des Agua de Mar

8/6/2019 des Agua de Mar

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Densidad del agua de mar

Expansión térmica α ΔΤ = ΔV/V

α = α (p, T, S)

ρ = ρ (p, T, S)

Contracción halina β ΔS = -ΔV/V

β = β (p, T, S)

Compresibilidad κ Δp = -ΔV/Vκ = κ (p, T, S)

Circulación General II – 2010 – 4. Propiedades físico‐químicas 1



[p] = [kg/m3] [m/s2] [m] = kg/m s2 = Pascal

si ρ = 1025 kg/m3 y h = 100 m

p = 100.45 x 104 Pa

ρ h

z

Presión hidrostática

pz = ρ g h ρ = ∫ ρ dz

ρ = ρ (p)

104 Pa = 1 decibar




Estructura vertical de temperatura en

aguas de gran profundidad

TT SS

El efecto de la presión sobre la temperatura

> p

> T

Temperatura potencial (θ): la temperatura que una parcela de agua llevada

sin intercambiar calor hasta la superficie (adiabaticamente)

TT

3000 m

10000 m




Temperatura potencial Atl Sur (30W)


http://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.LEVITUS94/.ANNUAL/



NaCl

Punto de fusión 1074 K (801 °C)

Punto de ebullición 1738 K (1465 °C)

Densidad 2,2 ×103 kg/m3

Solubilidad 35,9 g en 100g de agua

Excelente aislante eléctrico

La molécula de agua y sales en solución

H H

O

+ +

-

agua

Cl - Na+

-

-

--

- +

-

---

agua de mar

Buen conductor eléctrico




Principal composición del agua de mar35ppm

Cationes g/Kg mEq/Kg

Sodio 10.752 467.56

Potasio 0.39 9.98

Magnesio 1.295 106.50

Calcio 0.416 20.76

Sr 0.013 0.3

Total 605.1

Aniones

Cloro 19.345 545.59

Bromo 0.066 0.83

Fluor 0.0013 0.07

Sulfato 2.701 56.23

Bicarbonato 0.145 2.3

Total 605.02

Salinidad

Principales Constituyentes (35 ppm)por m

3(aprox. 1026 Kg) de agua de mar

NaCl 28.014 Kg

MgCl2 3.812

MgSO4 1.752

CaSO4 1.283

K2SO4 0.816

CaCO3 0.122

Kbr 0.101SrSO4 0.028

H2BO3 0.028

Total 35.956

La salinidad se define como la masa de sales disueltas (en gramos) porkg de agua de mar. La salinidad es adimensional, aunque habitualmente

nos referimos a Unidades Prácticas de Salinidad (ups)

Masa de sales disueltas (gr)

Masa de agua de mar (Kg)




“Constancia” de las proporciones

Las sales disueltas se encuentran en concentraciones relativascasi constantes en todo el océano

Salinidad = 1.80655 x Clorinidad

Sales disueltas en las

aguas de mar(átomos):

55.3 % Cloro

30.8 % Sodio3.7 % Magnesio

2.6 % Sulfuro

1.2 % Calcio1.1 % Potasio




28 30 32 34 36

Salinidad

2

3

4

5

o n u

t i v i a

( m m h o s / m )

20°C

10°C

-2°C

La resistencia eléctrica de un

conductor de longitud l y sección q:

R = r l/q [ohm]

donde r es la resistencia específica.

La inversa de r es la conductividad que

se mide en (ohms/cm) .

En oceanografía suele medirse laconductividad en mmho / cm = mS / cm.

-1

Conocida la temperatura de una muestra de agua de mar, la relaciónentre la conductividad y salinidad permite la determinación de estaúltima mediante mediciones eléctricas, rápidas y de muy alta precisión.

Conductividad eléctrica




0 100 200 300 400 500 600 700 800

Minutos (calorías)

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

T e

m p e r a t u r a ( ° C )

1°/min

1°/0.5 min

80'

540 '1°/0.44'

Curva de calentamiento de 1 gramo de agua dulcea la que se le entrega 1 caloría por minuto

Calor específico

Cp = 1 cal gr -1 °C-1

≈ 4200 J/Kg ºC




T ρ m a x

T c

Temperatura de máxima densidad Trmáx y temperatura del punto de congelamiento Tc, en función de la salinidad.La escala de temperatura en grados centígrados (°C).A salinidad = 24.695 ambas temperaturas coinciden.

24.695

0 5 10 15 20 25 30 35

Salinidad

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

T e m p e r a t u r a (

C )

0 ° C

2 0 ° C

Variaciones del Calor Específico del agua de mar a presión constante,

en función de la temperatura (°C)y la salinidad.

