ТОП 10:

Физические свойства воды и их географические следствия



Плотность. Любое тело при уменьшении температуры уменьшается в объёме и увеличивается по плотности. Вода следует этому общему закону только в диапазоне от 100 до 40С. В интервале 40С (температура максимальной плотности) - 00С происходит постепенное незначительное уменьшение плотности, которое для переохлаждённой воды продолжается, во всяком случае, до – 700С. Переохлаждённая вода при встряхивании мгновенно превращается в лёд с температурой 00С. В природе значительное переохлаждение наблюдается редко. При замерзании происходит скачкообразное увеличение объёма воды на 1/11 и снижение плотности с 0,9998 до 0,9170 г/см3 (на 9%). При понижении температуры плотность льда повышается.

Плотность воды зависит от её солёности (увеличивается с повышением солёности).

Географические следствия:

Аномалии плотности обуславливают то, что при замерзании воды образуется менее плотный лёд, плавающий на поверхности воды и предохраняющий её от дальнейшего промерзания. Иначе наши реки и даже моря промёрзли бы до дна, и жизнь в них была бы невозможна.

При образовании льда возникает избыточное давление до 2500 кг/см2. Это обуславливает процессы физического выветривания, образования наледей, а в технике – разрыв трубопроводов (в 1997 году – массовый разрыв водопровода в Приморье, в 2006 г. – выход из строя теплосети в Алчевске).

Теплоёмкость. Вода имеет удельную теплоёмкость 1,000 кал/г.град, что в 5-30 раз выше, чем у всех других веществ на Земле, кроме жидкого аммиака (1,2000) и водорода (3,400). Теплоёмкость обычно повышается с увеличением температуры. Для воды от 00С до 350С теплоёмкость снижается на 1,2%, а затем начинает повышаться. Теплоёмкость льда в диапазоне от 0 до 200С составляет в среднем 0,500 кал/г∙град.

Географические следствия:

Водоёмы оказывают смягчающее влияние на климат, накапливая тепло днём (и летом) и отдавая его ночью (и зимой). 1см3 воды, нагретый на 10С, при охлаждении повысит на 10С температуру 3134 см3 воздуха.

Теплопроводность. Теплопроводность воздуха составляет 0,57х10–4, воды – 14×10–4, а льда – 53×10–4кал/см∙с∙град. Лёд прозрачен для ультрафиолетового солнечного излучения, но совершенно не пропускает длинноволновую радиацию и земное излучение.

Географические следствия:

Эта особенность играет большую роль в нагревании воды подо льдом. Благодаря низкой теплопроводности передача тепла в океанах происходит не молекулярным путём, а турбулентными потоками (течениями - Гольфстрим).

Скрытая теплота плавления и парообразования. Скрытая теплота плавления воды аномально высока – 80 кал/г (сера – 9,9, железо – 6,0). Скрытая теплота парообразования (539 кал/г) почти в 7 раз больше, чем теплота плавления. Это определяет огромные энергетические затраты, необходимые для превращения воды с температурой 1000С в пар, чтобы испарить спирт достаточно 30%, а ртуть 12% этой энергии.

Географические следствия:

Гидросфера – это мощный теплообменный механизм Земли, определяющий её климатические условия и биологические особенности. Высокая скрытая теплота парообразования не даёт воде мелких рек и озёр летом полностью испаряться.

Поверхностное натяжение. Это способность пограничных молекул вещества сцепляться, стягиваться. Возникает плёнка натяжение, для разрыва которой необходима значительная сила. Поверхностное натяжение для воды – 72 дин/см2 (при 200С), хотя для спирта – всего 22. Только ртуть имеет ещё большее поверхностное натяжение – 500 дин/см2. Кроме того, вода обладает свойством смачивать глину, песок, стекло, ткань, бумагу.

Географические следствия:

В своём сочетании, эти свойства определяют процессы капиллярного поднятия воды в грунте, движение по капиллярам растений и др. Это свойство обеспечивает одну из ветвей круговорота воды на Земле, имеет большое значение в технике, инженерной геологии и др. Именно благодаря способности смачивать различные вещества вода является «мокрой» жидкостью. Однако степень её «мокрости» невелика: в отличие от спирта и керосина она с трудом смачивает металлы, совершенно не смачивает жирные поверхности и полимерные материалы. Это её свойство причиняет много неудобства в технике. Поэтому изобретены различные добавки, которые могут сделать воду «скользкой» (полиэтиленоксид добавляется в воду пожарных машин, что позволяет более чем в 2 раза увеличить «дальнобойность» шлангов) или «сухой» (добавка кремниевой кислоты делает воду на ощупь сухой и холодной. Такую воду удобно перевозить в бумажных пакетах).

