Timp de ședere

Timpul de ședere este o cantitate fizică , omogenă dimensional cu unitatea de timp (prin urmare măsurată în unități SI cu a doua ), care este utilizată în diverse discipline, inclusiv științele Pământului , științele mediului și ingineria chimică .

În științele mediului și ale pământului

Este folosit pentru a descrie nivelul de dinamism al unui sistem dat care se află într-o condiție de echilibru dinamic . Având în vedere o anumită rezervă sau un compartiment în care un element de care este prezentă sau substanță chimică sub studiu, reședință timpul exprimă media timpului în care speciile chimice rămâne în compartimentul dat.

Matematic, timpul de ședere t este exprimat prin raport

t={\frac {Q_{i}}{F}}

{\ displaystyle t = {\ frac {Q_ {i}} {F}}}

{\ displaystyle t = {\ frac {Q_ {i}} {F}}}

unde este $Q_{i}$ ${\ displaystyle Q_ {i}}$ ${\ displaystyle Q_ {i}}$ este cantitatea de specii chimice din compartimentul i (cantitate constantă în timp, fiind în condiții de echilibru) și cu F indică fluxul de intrare sau de ieșire al aceleiași specii în raport cu rezerva de referință.

Aplicații

În oceanografia chimică timpul de ședere al unui element este utilizat pentru a exprima timpul necesar pentru ca un anumit element să atingă o concentrație egală cu cea a echilibrului în ocean . $Q_{i}$ ${\ displaystyle Q_ {i}}$ ${\ displaystyle Q_ {i}}$ se obține înmulțind concentrația medie în ocean cu volumul oceanului însuși ( 1,37 × 10 ²¹ l ), în timp ce, având în vedere că pentru multe elemente cel mai mare debit de intrare se datorează râurilor , este posibil să se calculeze debitul de intrare cunoscând concentrația medie în râuri și rata de injecție continentală ( 3,6 × 10 ¹⁶ l / an).

Un alt exemplu se referă la studiul ciclurilor biogeochimice . Să luăm în considerare ciclul azotului atmosferic : cantitățile acestui element sunt practic constante și egale cu 3,87 × 10 ²¹ g ^[1] , în timp ce debitul de ieșire ( fixarea azotului , industrie , combustie ) este estimat în 2,8 × 10 ¹⁴ g / an ^[2] . Prin efectuarea calculului, se obține un timp aproximativ de ședere de aproape 14 milioane de ani.

Studiul timpilor de ședere își asumă, de asemenea, o importanță fundamentală în calculul speciilor poluante , cum ar fi gazele cu efect de seră sau contaminanții apei.

În ingineria chimică

Este utilizat în special în ingineria instalațiilor industriale și este definit ca:

{\frac {V}{\tilde {V}}}=\tau

{\ displaystyle {\ frac {V} {\ tilde {V}}} = \ tau}

{\ displaystyle {\ frac {V} {\ tilde {V}}} = \ tau}

cu volum V (în m ³ ) e ${\tilde {V}}$ ${\ displaystyle {\ tilde {V}}}$ ${\ tilde {V}}$ debit (în m ³ s ⁻¹ ). Un alt nume cu care este identificat este timpul de ședere . În general, servește pentru a oferi o descriere cantitativă a timpului scurs de un anumit fluid cu flux constant în interiorul unui reactor ( CSTR sau PFR ).

Notă

^ J. Walker, Evoluția atmosferei , Macmillan, New York (1977)
^ RU Ayres, W. Schlesinger, R.Socolow, Industrial Ecology and Global Change , Cambridge University Press (1994)