Recentemente se descobriu que a Termodinâmica da água do mar é muito mais importante do que se pensava para o entendimento dos processos que ocorrem nos ambientes marinhos e os que recebem algum tipo de influência destes. Aponte para cada situação (local, premissas consideradas etc), quais os termos da equação da conservação do calor que você, como pesquisador Oceanógrafo, usaria e quais desprezaria em um estudo científico. Justifique sua resposta.
a) Isentropia; oceano profundo (> 4000 m ).

Passo 1

Resumo do enunciado: queremos identificar, para o oceano profundo (profundidades maiores que 4000,m) em regime essencialmente isentrópico, quais termos da equação da conservação do calor devem ser mantidos no modelo e quais podem ser desprezados. O conteúdo envolvido é a equação prognóstica da temperatura (ou temperatura potencial) em dinâmica oceânica, que inclui termos advectivos, difusivos e de forçamento (radiação, troca de calor com a atmosfera, etc.).

Passo 2

Escrevemos a forma geral da equação da temperatura potencial theta:
partial thetapartial t ;+;ucdotnablatheta ;=;nablacdotl(kappanablathetar) ;+;Qrho,cp,,
onde
ucdotnablatheta é o termo advectivo,
nablacdot(kappanablatheta) representa a difusão turbulenta/ molecular,
Q/(rho,cp) agrega todas as fontes e sumidouros de calor (radiação solar, trocas de calor com a atmosfera, aquecimento interno etc.).

Passo 3

Características do ambiente profundo (> 4000 m) em regime isentrópico:
– Não há penetração de radiação solar a essas profundidades, então Q associado a aquecimento radiativo é desprezível.
– A interface com a atmosfera está muito distante, não ocorrem trocas sensíveis ou latentes de calor.
– As taxas de mistura turbulenta e difusão molecular na coluna d’água profunda são extremamente baixas, tornando nablacdot(kappanablatheta) desprezível em escala de modelo global ou de grande escala.
– Adotamos temperatura potencial theta, de modo que os efeitos compressivos (aqueci­mento adiabático pela compressão) estão removidos, caracterizando processo adiabático (isentropia) na coluna interna.

Passo 4

Conclusão sobre quais termos usar e quais desprezar:
– Usar apenas o termo advectivo ucdotnablatheta (eventualmente acompanhado do termo local de variação partialtheta/partial t) para descrever o transporte de propriedades térmicas por correntes profundas.
– desprezar totalmente o termo de difusão nablacdot(kappanablatheta) e o termo de forçamento Q/(rho,cp), pois ambos são irrelevantes nas condições isentrópicas do oceano profundo.

Resposta

Usar apenas
partial thetapartial t + ucdotnablatheta
Desprezar
nablacdotl(kappanablathetar) e Qrho,cp,

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