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.
e) Processos de formação de água em que o efeito termobárico e fluxos de calor sensível e latente são importantes.

Passo 1

O enunciado pede que, para processos de formação de água em que o efeito termobárico e os fluxos de calor sensível e latente são importantes, a gente identifique quais termos da equação da conservação de calor devem ser mantidos ou desprezados. O conteúdo aqui é a termodinâmica oceânica aplicada a convecção profunda em altas latitudes.

Passo 2

Escrevemos a forma geral da equação de conservação de calor em água do mar:
partial Tpartial t ;+;u!cdot!nabla T ;=; 1rho cpnabla!cdot!(knabla T) ;+; alpha,Trho cppartial ppartial t ;+; Qsw+Qlw+Qh+Qe+Q>=orho cp
onde
partial Tpartial t é a tendência local,
ucdotnabla T a advecção,
nablacdot(knabla T) a difusão térmica,
alpha Trho cppartial ppartial t o aquecimento por compressão (termobárico),
e Qsw,Qlw,Qh,Qe,Q>=o são, respectivamente, os fluxos de calor de onda curta, onda longa, sensível, latente e geotérmico.

Passo 3

Em regiões de formação de água profunda (por exemplo no Atlântico Norte), temos:
-- fluxo de radiação solar Qsw praticamente zero (inverno polar);
-- fluxo de radiação de onda longa Qlw secundário frente aos fluxos turbulentos;
-- perdas intensas de calor sensível Qh e latente Qe na superfície gelada ou nua;
-- compressão significativa da coluna d'água durante a convecção (efeito termobárico);
-- difusão molecular de calor desprezível diante da mistura turbulenta, mas mantém-se o termo advecção vertical forte.

Passo 4

Com base nisso, concluímos que, para modelar a termodinâmica desses processos, devemos:
– manter a tendência local partial T/partial t e a advecção u!cdot!nabla T, pois descrevem a evolução e o transporte vertical do pulso convectivo;
– manter o termo termobárico dfracalpha,Trho cpdfracpartial ppartial t, pois a compressão libera calor durante a imersão;
– incluir os fluxos de superfície sensível dfracQhrho cp e latente dfracQerho cp, que comandam a perda de calor para a atmosfera;
– desprezar os fluxos radiativos Qsw e Qlw, pois são desprezíveis no inverno polar;
– desprezar o aporte geotérmico Q>=o e a difusão molecular nablacdot(knabla T), pois são muito pequenos frente à convecção turbulenta.

Resposta

Incluir os termos
partial Tpartial t, u!cdot!nabla T, alpha,Trho cppartial ppartial t, Qhrho cp e Qerho cp;
Desprezar os termos
,Qsw, Qlw, Q>=o e nabla!cdot!(knabla T).

Exercícios relacionados