104. Умови рівноваги ідеального газу ,адіабатичний градієнт температури.

Адіабатичний градієнт температури дає подавання відносно змін температури в частинці рідини при її вертикальних переміщуваннях без обміном теплом і домішками з навколишнім середовищем.

Для ідеального газу

105. Потенціальна густина. Умови рівноваги краплинної рідини.

Потенціальна густина – густина рідини адіабатична приведена до стандартного тиску p0. Диференціал потенціальної густини:

Після спрощення:

При частинка, виведена із стану рівноваги, буде залишатися на тому рівні, куди вона буде переміщена. Така стратифікація називається нейтральною.

При напрямок сили плавучості співпадає з напрямком руху частинки і вона діє на рідку частинку ,яка зміщується прискорено. В результаті частинка віддаляється від початкового рівня. Така стратифікація є нестійкою

При сила плавучості напрямлена проти руху частинки, яка адіабатично переміщується, діє на неї повертаючим чином і намагається повернути частинку на вихідний рівень. Така стратифікація є стійкою.

106. Частота Вяйселя-Брента. Її фізичний сенс.

Частота Брента — Вяйсяля (также частота плавучести) — в механике сплошных сред частота, с которой элемент жидкости, перемещённый вертикально в стратифицированной среде будет в этой среде осциллировать. Используется для определения условий устойчивой или неустойчивой стратификации в океанологии, метеорологии и геофизике. Названа в честь Д.Брента и В.Вяйсяля.

Физический смысл

Идея выводится из второго закона Ньютона применённого к частице воды, находящейся в стратифицированной жидкости (в которой плотность изменяется по вертикали). Частица перемещается по вертикали из начальной позиции и попадает в слой, где плотность окружающей воды иная, чем плотность частицы. Если жидкость устойчиво стратифицирована (N²>0), то при перемещении вверх, плотность частицы воды будет больше, чем плотность окружающей жидкости, и частица начнёт тонуть. При этом за счёт инерции частица «проскочит» слой одинаковой с ней плотности и попадёт в слой большей плотности. Архимедова сила начнёт выталкивать ее наверх, где она снова проскочет слой равной ей плотности и так будет осциллировать, пока, наконец, не обретёт покой в слое равной ей плотности. Если же ускорение направлено не в сторону начальной позиции, а от нее (N²<0), стратификация является неустойчивой, в таких случаях в океане обычно наблюдается опрокидывание слоёв или конвекция.

107. Що відбувається з рідко частинкою, яка знаходиться в умовах стійкої, нейтральної та нестійкої стратифікації.

При частинка, виведена із стану рівноваги, буде залишатися на тому рівні, куди вона буде переміщена. Така стратифікація називається нейтральною.

При напрямок сили плавучості співпадає з напрямком руху частинки і вона діє на рідку частинку ,яка зміщується прискорено. В результаті частинка віддаляється від початкового рівня. Така стратифікація є нестійкою. При слабкій дії дисипативних чинників в середовищі розвиниться конвекція, яка за допомогою роботи сил плавучості буде здобувати кінетичну енергію за рахунок потенціальної енергії нестійкої стратифікації

При сила плавучості напрямлена проти руху частинки, яка адіабатично переміщується, діє на неї повертаючим чином і намагається повернути частинку на вихідний рівень. Така стратифікація є стійкою.

Вертикальне зміщення рідкої частинки вимагає при стійкій стратифікації витрати енергії на роботу проти сили плавучості.