ILoveDiving.ru

Вода и ее свойства

Вода — жидкость, представляющая собой простейшее устойчивое химическое соединение водорода с кислородом (Н20). Количество воды на нашей планете составляет более 1,37 • 109 кмг. Она покрывает около 71% всей поверхности земли в виде океанов, морей, озер и рек.

В природной воде, особенно морской, содержится большое количество растворенных солей. Так, воды Балтийского моря содержат от 3 до 8 г, Черного — до 20 г, а воды Тихого, Атлантического и Индийского океанов — до 35 г солей на 1 л. В морской воде в основном растворены хлористый натрий, а также соли кальция, магния, калия и др. Кроме солей, в воде растворены кислород, азот и другие газы. В 1 л воды при 20° С и давлении I атм может быть растворено 19 смг воздуха.

Плотность воды. Вода в 775 раз плотнее воздуха. Ее плотность (т. е. масса единицы объема) при температуре + 4° С равняется 1 г/см* (или 1000 кг/м3). В зависимости от температуры плотность воды меняется. Это изменение учитывается только при точных расчетах, а обычно плотность воды принимается равной 1 г/см*. Плотность морской воды на 2—3% больше плотности пресной воды из-за наличия в ней большого количества солей. В среднем плотность морской воды равняется 1,025 г/см*.

Удельный вес (отношение веса тела к объему, которое оно занимает) воды зависит от температуры и плотности; дистиллированная вода, свободная от всяких примесей, при температуре +4°С имеет удельный вес, равный 1 Г/см* (1000 кГ/м*, или 9806,65 н/м*). Удельный вес морской воды из-за наличия в ней солей больше удельного веса пресной воды в среднем на 2—3%.

Температура воды. Теплоемкость и теплопроводность. Источником тепла, нагревающим водные поверхности земли, является солнце. Солнце нагревает в основном верхние слои воды на глубину 10—12 м. Передача тепла из верхних слоев воды в нижние происходит за счет конвекции. Конвекционные движения воды захватывают глубины до 200 м. На больших глубинах температура воды остается приблизительно постоянной и равной +5^+3°С (температура воды на глубине 10 919 м в районе Марианской впадины на Тихом океане при погружении батискафа «Триест» была равной 3,3°С).

Теплоемкость и теплопроводность воды значительно отличаются от теплоемкости и теплопроводности воздуха.

Удельная теплоемкость воды (количество теплоты, необходимое для нагревания 1 г массы вещества на ГС) равна 1 кал/г -град. Она примерно в 4 раза больше теплоемкости воздуха.

Теплопроводность воды примерно в 25 раз больше, чем воздуха, поэтому нагретое тело охлаждается в воде значительно быстрее, чем на воздухе.
Различие тепловых свойств воды и воздуха приводит к тому, что даже теплая вода вызывает охлаждение и переохлаждение организма человека. Это надо учитывать при подводном плавании и погружениях.

Звукопроводимость воды.

Звук в воде распространяется примерно в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Скорость звука в пресной воде при температуре 25° С равна 1497 м/сек, а в морской воде при температуре 17° С — 1510—1550 м/сек. С увеличением температуры воды скорость звука в воде увеличивается на 2,5 м/сек на Г. Скорость распространения звука в воздухе при температуре 0° и 1 атм равна 331 м/сек и увеличивается на 0,59 м/сек при увеличении температуры на ГС.
Распространение света в воде. Прозрачность воды. Условия для распространения света в воде не такие, как в воздухе. Вода, даже будучи очень чистой, примерно в 1000 раз более чем воздух ослабляет видимый свет. Слой чистой воды толщиной в 1 м поглощает более 10% лучистой энергии. В мутной же воде больших рек поглощение света составляет до 90% на 1 м пути. При переходе из воздуха в воду часть световых лучей отражается поверхностью воды, причем степень отражения зависит от угла их падения. Чем больше высота стояния солнца и меньше угол падения световых лучей, тем меньше отражается света от поверхности воды.

Проникший под водную поверхность солнечный свет, распространяясь в глубину, ослабевает за счет явлений Поглощения и рассеивания, полностью исчезая (для океанской воды) на глубине около 500 м. Основную роль в ослаблении света для чистой (без примесей) воды играет поглощение света, хотя из-за молекулярного строения воды свет ослабляется и за счет рассеивания. Степень рассеивания значительно возрастает при наличии в воде различных взвешенных частиц (песок, ил, водоросли, микроорганизмы и т. п.). Частицы поглощают и распространяют в стороны прямые солнечные лучи, которые по мере продвижения в водной толще теряют свою энергию. На определенной глубине весь свет становится полностью рассеянным.

Рис. 4. Стандартный 300-MM белый диск для определения прозрачности воды:
1 — диск; 2 — груз; 3 — кнопка; 4 — втулка;

Интенсивность превращения прямого света, определяющего видимость, в рассеянный зависит от количества и характера взвешенных частиц, находящихся в воде, определяя таким образом прозрачность воды. На практике прозрачность воды обычно оценивается относительно— по глубине (в метрах) видимости белого диска (рис. 4) диаметром 300 мм. Глубина видимости диска определяется как среднее двух измерении (глубина исчезновения видимости диска при погружении и глубина появления видимости диска при его подъеме). Относительная прозрачность естественных водоемов различна. Она зависит от состояния водоема, от времени суток и т. д. и колеблется от 0,1 м для мутных рек до 66,5 м (Саргассово море).

Опубликовано:
14.12.09

Категория - Физические основы