Гидрология. Михеев В.А. - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

14
Вода – единственное вещество, у которого в твердом состоянии плот-
ность меньше, чем в жидком. При нормальном давлении плотность жидкой во-
ды в диапазоне от 0 до 4°С ведет себя аномально, увеличиваясь с возрастанием
температуры от 999,87 до 1000 кг/м
3
. Поэтому при охлаждении от 4 до 0°С, т. е.
непосредственно перед замерзанием, охлаждающаяся вода не опускается вниз,
что сохраняет на глубинах в пресноводных водоемах
положительную темпера-
туру и предохраняет воду от замерзания, а водные организмы от гибели.
При последующем увеличении температуры выше 4 °С плотность воды,
как и у всех веществ, уменьшается. Плотность льда заметно меньше жидкой
воды, что также аномально. При температуре меньшей 0°С с уменьшением
температуры плотность падает и составляет 920 кг/м
3
при температуре - 20°С.
Это приводит к тому, что лед, как вещество более легкое, чем вода всплывает и
экранизирует водную толщу, защищая ее от охлаждения. Влияние солености на
плотность также очень велико. Плотность морской воды может достигать 1025-
1033 кг/м
3
. Морская вода при солености 35‰ и нормальном давлении имеет
при 0 и 20°С плотность 1028,17 и 1024,78 кг/м
3
соответственно. Температура
замерзания воды при увеличении солености на каждые 10‰ уменьшается при-
близительно на 0,54°С, поэтому вода замерзает при отрицательной температу-
ре, составляющей, например, -1,9°С при солености 35‰.
Физические аномалии воды. Характерные значения температуры
воды. Температура наибольшей плотности дистиллированной воды при нор-
мальном давлении 1,01 •·10
5
Па обычно принимается равной 4°С, хотя точное
ее значение 3,98°С.
Нужно также иметь в виду, что дистиллированной воды в природе нет, а
вода так называемых пресных озер и рек всегда немного минерализована. На-
пример, концентрация солей воды оз. Байкал составляет 0,0697кг/м
3
. Поэтому
для природных озер и искусственных водохранилищ температура наибольшей
плотности воды всегда немного меньше 4°С.
Значение коэффициента a для дистиллированной воды, по лабораторным
данным, равно 0,0079 °С/Па.
Температура кристаллизации (замерзания) дистиллированной воды при
нормальном атмосферном давлении принимается равной 0°С и служит началь-
ным значением температурной шкалы термометра Цельсия.
Процесс замерзания
пресной и соленой воды происходит скачком с выде-
лением теплоты кристаллизации. Обратный процесс, т. е. таяние льда, происхо-
дит с поглощением того же количества теплоты, но без скачка, постепенно.
Переохлаждение воды в природе, т. е. понижение ее температуры замер-
зания по отношению к 0°С, наблюдается очень часто. В речных условиях
пере-
охлаждение поверхностного слоя воды составляет даже порядка 1°С.
Переохлажденная на поверхности реки вода переносится в глубину тур-
булентным течением и в благоприятных условиях образует внутриводный (шу-
га) и донный лед. При этом степень переохлаждения глубинных вод значитель-
но меньше, чем поверхностных. Переохлаждение наблюдается также в озерах и

Страницы