Corrents de convecció i termoclina

Solucions

Primera part. Convecció

Muntatge de la figura 4 (la resistència d’immersió queda a la part superior del vas)

Quines gràfiques han sortit?

Vegeu les gràfiques a la figura 9.

Fig. 9

Muntatge de la figura 6 (la resistència d’immersió queda a la part inferior del vas)

Com seran les gràfiques d’evolució de la temperatura en funció del temps?

Vegeu les gràfiques a la figura 10.

Fig. 10

En quin dels dos casos s’han format corrents de convecció?
Només en el segon cas s’han format corrents de convecció

Quines condicions s’ha de donar perquè es formin aquests corrents?
És necessari que es formin masses d’aigua amb més temperatura a la part inferior de vas.

Podríeu fer una gràfica en la qual, amb fletxes, es mostri com creieu que es mouen aquests corrents d’aigua dins el vas?

Vegeu la figura 11.

Fig. 11

Imagineu que en una habitació, es col•loca un radiador de calefacció prop del sostre, tal com indica el dibuix de la dreta.

Discutiu si el sistema de calefacció serà eficaç o no.
No serà gaire eficaç, perquè es forma una capa d’aire calent a la part superior. No es formaran corrents de convecció.Vegeu la figura 12

Remeneu l’aigua del vas, mesureu la temperatura a intervals curts i intenteu dibuixar una gràfica de com evoluciona la temperatura mentre remeneu.
Vegeu la figura 13.

Fig. 12

Fig. 13

Segona part. Termoclina

Què creieu que causa la formació d’aquesta capa de diferent color?
Hi ha una transferència d’energia de la capa d’aigua que té més temperatura a la que té menys temperatura; la mescla de colorants s’observa com a color verd.

Quina importància pot tenir això en la renovació i circulació de les aigües en un mar on es dona el fenomen de la termoclina?
La termoclina és una capa, més o menys profunda, que es genera en un medi aquàtic i en la qual es detecta una diferència brusca de temperatura. L'haloclina és una capa, de profunditat variable, que separa bruscament la columna d’aigua en dues zones de salinitat diferent.
Durant les èpoques de calor, primavera-estiu, a la mar Mediterrània es genera una termoclina-haloclina molt estable.
En arribar la tardor, el canvi de temperatura provoca un refredament de la superfície del mar i s’hi generen també forts vents que n’afecten la superfície. Aquests factors ambientals, especialment el vent, són responsables del trencament de la termoclina-haloclina i com a resultat es produeix una barreja de l’aigua profunda i carregada de nutrients amb l’aigua superficial. Aquest fet és determinant per a l’estabilitat de moltes poblacions d’organismes que habiten la Mediterrània i, per tant, per a l’equilibri dels seus ecosistemes
.

A mesura que passa el temps, la capa de color verd es va fent més ampla. Per què?
Hi ha una tendència que la temperatura final sigui la mateixa per a tota la massa d’aigua.

Autor d'aquesta pàgina: Josep Coromines és professor de Física i Química a l'Escola Pia de Sitges.