Mészáros Ernő

A környezettudomány alapjai


2.7. keret. A turbulens diffúzió
Folyadékokban vagy gázokban diffúzió akkor indul meg, ha a tér egyes tartományai között valamilyen tulajdonság (pl. koncentráció) értékeiben eltérések vannak. Az anyagáramlást véletlenszerű mozgások hozzák létre, amelyek léptéke túl kicsi ahhoz, hogy leírásukra a mozgásegyenletek alkalmazhatók lennének. A különböző felületeket borító, mm-es vastagságú lamináris rétegektől (ahol az áramlás rendezett, nem turbulens) eltekintve, a légkörben a molekuláris diffúzió nem játszik szerepet. A diffúzió hatékonysága csaknem kizárólag a turbulencia erősségének függvénye. Turbulencia azért lép föl, mivel a rendezett mozgásokra (szélre) állandóan és szabálytalanul változó irányú és sebességű rendezetlen örvények rakódnak.
A levegőben három féle turbulens mozgás figyelhető meg: a súrlódás miatti mechanikus, a függőleges labilitás miatti termikus és a szélvektor irányának és sebességének változásából adódó dinamikus turbulencia. A turbulencia miatti fluxus (f), azaz anyagáramlás megadja, hogy felületegységen (esetünkben vízszintes) időegység alatt mennyi anyag áramlik keresztül (dimenziója kg m–2s–1). A fluxus nyilvánvalóan a koncentráció (C) gradiensével arányos: f = –Kz(δC/δz), ahol z a magasság, míg Kz a függélyes turbulens diffúziós együttható, amelynek értéke az alsó troposzférában általában 10 m2s–1 nagyságrendű.
Ha a turbulens anyagáramlás lefelé irányul (ülepedés), akkor a felszín közelében kisebb a koncentráció. Ez azokban az esetekben áll fenn, ha a felszín elnyeli a tekintett anyagot (pl. a meszes talaj a kén-dioxidot). Ellenkező esetben viszont a felszín forrása a tanulmányozott molekuláknak.
A gyakorlatban feltételezzük, hogy a lefelé irányuló fluxus egyenlő a felszín felületegységére időegység alatt ülepedett anyagmennyiséggel, azaz a száraz ülepedéssel. Ha a száraz ülepedést elosztjuk a talajközeli koncentrációval, akkor egy sebesség dimenziójú számot kapunk, amelyet száraz ülepedési sebességnek nevezünk. Kén-dioxid esetén pl. ez a szám kb. 1 cm s–1-gyel egyenlő.
A turbulens anyagáramlást természetesen nem csak függélyes irányban definiálhatjuk. A turbulens fluxus horizontális összetevői fontos szerepet játszanak a nyomanyagok horizontálisa terjedésének modellezésekor (lásd 2.4.1. rész).

A környezettudomány alapjai

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2020

ISBN: 978 963 454 549 1

A környezettudomány az emberi tevékenység és a környezet kapcsolatának, általában a környezeti törvények megismerésének tudománya. Alapvető feladata az életet befolyásoló külső tényezők változásainak nyomon követése, ezek gazdasági és szociális következményeinek feltárása, az emberi tevékenység és a környezetet ért emberi hatások összekapcsolása megfigyelések, illetve matematikai modellek segítségével. Jelen kötet célja a földi környezet kialakulásának és jelenlegi állapotának leírása, az ember és környezete kapcsolatának természettudományos tárgyalása. Ennek megfelelően ismerteti a környezeti változások rövid történetét, röviden vázolja a légköri és a szárazföldi környezetre vonatkozó ismereteket, valamint az óceánok geológiai, fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságait. Végül tárgyalja a különböző környezeti tartományok kölcsönhatásait, a legfontosabb földi elemek és vegyületek biogeokémiai körforgalmát. A könyv elsősorban a környezettudomány hazai kutatását és oktatását kívánja elősegíteni, de ajánlható minden érdeklődőnek, aki környezetünk problémáit tudományos elmélyültséggel kívánja megismerni.

Hivatkozás: https://mersz.hu/meszaros-a-kornyezettudomany-alapjai//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave