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newc第三章海水物理性质_haibing_revise.ppt

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第三章 海水物理性质,第一节 海水组成 第二节 海水的物理性质(淡水和海水) 第三节 温、盐、密概念及之间关系 第四节 海冰,1,第一节 海水组成,一、海水组成:11种主要无机盐,99.99%,2,阳离子:主要基岩溶解,阴离子:主要火山喷发,二、海水组成恒定性原理(Marcet原理 ):海水的总含盐量或盐度是可变的,但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定 。 成因 混合作用——大洋海水通过环流、潮流、垂直流等运动,连续不断地进行混合。 体积巨大——海水体积极大,它所拥有的多种成分的总量也十分巨大,外界的影响(如大陆径流等)很难使其相对组成发生明显的变化。,3,三、盐的循环,事实1:河流将岩石风化产生的盐带到大海每年1015克/年,事实2:海洋盐度在过去15亿年中保持不变,稳定状态,盐的输入率等于输出率,4,第二节 海水的物理性质,一、淡水 分子结构:极性,分子缔合力,5,H2O: 唯一一种能在地球表面以固态、液态、气态同时存在的物质。三种相下的分子状态见下图:,分子缔合,,6,溶解力强(极性),水合作用: 溶质的分子或离子与溶剂的分子相结合的作用对于水溶液来讲称为水合作用,Sodium Chloride 氯化钠,7,密度变化异常:“热胀冷缩”?,密度随温度变化-----分段函数 最大密度温度,8,沸点和融点、比热、蒸发潜热等热性质比氧的同族化合物高,9,二、海水的热力学性质,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/(K kg)海水的比热容比空气的比热容大。,10,计算:单位面积上,1m深海水水柱温度降低1oC所放出的热量可以使多高的空气柱温度升高1oC?比热:水:3890J/kg.K,空气:1000J/kg.K;密度:水: 1025kg/m3,空气: 1.29kg/m3)。,定压比热Cp :在一定压力下测定的比热容。是温、盐、压的函数,随盐度的增大而降低,随压力的增加而减小。 定容比热Cv :在一定体积下测定的比热容。其值略小于定压比热Cp。,11,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。 由正转负对应的密度最大。,,,12,,,压缩系数:在研究中通常视为不可压流体。单位体积海水,压力增加1Pa体积的负增量。是T、S、P函数,随T、S、P 的增大而减小。 分等温、绝热过程。(声波)绝热变化:绝热下沉 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。比现场深度低。微团此时相应的密度,称为位密,记为,,压缩性、绝热变化,位温,,13,蒸发潜热和饱和水气压 比蒸发潜热:单位质量的海水变成同温度汽所吸收的热量。 饱和水气压:水变汽和汽变水过程达动态平衡时具有的水汽压。热传导:相邻海水温度不同时,热量由高温向低温转移。分子热传导,湍动热传导沸点升高、冰点降低:冰点温度随盐度的增加而降低。,14,三、海水的其他物理性质,粘滞性:摩擦 渗透压: 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。,15,第三节 温、盐、密概念及之间关系,温度描述物质分子热运动的量度。,T的单位是 Celsius, Kelvin, and Fahrenheit,,Boltzmann常数,16,盐度,盐度(1902):1kg海水中将(Br-,I-)以氯置换,碳酸盐分解为氧化物,有机物全部氧化,所余固体物质的总克数。(480度加热48小时) 氯度: 1kg海水中将(Br-,I-)以氯代替,所含氯的总克数。(AgNO3滴定) 电导盐度(1969): C~S(不深于100m水层内采集的135个水样)R15:为15ºC,一个标准大气压下,水样的电导率与盐度精确为35%0的标准海水电导率的比值。 实用盐标PSS78:,固定参考点,标准海水盐度、氯度 35.000%0~19.374%0,17,,思考题:假如海水没有盐度(纯水),海水的物理性质会发生哪些变化,从而导致海洋要素的分布和海洋中的动力现象与现在会有什么差异?,密度,密度和比容:单位体积物体的质量是密度; 单位质量物体的体积是比容; 他们都是温盐压函数。,18,条件密度: kg/m3在海面P=0时的密度与纯水密度的差 密度超量: kg/m3状态方程(p-V-t关系):描述海水密度与温、盐、压等理化特征参量之间关系的数学表达式。,19,经验公式!,现场密度,位密,,海冰定义: 广义:在海洋中所见到的冰统称为海冰。 狭义:由海水冻结而成的冰称为海冰。,1,3%-4%海洋面积被海冰覆盖,第四节 海冰,海冰的形成:,Tf、Tmax与盐度关系 均是盐度的函数,随盐度的增加而降低,盐度为24.695时二者均是-1.33º
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