Tempo di residenza
# Tempo di residenza

Il tempo di residenza è una grandezza fisica, dimensionalmente omogenea all'unità di tempo (misurata dunque in unità SI con il secondo), che trova impiego in diverse discipline tra cui scienze della Terra, scienze ambientali e ingegneria chimica.

## Nelle scienze ambientali e della Terra

Viene utilizzato per descrivere il livello di dinamicità di un dato sistema che si trova in condizione di equilibrio dinamico. Data una certa riserva o comparto in cui è presente un elemento o sostanza chimica oggetto di studio, il tempo di residenza esprime il tempo medio in cui la specie chimica permane nel dato comparto.

Matematicamente il tempo di residenza t viene espresso dal rapporto

    $t={\frac {Q_{i}}{F}}$

dove $Q_{i}$ è la quantità di specie chimica nell'i-esimo comparto (quantità costante nel tempo, essendo in condizioni di equilibrio) e con F si indica il flusso entrante o uscente della medesima specie in relazione alla riserva in riferimento.

### Applicazioni

In oceanografia chimica il tempo di residenza di un elemento viene utilizzato per esprimere il tempo necessario affinché un dato elemento raggiunga nell'oceano una concentrazione eguale a quella di equilibrio. $Q_{i}$ si ottiene moltiplicando la concentrazione media nell'oceano per il volume dell'oceano stesso $(1,37×10^{21}$ l), mentre, considerato che per molti elementi il maggiore flusso entrante è dovuto ai fiumi, è possibile calcolare il flusso entrante conoscendo la concentrazione media nei fiumi e il tasso di immissione continentale $(3,6×10^{16}l/anno).$

Altro esempio riguarda lo studio dei cicli biogeochimici. Consideriamo il ciclo dell'azoto atmosferico: le quantità di questo elemento sono praticamente costanti ed equivalgono a $3,87×10^{21}$ g, mentre il flusso uscente (azotofissazione, industria, combustione) è stimato in $2,8×10^{14}$ g/anno. Effettuando il calcolo si ricava un tempo di residenza approssimato di quasi 14 milioni di anni.

Lo studio dei tempi di residenza assume anche fondamentale importanza nel calcolo relativo a specie inquinanti, come ad esempio i gas serra o i contaminanti delle acque.

## Nell'ingegneria chimica

Trova impiego specialmente nell'impiantistica industriale, e viene definito come:

    ${\frac {V}{\tilde {V}}}=\tau$

con V volume (in $m^3)$ e ${\tilde {V}}$ portata (in $m^3$ $s^{−1}).$ Altro nome con cui viene identificato è tempo di permanenza. Generalmente serve a dare una descrizione quantitativa del tempo trascorso da un certo fluido con flusso costante all'interno di un reattore (CSTR o PFR).

