9. Transport d’energia. Convecció (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Física - 3º curso
Asignatura Astrofísica i Cosmologia
Año del apunte 2016
Páginas 3
Fecha de subida 23/03/2016 (Actualizado: 26/05/2016)
Descargas 3
Subido por

Descripción

Apunts teoria astro

Vista previa del texto

Astrofísica i cosmología Primavera 2016 Laura Barrio Hernández 9. Transport d’energia. Convecció 9.1.
Condicions per a la convecció Convecció: moviment d’elements de gas. Només succeeix quan el gradient de temperatura excedeix un determinat valor crític.
Considerem un element convectiu a una distància r del centre de l’estrella que està en equilibri amb el material que l’envolta. Suposem que s’eleva fins r+δr i que s’expandeix: Element: { Material que l’envolta: { Si l’element de gas és més dens que el material que l’envolta, es submergirà. Si, en canvi, és menys dens, continuarà ascendint  convectivament inestable.
Condició d’estabilitat: Que aquesta condició es satisfaci depèn de:   El ritme al qual s’expandeix l’element degut a la disminució de pressió.
El ritme al qual la densitat del material que l’envolta disminueix amb l’alçada.
Assumim que:  L’element s’eleva adiabàticament:  L’element s’eleva a una velocitat molt menor que la del so.
Inestabilitat convectiva: ( ) Criteri d’inestabilitat: 9.2.
Criteri d’estabilitat de Schwarzschild Criteri d’estabilitat convectiva: ( ) ( ) Gradient radiatiu: Criteri d’estabilitat de Schwarzschild: Si es viola aquest criteri d’estabilitat, el calor es transportarà cap amunt fins que la bombolla de gas es dissolgui. Altres bombolles de gas romandran lleugerament més fredes i es mouran cap avall. Quan es dissolguin, absorbiran calor del seu voltant. Però ambdós tipus de bombolles transporten calor cap amunt.
El criteri de Schwarzschild té un valor màxim per a la lluminositat transferida per radiació: Astrofísica i cosmología Primavera 2016 Laura Barrio Hernández La lluminositat màxima que pot ser evacuada pel transport radiatiu ve donada per la condició següent: ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ) El transport radiatiu és estable si: Segons el criteri de Schwarzschild, s’espera que hi hagi convecció quan:    Per a valors alts de κ, la convecció es dona en regions opaques de l’estel. Com que els estels de poca massa estan més freds que els de massa més gran, s’espera que els estels de poca massa tinguin un embolcall convectiu.
Per a valors alts de L/m: els estels amb una forta producció d’energia nuclear al seu centre tenen nuclis convectius (estrelles massives).
Els valors petits de apareixen quan hi ha zones amb ionització parcial a temperatures relativament baixes. La bombolla no transporta calor però ionitza.
Encara que no hi hagi molta opacitat, les capes superficials de l’estel poden tenir convecció inestable. Estelles de totes les masses tenen zones convectives superficials a temperatures on H i He es troben parcialment ionitzats.
9.3.
Convecció i estructura estel·lar Les estrelles fredes tenen embolcalls convectius profunds, mentre que les estrelles més calentes tenen zones convectives primes i zones radiatives grans.
Estructura estel·lar  equació pel gradient de temperatura: l’estructura tèrmica està determinada pel gradient de temperatura i l’equació d’equilibri tèrmic.
Equilibri radiatiu: Equilibri convectiu: ( ) ( ) ( { 9.4.
) ( ) Transport d’energia convectiu. Teoria MLT Assumim que:   L’estel està en EHS La convecció no depèn del temps.
Les bombolles de gas viatgen cap amunt/avall a una distància radial l m (distància de longitud de mescla) i desprès es dissolen en el material que les envolta.
Quan la bombolla es dissol, allibera el seu excés/absorbeix el seu dèficit de calor al seu entorn.
Astrofísica i cosmología Primavera 2016 Laura Barrio Hernández Gradient superadiabàtic: diferència entre el valor absolut del gradient de temperatura real a la regió convectiva i la temperatura adiabàtica.
| | |( ) | ...