Динамическая вязкость. При 00С – вязкость чистой воды 1,789 сантипуаз, при 1000С - только 0,282 (ртути 1,690 и 1,220).

Географические следствия:

Это определяет высокую подвижность воды в жидком виде, способность её проникать через пористые среды (фильтрация), переносить в растворённом виде, а при благоприятных условиях осаждать в виде месторождений различные минералы.

Электропроводность. В различных фазовых состояниях резко различается. Лёд и снег имеют электропроводность порядка n×10–8, пресная вода – n×10–5 , морская вода – n×10–2 Ом –1 см –1.

Географические следствия:

Такая электропроводимость определяет наличие в воде теллурических токов, вызванных корпускулярным излучением Солнца, усиливающихся во время магнитных бурь, а также токов индукции, вызванных движением воды относительно силовых линий магнитного поля Земли.

Магнитные свойства. В принципе вода не обнаруживает магнитных свойств и по теоретическим представлениям при прохождении через магнитное поле не должна менять свои свойства. Однако после короткого (доли секунды) воздействия сильного магнитного поля на воду она «помнит» об этом десятки часов. «Магнитная вода» не дает накипи на стенках котлов, а образующийся рыхлый осадок уносится потоком; бетон с «магнитной водой» становится прочнее на 40-50%, а его затвердевание ускоряется в 4 раза, ускоряются процессы кристаллизации, растворения, адсорбции, меняется величина смачивания. Это аномальное свойство широко используется в технике (на ГРЭС, в обогащении руд и пр.), но теоретического объяснения пока нет.

Свойство растворять различные вещества. Способность воды растворять различные твёрдые тела объясняется её высокой диэлектрической проницаемостью – при 00 – 87,7 относительных единицы (по отношению к проницаемости в вакууме).

Мрамор, каменная соль, сера, стекло, битумы имеют диэлектрическую проницаемость всего 2-8 единиц. Два противоположных электрических заряда притягиваются в воде с силой почти в 90 раз меньшей, чем в воздухе. Это облегчает растворение горных пород минералов.

Географические следствия:

Вода по всем показателям идеальный растворитель: она существует в жидком виде в широком диапазоне температур, химически инертна, не меняет свои свойства от соприкосновения с веществами, которые она растворяет и переносит. Поэтому в круговороте воды на Земле вместе с нею участвуют все элементы таблицы Менделеева. Поэтому вода стала носителем жизни.

 

Ледовый режим озер.

В ледовом режиме озер выделяется 3 фазы: замерзание, ледостав и вскрытие.

3амерзание озер происходит глубокой осенью. Когда температура воды снижается до 0 градусов Цельсия, начинаются ледовые явления, выраженные различными формами льда.

Сало- начальная фаза осенних ледовых явлений. Это плывущие куски ледовой пленки из игольчатых кристаллов льда.

Забереги(или припаи на крупных озерах или морях)- узкие полоски неподвижного тонкого льда у берегов.

Внутриводный (глубинный) лед образуется перед началом ледостава в толще воды. Одновременно на дне встречаются скопления донного льда. Иногда донный лед образует большие скопления - ледяные плотины.

Снежура (снежница) образуется в виде снеговых комковатых рыхлых несмерзающихся масс на водной поверхности.

Шуга - комковатые скопления внутриводного льда, плывущие на поверхности озера. К ней добавляется битый лед и снежура, образуя шугоход.

Ледостав- это наличие сплошного ледяного покрова на поверхности озера.

В период ледостава некоторые участки не замерзают, образуя полыньи, на других участках образуется толстый слой вторичного льда - наледи в виде наростов и бугров.

Ледостав на больших озерах формируется 2-3 месяца, завершаясь в январе, а на малых озерах - в течение нескольких дней.

Ледяной покров состоит из нескольких видов озерного льда:

- водный (озеровидный) - это прозрачный кристаллический лед,

- водно-снеговой лед - мутный, непрозрачный, беловатый, образующийся при смерзании пропитанного водой снега. Он называется «наслузом».

- снеговой лед, образующийся при подтаивании снега на поверхности с последующим замерзанием.

Толщина льда в Северной Евразии - 0,5-2 м, иногда до 3 м, в южных районах - всего несколько см.

Вскрытие озерначинается весной . Вскрытие озер в Европе на 7-14 дней позже, чем вскрытие рек.

Закраины - полосы воды у берегов, свободные ото льда.

Подвижки льда - небольшие перемещения отдельных ледяных полей.

В ледяном покрове появляются промоины, прогалины, трещины.







Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.175.180.108 (0.006 с.)