Storyboard

Le transfert de particules ou de molécules, telles que le CO2, entre l'atmosphère et l'océan implique un mécanisme plus complexe. Ce processus est associé à la formation d'un film liquide saturé de particules ou de molécules, qui régule le passage de nouvelles particules vers ou depuis l'intérieur de l'océan.

>Modèle

ID:(1633, 0)

Iframe

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ID:(15640, 0)

Description

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Pour étudier le transfert de CO2 à la surface de l'océan, il est nécessaire d\'observer attentivement les variations de concentration à la fois dans l\'air et dans l\'eau.

Dans l\'air, le CO2 pénètre dans l\'eau, créant une zone de faible concentration où il diminue de $C_a$ à $C_{a,0}$. Cette couche a une épaisseur de 0,1 à 1 mm.

Le CO2 qui pénètre dans l\'eau s\'accumule initialement à la surface, créant une concentration $C_{w,0}$, qui se diffuse ensuite vers l\'intérieur, atteignant une concentration plus faible $C_w$.

La réduction de la concentration permet de définir deux zones : une zone très mince, de 0,02 à 0,2 mm, où la concentration diminue rapidement, et une seconde zone, de 0,6 à 2 mm, où la concentration diminue plus progressivement jusqu\'à atteindre la concentration dans l\'eau.

ID:(12244, 0)

Concept

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A taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) peut être modélisé en utilisant des données mesurées. Tout d'abord, il dépend de la vitesse à laquelle le système élimine le carbone de l'interface air-eau, ce qui rend la vitesse de transport proportionnelle à la vitesse relative entre les deux milieux.

Deuxièmement, il y a un effet de la mobilité des ions, qui peut être décrit par le numéro de Schmidt ($Sc$), représentant la relation entre la diffusion de l'impulsion et les particules. Cependant, cette dépendance n'est pas linéaire et est influencée par un facteur ($$) qui varie entre -1/2 et -2/3 en fonction de la rugosité de la surface.

Enfin, a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) dépend également de ($$), qui est à son tour déterminé par le niveau de rugosité de la surface.

En résumé, le gaz a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) est décrit en fonction de ($$), ($$), le numéro de Schmidt ($Sc$), ($$) et ($$) de la manière suivante :

ID:(15652, 0)

Concept

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La mobilité des molécules, représentée par a solubilité du gaz ($\alpha$), est une fonction de la concentration de particules, décrite par le numéro de Schmidt ($Sc$), qui à son tour est calculée à partir de ($$), ($$) et ($$) selon l'équation suivante :

Cette relation est illustrée dans le schéma suivant :

ID:(12245, 0)

Concept

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A taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) peut être estimé à partir de la loi de Fick, en comparant ($$) avec ($$) de la manière suivante :

ID:(15653, 0)

Concept

>Top

Pour l'interaction entre l'atmosphère et l'océan, a résistance au transfert air-eau d'un gaz ($R_{ta}$) comprend initialement a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$), suivi du processus d'évaporation $1/\alpha$ avec a solubilité du gaz ($\alpha$), et une fois que le gaz est passé dans l'air, a résistance de transfert dans l'air ($R_a$) agit sur lui :



Quant à l'interaction entre l'atmosphère et l'océan, a résistance au transfert eau-air d'un gaz ($R_{tw}$) comprend initialement a résistance de transfert dans l'air ($R_a$), suivi de a solubilité du gaz ($\alpha$), et une fois que le gaz a pénétré dans l'eau, a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$) agit :



Avec ces équations, nous pouvons formuler les équations pour les vitesses de transfert.

Ainsi, en utilisant a taux de transfert total de gaz dans l'air ($k_{ta}$), a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$), a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) et a solubilité du gaz ($\alpha$), nous établissons la relation suivante :



D'autre part, avec a taux de transfert total de gaz dans l'eau ($k_{tw}$), a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$), a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) et a solubilité du gaz ($\alpha$), nous établissons que :

ID:(15654, 0)

Top

>Top

Paramètres

$Sc$

Sc

Numéro de Schmidt

-

$\alpha$

alpha

Solubilité du gaz

-

$k_a$

k_a

Taux de transfert de gaz dans l'air

m/s

Variables

$C_a$

C_a

Concentration de gaz dans l'atmosphère

1/m^3

$C_{w,0}$

C_w0

Concentration de gaz dans l'eau

1/m^3

$R_{ta}$

R_ta

Résistance au transfert air-eau d'un gaz

s/m

$R_w$

R_w

Résistance au transfert dans l'eau

s/m

$R_{tw}$

R_tw

Résistance au transfert eau-air d'un gaz

s/m

$R_a$

R_a

Résistance de transfert dans l'air

s/m

$k_w$

k_w

Taux de transfert de gaz dans l'eau

m/s

$k_{ta}$

k_ta

Taux de transfert total de gaz dans l'air

m/s

$k_{tw}$

k_tw

Taux de transfert total de gaz dans l'eau

m/s

Calculs

• Méthode alternative
• Méthode traditionnelle
• Stratégie
• 2D
• 3D

Équation

Nombre

D'abord, sélectionnez l'équation: à , puis, sélectionnez la variable: à

---

Calculs

Symbole

Équation

Résolu

Traduit

Calculs

Symbole

Équation

Résolu

Traduit

Variable Donnée Calculer Cible : Équation À utiliser

Équations

ID:(15645, 0)

