Вода обладает высокой теплоемкость. Большая теплоемкость воды играет значительную роль в процессе охлаждения и нагревания водоемов, а также в формировании климатических условий прилагающих районов. Вода медленно охлаждается и нагревается как во время суток так и при смене сезонов. Максимальное колебание температуры в Мировом океане не превышает 40°С, в то время как в воздухе эти колебания могут достигать 100-120°С. Теплопроводность (или перенос тепловой энергии) воды незначителен. Поэтому вода снег и лед плохо проводят тепло. В водоемах передача тепла на глубины происходит очень медленно.

Вязкость воды. Поверхностное натяжение

С увеличением солености вязкость воды несколько возрастает. Вязкость или внутреннее трение - свойство текучих (жидких или газообразных) веществ оказывать сопротивление собственному течению. Вязкость жидкостей зависит от температуры н давления. Она уменьшается как с повышением температуры, так и с увеличением давления. Поверхностное натяжение воды определяет силу сцепления между молекулами, а также форму поверхности жидкости. Из всех жидкостей, кроме ртути, у воды самое большое поверхностное натяжение. При повышении температуры оно уменьшается.

Ламинарное и турбулентное, установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное движение воды

Ламинарное движение – параллельноструйное течение, при постоянном расходе воды скорость каждой точки потока не изменяется во времени ни по величине, ни по направлению. Турбулентное – форма течения, при которой элементы потока совершают неупорядоченные движения по сложным траекториям. При равномерном движении поверхность параллельна выровненной поверхности дна. при неравномерном движении уклон скорости течения живого сечения постоянный в длине сечения, но изменяется по длине потока. Неустановившееся движение характеризуется тем, что все гидравлические элементы потока на рассматриваемом участке изменяются по длине и во времени. Установившееся – наоборот.

Круговорот воды, его материковые и океанические звенья, внутриматериковый круговорот

В круговороте выделяют три звена – океаническое, атмосферное и материковое. Материковое включает в себя литогенное, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое и хозяйственное звенья. Атмосферное звено характеризуется переносом влаги в циркуляции воздуха и образования осадков. Для океанического звена характерно испарение воды, в процессе которого непрерывно восстанавливается содержание водяного пара в атмосфере. Внутриматериковый круговорот характерен для областей внутреннего стока.

Водный баланс мирового океана, земного шара, суши

Глобальный влагооборот Земли находит свое выражение в водном балансе Земли, который математически выражается уравнением водного баланса (для Земного шара в целом и для его отдельных частей). Все компоненты (составляющие) водного баланса можно разбить на 2 части: приходную и расходную. Баланс - это количественная характеристика круговорота воды. Метод расчета водного баланса применяется для изучения приходных и расходных элементов крупных частей земного шара - суши, Океана и Земли в целом, отдельных материков, больших и малых речных бассейнов и озер, наконец, больших участков полей и леса. Этот метод позволяет гидрологам решать многие теоретические и практические задачи. В основе изучения водного баланса лежит сравнение приходных и расходных его частей. Например, для суши приходной частью баланса служат атмосферные осадки, а расходной - испарение. Пополнение Океана водой происходит за счет стока речных вод с суши, а расход - за счет испарения.

Похожая информация:

1. Kaк вы сможете купить небо или тепло земли? Эта мысль нам непонятна. Если мы не распоряжаемся свежестью воздуха и всплесками воды, то как вы можете купить их у нас?

В сторону снижения начинают обнаруживаться при толщине водной прослойки между сферической (с радиусом кривизны около 1 м) и плоской 

В результате теплообмена между паром и жидкостью только верхний слой жидкости примет температуру насыщения , соответствующую среднему давлению слива . Температура основной массы жидкости останется ниже температуры насыщения. Нагревание жидкости протекает медленно вследствие низкого значения коэффициента температуропроводности жидкого пропана или бутана. Например, жидкого пропана на линии насыщения при температуре ts -- 20° С а = 0,00025 м-/ч, тогда как для воды, являющейся одним из наиболее инертных в тепловом отношении веществ , значение коэффициента температуропроводности при той же температуре будет а = 0,00052 м /ч. 

Теплопроводность и температуропроводность древесины зависят от ее плотности, так как в отличие от теплоемкости на эти свойства влияет наличие распределенных по объему древесины полостей клеток, заполненных воздухом . Коэффициент теплопроводности абсолютно сухой древесины возрастает с увеличением плотности, а коэффициент температуропроводности падает. При заполнении полостей клеток водой теплопроводность древесины растет, а температуропроводность снижается. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек. 

ЧТО зависит от резко различающихся значений этих коэффициентов для веществ углей, воздуха и воды. Так, удельная теплоемкость воды в три раза, а коэффициент теплопроводности в 25 раз больше, чем воздуха, поэтому коэффициенты тепло - и температуропроводности возрастают с увеличением влаги в углях (рис. 13). 

