Реферат Курсовая Конспект
Физические свойства воды - раздел Химия, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРОЛОГИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ, ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ПРИРОДНЫХ ВОД Вода Находится В Природе В Жидком, Твердом И Парообразном Состоянии. Переход...
|
Вода находится в природе в жидком, твердом и парообразном состоянии. Переходы воды из одного агрегатного состояния в другое - фазовые переходы:
- переход из жидкого состояния в твердое (лед, снег, град) - замерзание воды (кристаллизация ледообразование), в пар – испарение;
- из парообразного состояния в жидкое — конденсация (образование капель дождя, дождь, росы), в твердое - сублимация (образование инея, гололеда, изморози);
При нормальном давлении пресная вода замерзает при температуре О°С; при увеличении минерализации (солености) и давления (атмосферы, слоя воды) она понижается. Испарение существенно повышается с увеличением температуры и уменьшением атмосферного давления.
Тепловые "аномалии" воды:
1) Очень большие значения
- удельной теплоемкости (1 кал для нагревания 1г воды на 1°С); это обусловливает замедленное, по сравнению с воздухом, нагревание и охлаждение воды, отсюда отепляющее влияние океана зимой и охлаждающее - летом;
- удельной теплоты плавления и ледообразования (соответственно поглощение и выделение 80 кал на 1г воды); последнее замедляет нарастание ледяного покрова на реках и водоемах;
- удельной теплоты парообразования, или испарения (требуется 597 кал на превращение 1г воды в пар), это ведет к охлаждению поверхности воды при испарении и замедлению процесса высыхания водоемов в засушливых местностях.
2) Низкая теплопроводность воды и льда, что замедляет охлаждение воды на реках и водоемах зимой.
Особенности изменения плотности воды (ρ):
1) Наибольшая плотность пресной воды наблюдается при 4°С; при возрастании температуры выше этого значения плотность воды (как и других жидкостей) уменьшается, при уменьшении температуры ниже 4°С плотность воды также уменьшается; это главная особенность воды, препятствующая промерзанию рек и водоемов до дна.
2) Плотность воды, в отличие от других жидкостей, в твердом состоянии (лед) меньше, чем в жидком (плотность дистилированной воды при 4°С 1000кг/м3 или 1кг/л, при 0°С 999,9кг/м3, плотность кристаллического льда при 0°С 917кг/м3); это предотвращает опускание льда, образующегося на поверхности воды, на дно. Плотность пористого льда и тем более снега намного меньше, чем кристаллического льда. С понижением температуры льда плотность его немного увеличивается.
С увеличением солености (S) плотность воды возрастает, а температура наибольшей плотности (Тн.пл.) и температура замерзания (Тзмрз) воды понижаются, Тн.пл.. от 4°С, Тзмрз от 0°С при S = 0‰. Тн.пл._ понижается более интенсивно, чем Тзмрз. При S = 24,7%, Тн.пл сравниваются: Т н.пл. = Тзмрз. = -1,2°С.
К важным особенностям воды относится очень высокое поверхностное натяжение (уступающее по величине только ртути). Оно вызвано силами притяжения между молекулами воды на поверхности раздела вода - воздух или вода - твердое тело. Это свойство обуславливает подъем воды в капиллярах почвы и растений.
Относительно высокая текучесть воды вызвана сравнительно небольшой вязкостью, т.е. силой трения между смежными слоями движущейся жидкости. Количественный показатель этого свойства - динамический коэффициент вязкости (μ). Деля этот коэффициент на плотность воды, получают кинематический коэффициент вязкостиυ = μ/ρ. Вязкость существенно уменьшается с увеличением температуры воды.
Если выделить в водном потоке объем в виде куба, верхняя и нижняя грани которого параллельны водной поверхности, то на него будут действовать силы, относящиеся а) ко всей массе объема - это объемные, или массовые силыи б) к граням выделенного объема - поверхностныесилы. Последние делятся на нормальные, направленные перпендикулярно граням, и касательные, действующие вдоль граней.
К объемным (массовым) относятся следующие силы:
1. Сила тяжести(Fg), направленная вертикально вниз (к центру Земли) Fg = mg, где т - масса, g - ускорение силы тяжести. Продольная составляющая силы тяжести, вызывающая движение воды, Fgnp = mg sinα = mgI, где α - угол между водной и горизонтальной поверхностями, I = sinα - уклон водной поверхности.
2. Центробежная сила(Fц) проявляется на поворотах потока. Если представить участок реки на повороте в виде дуги окружности, то расстояние от нее до центра окружности называется радиусом кривизны (r). Тогда Fц = mv2/r, где v - скорость течения. Гц направлена перпендикулярно дуге окружности в сторону от центра.
3. Сила Кориолиса(Fк), возникающая в результате вращения Земли и направленная перпендикулярно движению потока в северном полушарии вправо, в южном влево. Fk=2 mv sinφ, где φ - географическая широта. Fк увеличивается от экватора, где она равна нулю, к полюсам.
Центробежная сила и сила Кориолиса заметно проявляется только для крупных потоков (с большой величиной массы воды).
К нормальным поверхностным силам относится гидростатическое давление,т.е. воздействие на грани выделенного объема вышележащего столба покоящейся жидкости, и гидродинамическое давление,т.е. воздействие движущейся жидкости на эти грани и обтекаемые ею твердые тела.
Среди касательных поверхностных сил наибольшее значение для потоков имеет сила тренияна дне. Для турбулентного потока ее величина, отнесенная к единице площади дна (удельное трение, или касательное напряжение), зависит от характера дна (его шероховатости), пропорциональна плотности воды и скорости течения для ламинарного течения и квадрату скорости для турбулентного.
Виды движения воды:
Указанные виды движения воды различаются тем, что при ламинарном течениичастицы воды движутся по параллельным траекториям без перемешивания, а при турбулентном течениив потоке возникают вихри, приводящие к перемещению частиц воды по глубине и ширине потока.
В качестве показателя гидродинамического характера потока используется число Рейнольдса:Re = vh/υ, где v - скорость течения (в м/с), h — глубина потока (в м), υ -кинематический коэффициент вязкости (в м2/с). При значениях Re < 300 движение ламинарное, при Re > 3000 - турбулентное, между этими значениями Re характер потока переходный.
В водных объектах различают также поступательное движение,при котором происходит перемещение воды в определенном направлении, и колебательное движение,при котором такое перемещение отсутствует.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
IV ГИДРОЛОГИЯ РЕК... Река это водоток имеющий течение в продолжении большей части года... Система проток рукавов между островами свойственная типу многорукавно го русла...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Физические свойства воды
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов