tuulepinge

Tuulepinge mõjub tangentsiaalselt veepinnale ning tekitab lainetust. Sõltub tuule kiirusest, õhu tihedusest ja hõõrdetegurist. τ = u2 ρ CD

Hõõrdetegur on 0,001 kui võetakse õhu tihedus 1,25 kg/m3

10-6 juhul, kui võetakse veetihedus.

Tähtsamad tuuled

Mussoonid on tuuled, mis tekivad maa ja mere ebaühtlase soojenemise tõttu. Passaadid on põhjustatud Maa pöörlemisest ning igal poolkeral nad on suunatud ekvaatori poole laiuskraadidel alla 30*.

Harjutus

Ookeani kohal puhub tuul kiirusega 6 m/s.Leida tuulepinge tau.

Lahendusτ = u2 ρ CD

Küsimused

Mis on tuulepingeMiks ta on tähtisMida ta mõjutabKuidas seda arvutada?