Náttúrufræðingurinn - 1981, Page 143

andi þunga vatnssúlu. Þrýstingur á
hverju dýpi verður þá í samræmi við
þunga þeirrar vatnssúlu, sem ofan á
hvílir. Hitaferill við þessar aðstæður er
kallaður suðumarksferill vegna þess, að
vatnið er á suðumarki á hverju dýpi, en
suðumarkið hækkar eftir því sem þungi
súlunnar vex. Þessi suðumarksferill er
sýndur á 7. mynd. Ef suðan nær ekki
alla leið upp vegna þéttari laga eða
kælingar í efstu lögum, hliðrast ferillinn
til í dýpi í samræmi við þann þrýsting,
sem suðunni stjórnar. Rétt er að leggja
áherslu á, að suðumarksferillinn er ekki
orðinn til við kyrra hitnun vatns upp að
suðumarki án þess að það nái að sjóða.
Hann er þvert á móti einkenni stöðugs
uppstreymis gufu í sjóðandi vatni. Við
skiljum þetta best ef við íhugum
varmastrauminn, sem fylgja ætti suðu-
7. mynd. Hiti og þrýstingur sem fall af dýpi
í sjóðandi vatnssúlu. Einnig er sýndur
þrýstiferill 5°C heits vatns. — Temperature
and þressure as a function of deþlh in a boxling
water column. The þressure in a 5°C column is also
indicated.
Hitostia
marksferli. Eins og rætt var í kaflanum
um berghita og varmastraum, er varmi
sem berst með varmaleiðni í réttu hlut-
falli við hitastigul. Ef vatnið er kyrrt í
berginu, ætti varmaflutningur aðeins að
vera með varmaleiðni. Hitastigull eftir
suðumarksferli er hins vegar hæstur efst
en fer minnkandi með dýpi. Efstu lögin
tapa þá varma mun örar en varmi leiðist
til þeirra að neðan. Þau ættu því að
kólna og hitinn að lækka niður fyrir
suðumark. Til að halda efstu lögum á
suðumarksferli verður varmaorka að
berast upp með öðrum hætti en varma-
leiðni. Þar kemur helst til greina
varmaflutningur með gufu, sem stígur
upp í sjóðandi vatni. Uppstreymi vatns
hjálpar einnig til en það er ekki nauð-
synlegt skilyrði til að halda vatninu á
suðumarki.
I kröftugu uppstreymi munar um
þrýstifall vegna straumviðnáms og þar
vex þrýstingur örar með dýpi en þungi
vatnssúlu gefur tilefni til. Þrýstingur
ræður hita sem fyrr og hitaferillinn
hliðrast nær yfirborði. Donaldson
(1968) leysti reikninga um þetta fyrir-
bæri. I 8. mynd eru sýnd dæmi um
hliðrun hitaferils vegna uppstreymis.
Áður en suða hefst, er vatnið 260°C
heitt. Þrýstifall vegna straumviðnáms
fer eftir hlutfalli rennslis uv og lektar k.
Meðan uv/k er minna en 3107 8 *kg/s m4 er
vart merkjanlegur munur á hitaferlin-
um og svonefndum suðumarksferli. I
kaflanum um uppstreymi og niður-
streymi hér að framan sáum við að
hlutfallið u^/k ræðst af þrýstingi p0 á
dýpt d, þar sem uppstreymið hefst. Fyrir
260°C uppstreymi verður
1,6-1010( 1 +4,63
k d
285