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Gradiente de densidad

El gradiente de densidad es una variación espacial de la densidad sobre un área. El término se utiliza en las ciencias naturales para describir la densidad variable de la materia , pero puede aplicarse a cualquier cantidad cuya densidad pueda medirse . [1] [2]

Aerodinámica

En el estudio del vuelo supersónico , la fotografía de Schlieren observa el gradiente de densidad del aire a medida que interactúa con las aeronaves. [3]

También en el campo de la dinámica de fluidos computacional, el gradiente de densidad se utiliza para observar las ondas acústicas, ondas de choque u ondas de expansión en el campo de flujo.

Agua

Un gradiente de densidad pronunciado en un cuerpo de agua puede tener el efecto de atrapar energía y evitar la convección ; este gradiente se emplea en estanques solares . En el caso del agua salada, los gradientes pronunciados pueden provocar la estratificación de diferentes concentraciones de salinidad . Esto se denomina haloclina . [4]

Biología

En las ciencias de la vida, se utiliza una técnica especial llamada separación por gradiente de densidad para aislar y purificar células, virus y partículas subcelulares. [5] Las variaciones de esta técnica incluyen la centrifugación isopícnica , la centrifugación diferencial y la centrifugación por gradiente de sacarosa . Una técnica de donación de sangre llamada aféresis implica la separación por gradiente de densidad.

Geofísica

Para comprender lo que hay en el centro de la Tierra, el núcleo de la Tierra , es necesario tener en cuenta los gradientes de densidad en los que interactúan los elementos y los compuestos. La existencia de un sistema de reactor nuclear de rápido crecimiento en el núcleo de la Tierra es una teoría basada en el gradiente de densidad. [6]

Un modelo popular para el gradiente de densidad de la Tierra es el dado por el Modelo Preliminar de Referencia de la Tierra (PREM), que se basa en las oscilaciones observadas del planeta y los tiempos de viaje de miles de ondas sísmicas . [7]

Se han construido varios modelos para el gradiente de densidad sobre la base de PREM, pero reconocen que "la distribución de la densidad como función de la posición dentro de la Tierra está mucho menos restringida que las velocidades sísmicas. La información primaria proviene de la masa y el momento de inercia de la Tierra y esta información por sí sola requiere que haya una concentración de masa hacia el centro del globo. Se puede encontrar información adicional en las frecuencias de los modos normales más graves de la Tierra que son sensibles a la densidad a través de efectos de autogravitación inducidos en la deformación". [8]

Economía urbana

En el estudio de la población, el gradiente de densidad puede referirse al cambio de densidad en un área urbana desde el centro hacia la periferia. [9]

Referencias

  1. ^ "Centro de recursos de ensayos no destructivos - Glosario". Archivado desde el original el 12 de abril de 2013. Consultado el 9 de diciembre de 2006 .
  2. ^ "Chicago Wilderness Journal, Volumen 1 - Número 1 - Noviembre de 2003" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 28 de septiembre de 2006. Consultado el 9 de diciembre de 2006 .
  3. ^ "Fotografía de Schliren/Shadowgraph CFI para aplicaciones aerodinámicas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de febrero de 2007 . Consultado el 9 de diciembre de 2006 .
  4. ^ "Efectos de los procesos de umbral y la fuerza de las mareas en el intercambio en el este de Long Island Sound".
  5. ^ "Separación por gradiente de densidad de GE Healthcare". Archivado desde el original el 2006-10-09 . Consultado el 2006-12-09 .
  6. ^ Herndon, JM (1996). "Subestructura del núcleo interno de la Tierra". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 93 (2). PNAS: 646–648. Bibcode :1996PNAS...93..646H. doi : 10.1073/pnas.93.2.646 . PMC 40105 . PMID  11607625. 
  7. ^ Dziewonski, Adam; Anderson, Don. "Modelo preliminar de referencia de la Tierra" (PDF) . Física de la Tierra y los interiores planetarios . Elsevier Scientific Publishing Company . Consultado el 30 de junio de 2020 .
  8. ^ Kennett, BLN "Sobre la distribución de la densidad dentro de la Tierra". Geophysics Journal Int . Oxford Academics . Consultado el 30 de junio de 2020 .
  9. ^ "La distribución espacial de la población en 48 ciudades del mundo: implicaciones para las economías en transición" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2006-09-05 . Consultado el 2006-12-09 .