Investigation of chemical sound absorption in sea water: Part III

Abstract

Chemical sound absorption in sea water cannot be considered the sum of independent relaxation processes because many equilibria have common ions. Effects of coupling on the MgCO30 and MgB(OH)+4 relaxations can be explained as simple buffer reactions that equilibrate rapidly and follow the slower reactions. The B(OH)3 relaxation, however, is explained by a different mechanism involving exchange with the HCO3−/CO32− system.

Atténuation acoustique basse fréquence dans l'eau de mer : étude des mécanismes de relaxation

“…A partir de la salinité de la mer on peut, en utilisant des formules empiriques [11], obtenir les concentrations en B(OH)3 et CO2-3 ; à partir du pH on accède à la concentration en OH -, enfin kl et k3 dépendent directement de la température.…”

“…Les valeurs trop faibles des atténuations obtenues peuvent s'expliquer par l'insuffisance du modèle « triangulaire ». Un traitement rigoureux du système doit en effet tenir compte des réactions de formation des paires d'ions, mettant en jeu les ions CO2-3 comme l'a précédemment signalé Mellen [11] Ces réactions peuvent s'inclure dans notre modèle que l'on écrit alors : où M représente Mg ou Ca.…”

“…0394V4 est la variation de volume associée aux équilibres de formation des paires d'ions MgCO3 et CaCO3 [18]. 0394V41 = 0394V42, ce qui simplifie nettement les calculs et on a alors 0394V4 = 0394Y41 = 0394Y42, ce qui conduit à : 0394V = -24 ml/mol.…”

“…Les informations sur le mécanisme de relaxation associé à l'acide borique ne peuvent être obtenues qu'à partir de solutions au moins dix fois plus concentrées en B(OH)3 que l'eau de mer. Les travaux très completsde Mellen[11] ont été réalisés dans ces conditions. L'analyse de ses mesures apparaît très délicate car dans ce domaine de concentration, d'une part, il y a formation d'espèces chimiques qui ne sont pas présentes en milieu marin, d'autre part, de nouveaux processus de relaxation apparaissent.…”

Revisiting experimental methods for studies of acidity-dependent ocean sound absorption

“…The methodology can be described very simply. Research has established the relationship between aqueous boric acid-borate equilibrium and energy absorption of sound below 1 kHz ͑Fisher and Simmons, 1977͒, although some anomalous behavior has been identified which suggests some interaction between borate and other ions occurs in the ocean ͑Mellen et al, 1981. Pressure-sensitive reactions of the relevant ions modify the phase lag between pressure and velocity in sound waves, leading to energy loss.…”