Équation

>Top, >Modèle

Le gradient de concentration entre a concentration de gaz dans l'atmosphère ($C_a$) et a concentration de gaz dans l'eau ($C_{w,0}$) dépend de a solubilité du gaz ($\alpha$). Par conséquent, la relation suivante est établie :

$C_w = \alpha C_a$

Conditions

Variables

$C_a$

Concentration de gaz dans l'atmosphère

$1/m^3$

9416

$C_w$

Concentration de gaz dans l'eau

$1/m^3$

9415

$\alpha$

Solubilité du gaz

$-$

9406

Relation

ID:(12235, 0)

Équation

>Top, >Modèle

A taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) peut être estimé à partir de la loi de Fick, en comparant ($$) avec ($$) de la manière suivante :

$k_a = \displaystyle\frac{ D }{ \delta_c }$

Conditions

Variables

$k_a$

Taux de transfert de gaz dans l'air

$m/s$

9407

Relation

ID:(12227, 0)

Équation

>Top, >Modèle

Le paramètre du gaz a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) est décrit en fonction de ($$), ($$), le numéro de Schmidt ($Sc$), ($$) et ($$) comme suit :

$k_w = ( u_a - u_w ) \beta Sc ^ n$

Conditions

Variables

$Sc$

Numéro de Schmidt

$-$

9410

$k_w$

Taux de transfert de gaz dans l'eau

$m/s$

9405

Relation

ID:(12215, 0)

Équation

>Top, >Modèle

A résistance de transfert dans l'air ($R_a$) est défini comme l'inverse de a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$). Cette relation peut être exprimée de la manière suivante :

$R_a = \displaystyle\frac{1}{ k_a }$

Conditions

Variables

$R_a$

Résistance de transfert dans l'air

$s/m$

9443

$k_a$

Taux de transfert de gaz dans l'air

$m/s$

9407

Relation

ID:(12236, 0)

Équation

>Top, >Modèle

A résistance au transfert dans l'eau ($R_w$) est défini comme l'inverse de a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$). Cette relation peut être exprimée de la manière suivante :

$R_w = \displaystyle\frac{1}{ k_w }$

Conditions

Variables

$R_w$

Résistance au transfert dans l'eau

$s/m$

9444

$k_w$

Taux de transfert de gaz dans l'eau

$m/s$

9405

Relation

ID:(12237, 0)

Équation

>Top, >Modèle

A résistance au transfert eau-air d'un gaz ($R_{tw}$) est défini comme l'inverse de a taux de transfert total de gaz dans l'eau ($k_{tw}$). Cette relation peut être exprimée de la manière suivante :

$R_{tw} = \displaystyle\frac{1}{ k_{tw} }$

Conditions

Variables

$R_{tw}$

Résistance au transfert eau-air d'un gaz

$s/m$

9446

$k_{tw}$

Taux de transfert total de gaz dans l'eau

$m/s$

9448

Relation

ID:(12238, 0)

Équation

>Top, >Modèle

A résistance au transfert air-eau d'un gaz ($R_{ta}$) est défini comme l'inverse de a taux de transfert total de gaz dans l'air ($k_{ta}$). Cette relation peut être exprimée de la manière suivante :

$R_{ta} = \displaystyle\frac{1}{ k_{ta} }$

Conditions

Variables

$R_{ta}$

Résistance au transfert air-eau d'un gaz

$s/m$

9445

$k_{ta}$

Taux de transfert total de gaz dans l'air

$m/s$

9447

Relation

ID:(12239, 0)

Équation

>Top, >Modèle

Pour l'interaction entre l'atmosphère et l'océan, a résistance au transfert air-eau d'un gaz ($R_{ta}$) inclut d'abord a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$), suivi par le processus d'évaporation $1/\alpha$ avec a solubilité du gaz ($\alpha$). Une fois que le gaz est passé dans l'air, a résistance de transfert dans l'air ($R_a$) agit sur lui :

$R_{ta} = R_a + \displaystyle\frac{1}{ \alpha } R_w$

Conditions

Variables

$R_{ta}$

Résistance au transfert air-eau d'un gaz

$s/m$

9445

$R_w$

Résistance au transfert dans l'eau

$s/m$

9444

$R_a$

Résistance de transfert dans l'air

$s/m$

9443

$\alpha$

Solubilité du gaz

$-$

9406

Relation

ID:(12240, 0)

Équation

>Top, >Modèle

Pour l'interaction entre l'atmosphère et l'océan, a résistance au transfert eau-air d'un gaz ($R_{tw}$) inclut d'abord a résistance de transfert dans l'air ($R_a$), suivi par a solubilité du gaz ($\alpha$). Une fois que le gaz a pénétré dans l'eau, a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$) agit :

