Термические свойства морской воды

К ним относятся температура, удельная теплоемкость, теплопроводность, теплота испарения (конденсации) и теплота плавления (льдообразования), температура наибольшей плотности и температура замерзания морской воды, потенциальная температура.

Удельная теплоемкость определяется количеством тепла, которое необходимо затратить на нагрев 1 г вещества на 10С.

Удельная теплоемкость морской воды зависит от температуры, солености и давления и уменьшается с их увеличением.

Теплоемкость воды выше, чем у большинства веществ (кроме водорода и жидкого аммиака). Атмосфера и горные породы имеют удельную теплоемкость гораздо меньше, чем вода. Высокая теплоемкость воды по сравнению с теплоемкостью атмосферы и суши оказывает огромное воздействие на характер тепловых и динамических процессов, протекающих в атмосфере и океане.

Она способствует накоплению больших запасов тепла в теплую доля года в океане, которое затем исподволь отдается атмосфере зимой. При охлаждении на 1°С одного объема воды море отдает в атмосферу тепло, которое нагревает на 1°С более 3000 таких же объемов воздуха. Известно, что лишь верхний 10-метровый слой океана содержит тепла в 4 раза больше, чем вся атмосфера.

Даже незначительные изменения температуры этого слоя связаны с мощными потоками тепла в атмосферу. Обладая способностью вбирать и высвобождать большое количество термический энергии, вода смягчает резкие колебания климата на Земле, особливо над самим океаном и прибрежными частями материков.

Теплопроводностью морской воды называется число тепла, переносимое в единицу времени чрез единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению градиента температуры, равного единице. Она наибольшая среди всех распространенных в природе жидкостей.

Теплопроводность морской воды характеризуется коэффициентом молекулярной теплопроводности, какой возрастает с увеличением температуры и давления и уменьшением солености. Однако перенос тепла за счет молекулярной теплопроводности идет весьма медленно, поэтому для Мирового океана основную роль играет турбулентная теплопроводность (передача тепла большими объемами воды при их вихревом движении), коэффициент которой в тысячи один больше коэффициента молекулярной теплопроводности.

Однако даже на молекулярном уровне тепло передается чрез воду примерно в 100 один быстрее, чем соли. Эта разница в скорости обеспечивает существование уникального механизма перемешивания, называемого двойной диффузией, благодаря которому массы воды в толще океана обмениваются теплом и солями.

Удельная теплота испарения (конденсации) морской воды – число тепла, которое расходуется на обращение 1 г воды в пар при неизменной температуре.

Вода не переходит из одного состояния в другое попросту так. Каждый переход требует затрат термический энергии, а общепринятой единицей для измерения термический энергии является калория. Чтоб превратить воду в пар, нужно известить ей определенное количество калорий тепла. Чтоб превратить пар в воду, от него нужно отнять столько же калорий.

По сравнению с другими веществами вода обладает весьма большой теплотой испарения. 1 грамму нагретой до кипения дистиллированной воды нужно известить 540 кал, чтобы обратить ее в пар. Это довольно большая величина – ее хватило бы на то, чтоб повысить температуру чашечки чая на 60С.

Испарение играет важную роль в теплообмене между океаном и атмосферой и является одним из основных климатообразующих факторов. С поверхности Мирового океана в среднем за год испаряется слой воды толщиной 1.2 м. При этом с поверхности океана совместно с паром передается в атмосферу громадное число тепла – почти 25% поступающего от Солнца. Перенос чета в атмосфере играет определяющую роль в переносе в полярные районы избытка тепла, образующегося при поглощении солнечной радиации в тропиках. Процесс высвобождения этого скрытого тепла обеспечивает энергию для образования тропических циклонов, тайфунов и ураганов.

Удельная теплота плавления (кристаллизации) морской воды — число тепла, необходимого для плавления 1 г морского льда данной температуры и солености. Теплота плавления будто пресного, так и морского льда гораздо больше, чем теплота плавления других веществ, за исключением аммиака. 1 г воды при замерзании и превращении в лед должен утерять около 80 кал, и, навыворот, столько же тепла высвобождается при таянии льда.

Лед играет важную роль в концентрации термический энергии, переносимой вокруг земного шара. Во-первых, ледяной покров изолирует поверхностные воды океана от атмосферы. Вследствие этого океаны получают меньше солнечной радиации, т.к. значительная доля ее отражается ледяной поверхностью, однако и меньше тепла уходит из океанов, поскольку океан изолирован льдом от атмосферы. Во-вторых, при образовании морского льда большая доля солей из него переходит в нижележащие пласты воды, увеличивая ее плотность, что приводит к погружению воды и формированию новых водных масс. В масштабах всех океанов ежегодно замерзает и тает возле 18000 км3 воды. Тепло, высвобождаемое или поглощаемое в процессе образования и таяния льда, дает существенный лепта в глобальный тепловой баланс Мирового океана.


Добавить комментарий