Ratio compared to Dry Air [%] - M - By volume By mass [kg/kmol]

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1 Gas Ratio compared to Dry Air [%] Molecular Weight - M - By volume By mass [kg/kmol] Chemical Symbol Oxygen O 2 Nitrogen N 2 Argon Ar Carbon Dioxide CO 2 water vapor 0-4* (0.35) 0-2.5* (0.25) H 2 O *valorio massimi corrispondenti alla temperatura di 30⁰C ( ) media globale

2 PV = nr T Legge dei gas perfetti: vale per n moli di gas, anche eterogenei, R* è una costante universale che vale 8,314J/(K mol). Adatta a descrivere il comportamento dei gas che occupano volumi finiti e hanno temperatura omogenea P = ρrt ; R = R m Descrive il comportamento di un gas perfetto di massa molare m. R è una costante che dipende dal gas considerato. Adatta a descrivere la variazione delle proprietà di un gas come funzioni continue nello spazio gas R (J/Kg K) Azoto 296,91 Ossigeno 260,83 Argon 208,21 Vapor acqueo 462,70 P = ρrt ; R = R ഥm dove Descrive il comportamento di una miscela di gas (di composizione costante) le cui molecole hanno peso medio ഥm. Nel caso dell aria secca (senza vapor acqueo) si ha ഥm =28,96g/mol e R D =287,05 J/Kg k P = σ k P k ; ρ = σ k ρ k ; ഥm = M σ k n k = σ l n lm l σ k n k m massa molare media dell aria secca

3 INFO : Gli ioni nell acqua marina sono per il 55% Cl- e il 31% Na+. Questa percentuale è costante nella maggior parte di mari e oceani Eccezioni Mari con acqua relativamente dolce (ad esempio il Mar Baltico) con grandi contributi fluviali I sali di fiumi e laghi hanno una composizione molto variabile in relazione all ambiente circostante. Ad esempio il Reno a valle delle Alpi contiene piccole frazioni di cloro e sodio, ma grandi (56%) di bicarbonato (HCO 3 ) e ( 20%) do Calcio (Ca +2 ). Nel Mar Morto (340psu circa) la concentrazione del Cloruro di magnesio è circa doppia di quella del cloruro di sodio.

4 La successione di definizioni di salinità Salinità è una quantità adimensionale che descrive la frazione di materia sciolta per chilo di acqua marina Definizione semplice quantità totale di materia sciolta in grammi per chilo Problemi: è ambigua e non attuabile in pratica durante campagne di misura Definizione completa (1889, 1902) (ppt: part per thousands) Deve definirsi salinità il peso dei sali inorganici in un chilogrammo di acqua di mare, quando tutti i bromuri e gli ioduri vengano sostituiti con una quantità equivalente di cloruri e tutti i carbonati da una quantità equivalente di ossidi. Problema: problematico utilizzarla in campagne di misura. Salinità basata sulla clorinità: (1964) S = Cl later (1969) changed to: S = Cl where chlorinity Cl is defined as Il valore della clorinità per mille in un campione di acqua di mare è per definizione uguale al valore della massa di Argento purissimo espressa in grammi necessaria a precipitare gli alogeni in 0, kg di un campione di acqua di mare Problema: Anche questo resta complicato perchè implica il trasferimento del campione di acqua in un laboratorio chimico

5 Salinità basata sulla conducibilità: (psu, practical salinity units) clorinità viene ricondotta alla conducibilità. Successivamente ( ) il riferimento alla clorinità viene abbandonato e la salinità e riferita direttamente alla conducibilità. La salinità viene valutata sulla base del confronto con la conducibilità di una soluzione di riferimento che contiene grammi di cloruro di sodio per litro, a 15 0 C e alla pressione atmosferica. La psu ed è calibrata in modo da numericamente coincidere quasi esattamente con la ppt. Si tratta di una formula empirica che ha la forma S P = σ5 Τ n=1 a n R t n 2 + n 2 t 15 σ 5 Τ 1+k(t 15) n=1 b n R t dove R t = C(S,t,0)/C(KCl,t,0), e tutti I coefficenti sono stati determinati sperimentalmete. Vantaggi: è facile da misurare mediante sonde senza recupero di campioni di acqua marina. Salinità assoluta: raccomandata dagli organismi internazionali IOC e IAPSO (2010) riporta alla definizione originale utilizzando S P S A = S R + ΔS A = /35 S P + ΔS A IL fattore che moltiplica S P fornisce il valore di riferimento S R, che è attualmente la più accurata stima della salinità assoluta delle acque superficiali del Nord Atlantico. Una correzione ΔS A, che dipende dalla posizione, è aggiunta per includere le deviazioni di composizione del sale marino.

6 ρ T, S, p = K T, S, p = p ρ T, S, 0 p 1 + K(T, S, p) K = β 1 = p V V ρ T, S, 0 ρ T, S, p ρ T, S, 0 1 Densità dell acqua marina La formula empirica evidenzia due passi concettuali 1) Il numeratore descrive la variazione di r in funzione di T e S alla pressione atmosferica 2) Il numeratore descrive l effetto di una compressione alla pressione p (attenzione che con p si indica la differenza rispetto alla pressione atmosferica) K è il modulo di compressibilità ed è l inverso di b coefficiente di compressibilità K (T,S,p) e r(t,s,0) sono formule empiriche costituite da espansioni polinomiali in T,S,p Un approssimazione lineare accurata in molti casi, (in generale allo 0.5 ) r r S S b T T k p 0 a 0 0 p0 Kg 1027 m 3 35psu Kg Kg o 0.78 m C 3 m psu 10 o C Kg 3 m dbar 101.3dbar (1atm)

7 GRAFICA approssimata!!!! Il 50% delle masse d acqua oceaniche hanno una T fra 1.3 e 3.8⁰C e una salinità fra 34.6 e 34.8psu Media: S=34.7psu, T=3.5⁰C Per valori di T e S in questa area la densità aumenta con la temperature 3.8⁰C 1.3⁰C ghiaccio psu From Principles of Pcean Physics, J.R.Apel, Academic Press, London and S.Diego,

8 annotazioni La nonlinearità (le isolinee NON sono rette)determina che mescolando masse d acqua che differiscono in temperatura e densità ma hanno la stessa densità si aumenta la densità della massa risultante I processi di mescolamento aumentano la densità dell'acqua marina (fig5.18) La linea della temperatura di congelamento e della temperatura di massima densità si intersecano a T= C e S=24.695psu. La densità di acqua più salata di psu diminuisce con la temperatura. Nell area compresa fra le due linee aumenta con la temperatura (fig2.2) La maggior parte dell acqa marina si trova in una porzione molto piccola del grafico della slide precedente : 34<S<36 e -2<T<20 (fig.2.1) Le nonlinearità implica che gli effetti della salinità sulla densità sono leggermente maggiori a basse temperature