$R_{tw} = R_w + \alpha R_a$

Conditions

Variables

$R_w$

Résistance au transfert dans l'eau

$s/m$

9444

$R_{tw}$

Résistance au transfert eau-air d'un gaz

$s/m$

9446

$R_a$

Résistance de transfert dans l'air

$s/m$

9443

$\alpha$

Solubilité du gaz

$-$

9406

Relation

ID:(12241, 0)

Équation

>Top, >Modèle

La relation entre la résistance au transfert entre l'atmosphère et l'océan peut être exprimée en termes des vitesses de transfert dans les deux milieux, équivalant à l'inverse de la vitesse de transfert totale.

Ainsi, avec a taux de transfert total de gaz dans l'eau ($k_{tw}$), a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$), a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) et a solubilité du gaz ($\alpha$), il est établi que :

$\displaystyle\frac{1}{ k_{tw} } = \displaystyle\frac{1}{ k_w } + \displaystyle\frac{ \alpha }{ k_a }$

Conditions

Variables

$\alpha$

Solubilité du gaz

$-$

9406

$k_a$

Taux de transfert de gaz dans l'air

$m/s$

9407

$k_w$

Taux de transfert de gaz dans l'eau

$m/s$

9405

$k_{tw}$

Taux de transfert total de gaz dans l'eau

$m/s$

9448

Relation

Développement

La relation entre a résistance au transfert eau-air d'un gaz ($R_{tw}$), établie par les sommes de a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$), a résistance de transfert dans l'air ($R_a$) et a solubilité du gaz ($\alpha$), est exprimée dans l'équation :

$R_{tw} = R_w + \alpha R_a$

Incluant la relation de a résistance de transfert dans l'air ($R_a$) avec a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) dans :

$R_a = \displaystyle\frac{1}{ k_a }$

L'interaction de a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$) avec a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) est décrite dans :

$R_w = \displaystyle\frac{1}{ k_w }$

Et la connexion entre a résistance au transfert eau-air d'un gaz ($R_{tw}$) et a taux de transfert total de gaz dans l'eau ($k_{tw}$) est détaillée dans :

$R_{tw} = \displaystyle\frac{1}{ k_{tw} }$

Ceci fournit la base pour établir la relation pour a taux de transfert total de gaz dans l'eau ($k_{tw}$) :

$\displaystyle\frac{1}{ k_{tw} } = \displaystyle\frac{1}{ k_w } + \displaystyle\frac{ \alpha }{ k_a }$

ID:(12243, 0)

Équation

>Top, >Modèle

La relation de la résistance au transfert entre l'océan et l'atmosphère peut être exprimée en termes des vitesses de transfert dans les deux milieux, correspondant à l'inverse de la vitesse totale de transfert.

Ainsi, en utilisant a taux de transfert total de gaz dans l'air ($k_{ta}$), a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$), a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) et a solubilité du gaz ($\alpha$), la relation suivante est établie :

$\displaystyle\frac{1}{ k_{ta} } = \displaystyle\frac{1}{ k_a } + \displaystyle\frac{1}{ \alpha k_w }$

Conditions

Variables

$\alpha$

Solubilité du gaz

$-$

9406

$k_a$

Taux de transfert de gaz dans l'air

$m/s$

9407

$k_w$

Taux de transfert de gaz dans l'eau

$m/s$

9405

$k_{ta}$

Taux de transfert total de gaz dans l'air

$m/s$

9447

Relation

Développement

La relation impliquant a résistance au transfert air-eau d'un gaz ($R_{ta}$), déterminée par la combinaison de a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$), a résistance de transfert dans l'air ($R_a$) et a solubilité du gaz ($\alpha$), est formulée dans l'équation :

$R_{ta} = R_a + \displaystyle\frac{1}{ \alpha } R_w$

Cela inclut la relation de a résistance de transfert dans l'air ($R_a$) avec a taux de transfert de gaz dans l'air ($k_a$) exprimée dans :

$R_a = \displaystyle\frac{1}{ k_a }$

De plus, l'interaction de a résistance au transfert dans l'eau ($R_w$) avec a taux de transfert de gaz dans l'eau ($k_w$) est expliquée dans :

$R_w = \displaystyle\frac{1}{ k_w }$

Et la connexion entre a résistance au transfert air-eau d'un gaz ($R_{ta}$) et a taux de transfert total de gaz dans l'air ($k_{ta}$) est spécifiée dans :

$R_{ta} = \displaystyle\frac{1}{ k_{ta} }$

Ces éléments ensemble fournissent la base pour définir la relation pour a taux de transfert total de gaz dans l'air ($k_{ta}$) :

$\displaystyle\frac{1}{ k_{ta} } = \displaystyle\frac{1}{ k_a } + \displaystyle\frac{1}{ \alpha k_w }$

ID:(12242, 0)