781-第三章 海水的物理特性和世界大洋的层化结构.pptVIP

第三章 海水的物理特性和世界大洋的层化结构 一、纯水的物理性质 分子结构：极性，分子缔合力 溶解力强：水分子有很强的极性 密度变化异常：不遵从“热胀冷缩”。最大密度时温度是4度 沸点和融点、比热、蒸发潜热等热性质比氧的同族化合物高 二 海水的化学性质及盐度 组成：11种主要无机盐，占99.99%；混合溶液=淡水+无机盐+有机物+悬浮质+…… 1盐度：近似的表示海水的含盐量 （1）1902年，1kg海水中的碳酸盐全部转化为氧化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数 （2）1891年，马赛特发现“海水组成恒定性”，测定出其中某一主要成分的含量，便可推算出海水盐度。海水中含氯最多，采用“氯度”，标准海水 （3 ）电导盐度计：测定盐度和电导比，根据公式推算 2、海水的热力学性质 1)热容、比热容 热容：海水温度升高1K所吸收的热量。（单位：J/K） 比热容：单位质量海水的热容。单位：J/(Kkg) 定压比热容Cp:在一定压力下测定的比热容。 定容比热容Cv:在一定体积下测定的比热容。 海水比热容在所有固体和液体物质中是名列前茅的：对气候影响大；温度变化缓慢 2)热膨胀 热膨胀系数:温度升高1K单位体积海水的增量。是T、S、P的函数。 海水的热膨胀系数比纯水的大，且随温度、盐度和压力的增大而增大； 在大气压力下，低温、低盐海水的热膨胀系数为负值，说明当温度升高时海水收缩。由正转负对应的密度最大。 远小于空气的热膨胀系数，温度变化导致密度变化导致海水的运动速度小于大气 3)压缩性绝热变化，位温 压缩系数：单位体积海水，压力增加1Pa体积的负增量。随温度、盐度和压力的增大而减小。 若海水微团在被压缩时，因和周围海水有热量交换而得以维持其水温不变，则称为等温压缩。 若海水微团在被压缩过程中，与外界没有热量交换，则称为绝热压缩。 绝热变化：绝热提升时，压力减小，体积膨胀，对外做功，消耗内能导致温度降低；绝热下沉时，压力增加，体积减小，对力对海水微团做功，增加其内能使温度增加。 位温：某一深度海水绝热上升到海面时温度称该深度海水的位温。比现场温度低 4)蒸发潜热和饱和水气压 比蒸发潜热：使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量，以L表示，单位是J/kg或J/g。 饱和水气压：是指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动态平衡时，水面上水汽所具有的压力。 盐度的存在，单位面积水分子数目少，饱和水汽压降低，限制了海水的蒸发，因蒸发而损失的水量和热量相对减少 5)热传导 热传导：相邻海水温度不同时，热量由高温处向低温处转移。 分子热传导：由分子的随机运动引起的热传导，主要与海水的性质有关。 涡动热传导：由海水块体的随机运动所引起，主要和海水的运动状况有关。 6)沸点升高、冰点降低 海水的沸点和冰点与盐度有关，即随着盐度的增大，沸点升高而冰点下降。 三海水的力学性质 1)粘滞性： 当相邻两层海水作相对运动时，由于水分子的不规则运动或者海水块体的随机运动(湍流)，在两层海水之间便有动量传递，从而产生切应力。 2)渗透压： 在海水与淡水之间放置一个半渗透膜，水分子可以透过，但盐分子不能透过。那么，淡水一侧的水会慢慢地渗向海水一侧，使海水一侧的压力增大，直至达到平衡状态。此时膜两边的压力差，称为渗透压。 3)表面张力：液体的自由面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力使自由表面趋向最小。 四 海冰 海冰：海水冻结形成的冰，广义的包括：大陆冰川，河流及湖泊滑入海中的淡水冰。 1、海冰的影响：港口，航运，海上矿藏油气开发，海洋水文现象 2、结冰条件：冰点温度，结晶核 3、结冰过程： 盐度低于24.695时，与淡水结冰相同 盐度大于24.695时，结冰前一直对流混合，然后混合层都达冰点时一起结冰 3、海冰分类 初生冰 尼罗冰 饼状冰 初期冰 一年冰 老年冰 固定冰 流冰 开阔水面 无冰区 稀疏流冰 密集流冰 4、海冰的分布： 格陵兰岛是北半球主要冰山发源地 南极大陆是世界上最大的天然冰 5、海冰漂流的影响因素：风，海流 6、海冰物理性质 6.1盐度：1kg海冰融化后海水的盐度。 决定盐度高低的因素：冻结前海水的盐度、冻结的速度和冰龄等因素。 6.2密度：与S有关，与冰内的气泡有关。浮在海面上 6.3比热：比纯水冰大，且随盐度增高而增大。因内含气泡，受温度的影响大，随温度降低而降低。 6.4热传导系数：比纯水冰小，受气泡影响，海水天然保温层。 6.5热膨胀系数：低盐海水：随温度降低，开始膨胀然后收缩；高盐海水：随温度降低，始终膨胀 6.6抗压强度：约为醇水冰的3/4 6.7对太阳辐射的反射率：比海水大近10倍 ?四 世界大洋的热量 4.1海面热收支 （一）、通过海面进入海洋的太阳辐射Qs 总辐射能=直达辐射+散射辐射 影响因