0 10 20 30 40

Salinidad

4 0 0 0

4 1 0 0

4 2 0 0

C

a o r e s p e í f o

J o u l e s / K g )

Calor específicoQ = ρ Cp T

ΔQ = ρ Cp ΔT

Temperatura decongelamiento y demáxima densidad

C a

l o r e s p e c í f i c o ( J / K

g º C )




10 20 30 40

Salinidad

5

10

15

20

25

30

S i g m a - T

0 5 10 15 20 25

Temperatura (°C)

5

10

15

20

25

30

S i g m a - T

T =20°C

T = 0°C

S = 35

S = 20

Densidad del agua de mar

sigma -T = (ρ0,T,S - 1000) [Kg/m3]

ρ = 1027 kg/m3 sigma -T = 27 kg/m3

ρ = ρ (p, T, S) [Kg/m3]




Variaciones de densidad (ΔσT) en función de variaciones de temperatura y salinidad




Temperatura superficial




Salinidad superficial




Densidad superficial




Oxígeno disuelto superficial




Saturación de Oxígeno disuelto superficial



Nitrato superficial




Fosfato superficial




Silicato superficial




Espacio temperatura – salinidad 1




33 34 35 36 37 38

Salinidad (ups)

0

5

10

15

20

25

30

T

m p e r a t u

r a P o t n c a ( C )

2 8

2 7

2 6

2 5

2 4 2 2 2 3


llí í neas deneas de σσ

constanteconstante0 5 10 15 20 25

- 4 0 0 0

- 3 0 0 0

- 2 0 0 0

- 1 0 0 0

0

P r o f u n d i d a d ( m

)

34 34.5 35 35.5 36 36.5 37

24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28

S

S 33 34 35 36 37 38

Salinidad (ups)

0

5

10

15

20

25

30

T

m p e r a t u

r a P o t n c a ( C )

-2-50

-99

-149

-199

-298

-397

-496

-743

-990

-1484-1976-2957

-3934

2 8

2 7

2 6

2 5

2 4 2 2 2 3




u

u

1

2

1 m2

Cuando el fluido esta en movimiento y el flujo es "laminar"(es decir en láminas o capas, sin movimientos turbulentos),si existen diferencias de velocidad entre las láminas, existe

una fuerza tangencial que, de acuerdo a Newton, esproporcional a la variación de velocidad con la distancia.En este caso se dice que el fluido es "Newtoniano".

F = µ du / dz

dz

µ es el coeficiente dinámico de viscosidad molecular. En el agua de mar µ depende(débilmente) de la temperatura y la salinidad. El valor de µ es del orden de 10 Kg /m s.

-3

El coeficiente cinemático es ν = μ / ρ = 106 m2 /s

Viscosidad molecular




0 5 10 15 20 25 30

Temperatura (°C)

70

72

74

76

78

e s n i ó n

S u p e r f i i a l ( i n

a s / m )

S=34-36S=30

S=0

0 5 10 15 20 25 30 35

Salinidad

70

72

74

76

78

-2°C

30°C

10°C

20°C

t (dinas / cm) = 75.64 - 0.144 T + 0.0399 [ (S - 0.03) / 1.8050)]

Tensión superficial




Composición de agua de río y de agua de marconcentraciones en mEq/l

Ríos Mar Sales Ríos- 35ppm cíclicas s.c.

ones Positivos (cationes)

Sodio Na+

0.27

468 0.19 0.08

Potasio K+

0.06 10 0.00 0.06

Magnesio Mg++

0.34 107 0.04 0.30Calcio Ca

++0.75 20 0.01 0.74

Total Cationes 1.42 605 0.24 1.18

ones negativos (aniones)

Cloro Cl-

0.22 546.5 0.22 0.00Bicarbonato HCO3

-0.96 2.3 0.00 0.96

Sulfato SO4--

0.24 56.2 0.02 0.22

Total Aniones 1.42 605.0 0.24 1.18

Origen de las sales disueltas




Constituyente Tasa agua mar/ Tiempo de residencia

agua río - s.c. 106

años

Agua 0.965 0.044Sales totales 500.0 22.0

HCO3-

2.4 0.11

Ca++

27.0 1.2K+ 170.0 7.5

SO4-- 250.0 11.0

Na+

5900.0 260.0Cl

- infinito infinito

Tiempos de residencia

los principales constituyentes del agua de mar




La concentración de gases noblesEl factor de pérdida es la tasa entre la concentración relativa de un gas noble en

el sol sobre la concentración relativa en meteoritos supuestamente similares amaterial del manto.




Balance geoquímicoLos elementos volátiles en exceso




Edad del océano profundoDeterminación empleando 14C

Tiempo en años transcurridos desde que una parcela de agua situada actualmente a 3000 m

de profundidad estuvo en contacto con la atmósfera.Circulación General II – 2010 – 4. Propiedades físico‐químicas 31

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