Формула смешения

  Перемешивание представляет собой хаотическое движение небольших объемов воды, происходящее во всех направлениях в толще океана. При этом объемы воды переносят свои свойства - температуру, соленость, плотность и т.

д. Так, под воздействием ветра на поверхности моря возникает перенос воды в направлении ветра - дрейфовое течение. При этом вначале приводится в движение тонкий поверхностный слой, затем вследствие вязкости воды под поверхностным слоем образуются вихри, в которых объемы воды, двигаясь вниз, переносят с собой и свою горизонтальную скорость. Объемы воды, поднимающиеся в вихрях вверх, приобретают скорость поверхностного слоя. Таким образом, в движение вовлекается все более глубокий слой. Одновременно теми же объемами передаются и тепло, и соленость. В этом примере количества движения, тепла, солей передаются в глубину вихревым, или турбулентным, перемешиванием: происходит фрикционный турбулентный обмен этими характеристиками.
При повышении плотности поверхностного слоя под влиянием охлаждения или осолонения отдельные объемы воды мо

гут оказаться тяжелее нижележащих. В результате возникает свободная конвекция, при которой частицы переносят свои свойства, осуществляя конвективное перемешивание.
Хаотическое тепловое движение молекул воды производит молекулярное перемешивание.
Из отмеченных основных видов перемешивания наибольшее значение в естественных условиях океана имеет постоянно наблюдающееся турбулентное перемешивание. Конвективное перемешивание может достигать большой интенсивности при зимнем охлаждении. Молекулярное перемешивание (молекулярная диффузия) в океане совершенно незначительно по сравнению с турбулентным вследствие очень малых масс молекул и путей их свободного пробега.
При соприкосновении вод, значительно различающихся по характеристикам, в результате всех типов перемешивания между ними образуется граничная зона, вода которой представляет собой смесь отдельных компонент в различных соотношениях. Для количественного определения компонент в смеси по измерениям температуры, солености и других характеристик служат простые формулы смешения.

Пусть по вертикали наложены один на другой два однородных слоя со значениями характеристик b1 и b2. В результате перемешивания в граничной зоне будут наблюдаться значения характеристики b12. Носителем свойства является масса воды. По закону сохранения массы для данного образца смеси можно написать:
(7.5)
где М1 и М2 - массы смешавшихся компонент.
Удобнее рассматривать смешение масс вертикальных столбиков воды с единичной площадью сечения ^, пренебрегая обычно малыми различиями плотностей. Заменив в (7.5) массу Мг выражением
(7.6)
и сократив левую и правую часть равенства на рЦ получим:
(7.7)
Для произвольного числа компонент, используя аналогичные рассуждения, может быть получено следующее выражение: i04

(7.8)
из которого b1....,n может быть выражено как среднее взвешенное значение характеристики, для которой весовыми множителями являются высоты смешавшихся столбиков:
(7.9)
Очевидно, что при смешении слоев равной высоты формула дает среднее арифметическое.
Практическое приложение формулы смешения (7.7) проиллюстрируем на следующем примере. Пусть в некотором районе расположены два слоя вод с характерными соленостями S1 = 32,0 %о и S2 = 33,0 %о. Проба воды, взятая в граничной зоне, имеет соленость S12 = 32,2 %о. Определим, в каком соотношении смешаны первичные массы вод в месте взятия пробы. Из формулы (7.7) получаем:
(7.10)

Подставляя в (7.10) значения солености из нашего примера,

Заметим, что формулы смешения неточны для определения плотности или удельного объема вследствие явления уплотнения при смешении. 

Еще по теме Формула смешения:

1. Составление схемы смешении древесных пород дли лесных полос
2. I. ПРИРОДА ЗУБОВ, ОБЩЕЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ, ДЕЛЕНИЕ, ЧИСЛО И ЗУБНЫЕ ФОРМУЛЫ, ФОРМА
3. 2.1. Трематодоциды 2.1.1.              Галогенированные углеводороды
4. АГРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЛИЙНО-АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ [14]
5. Изотиоцианаты
6. Тетрагидропиримидины
7. I. ЗУБЫ БЫКА
8.   ТИТРОВАНИЕ РАСТВОРОВ  
9. Конкуренция между особями одного вида
10. I. ЗУБЫ ВЕРБЛЮДА