Прибор, изображенный на рис. 16 слева, служит для измерения тепло - и температуропроводности сыпучих материалов. В этом случае испытуемый материал помещается в пространство, образованное внутренней поверхностью цилиндра 6 и цилиндрическим нагревателем 9, размещенным по оси прибора. Для уменьшения осевых потоков измерительный блок снабжен крышками 7, 8 из теплоизоляционного материала . В рубашке, образованной внутренним и наружным цилиндрами, циркулирует вода постоянной температуры. Как и в предыдущем случае, разность температур измеряется дифференциальной термопарой , один спай которой 1 укреплен вблизи цилиндрического нагревателя, а другой 2 - на внутренней поверхности цилиндра с испытуемым материалом. 

К аналогичной формуле придем, если рассмотрим время, необходимое для испарения отдельной капли жидкости. Температуропроводность Хв жидкостей типа воды обычно мала. В связи с этим прогревание капли происходит относительно медленно за время пр о/Хв- Это позволяет считать, что испарение жидкости происходит только с поверхности капли без значительного прогрева 

На мелководьях прогрев воды осуществляется не только сверху за счет процессов теплообмена с атмосферой, но также и снизу, со стороны дна, которое из-за малой температуропроводности и сравнительно малой теплоемкости быстро прогревается. В ночные часы дно передает накопленное за день тепло слою воды, расположенному над ним, и возникает своеобразный парниковый эффект. 

В этих выражениях Яд и Н (в кал моль) - теплоты абсорбции и реакции (положительная при экзотермичности реакции), а остальные обозначения указаны выше. Коэффициент температуропроводности для воды составляет около 1,5 10" см 1сек. Функции и 

Значительно менее изучены теплопроводность и температуропроводность буровых растворов . В тепловых расчетах коэффициент теплопроводности их, по В. Н. Дахнову и Д. И. Дьяконову, а также Б. И. Есьману и др. , принимают тот же, что и воды - 0,5 ккал/м-ч-град . По справочным данным, коэффициент теплопроводности буровых растворов равен 1,29 ккал/м-ч-град. С. М. Кулиев и др. предложили для расчета коэффициента теплопроводности уравнение 

Для приблизительных расчетов процессов испарения воды в воздух и конденсации воды из влажного воздуха можно применять соотношение Льюиса , так как отношение коэффициента температуропроводности к коэффициенту диффузии при 20°С равно 0,835, что не сильно отличается от единицы. В разделе Г5-2 процессы, происходяшие во влажном воздухе , изучались при помощи графика зависимости удельного влагосодержания от энтальпии. Поэтому полезно было бы преобразовать уравнение (16-36) таким образом , чтобы в его правой части вместо парциальных 

B уравнениях (VII.3) и (VII.4) и краевых условиях (VII.5) приняты следующие обозначения Ti и Т - соответственно температуры отвердевшего и неотвердевшего слоев - температура среды Т р - криоскопическая температура а и U2 - соответственно температуропроводности этих слоев а = kil ifi), mV А.1 - коэффициент теплопроводности для замороженного мяса, Вт/(м- К) А.2 - то же для охлажденного мяса , Вт/(м- К) q и сг - удельные теплоемкости замороженного и охлажденного мяса , Дж/(кг-К) Pi ир2 - плотность замороженного и охлажденного мяса р1 =pj = 1020 кг/м - толщина замороженного слоя, отсчитываемая от

Теории явлений переноса, основанные на статистическом методе Гиббса, ставят перед собой задачу получить кинетические уравнения, из которых можно найти конкретный вид неравновесных функций распределения. Предполагается, что неравновесная функция распределения системы имеет квазиравновесную форму, причем температура, плотность числа частиц и их средняя скорость зависят от

пространственно-временных координат. Корреляция последовательных столкновений достигается тем, что учитываются не только жесткие столкновения (обусловленные отталкиванием), но и так называемые мягкие столкновения (обусловленные притяжением), в результате чего частицы движутся по искривленным траекториям.

Наибольшей известностью пользуется метод Кирквуда, в котором мягкие соударения определяют коэффициент трения. Согласно Эйнштейну - Смолуховскому коэффициент трения

где постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура и коэффициент самодиффузии.

Корреляция взаимодействия окружающих частиц с данной частицей по Кирквуду осуществляется на протяжении характерного времени та, по прошествии которого силы, действующие со стороны других частиц на данную, рассматриваются как некоррелированные Причем величина времени корреляции взаимодействия должна быть меньше характеристического времени релаксации макроскопических характеристик вещества.

Для коэффициента теплопроводности Кирквуд получает следующее выражение

где число частиц в единице объема, радиальная равновесная функция распределения частиц, -потенциал парных сил.

Кроме того, что для вычисления № по эгой формуле необходимо знать с большой точностью не только но и ее производные, а также (что само по себе представляет пракшчески неразрешимую в настоящий момент задачу) Недавно было показано, что кинетические коэффициенты нельзя непосредственно разлагать в ряд по степеням плотности, как целает Кирквуд, а необходимо использовать более сложное разложение. Это связано с необходимостью учитывав повторные соударения частиц, уже скоррелированные в

результат предыдущих столкновений с другими частицами. В связи с перечисленными трудностями приходится прибегать к модельным методам исследования.

Среди модельных работ представляют интерес работы, основанные на представлениях о характере теплового движения в жидкостях, при котором перенос тепла определяется посредством гиперакустических колебаний среды (фононов). Такой подход учитывает коллективный характер движения молекул в жидкости. При этом теплопроводность К определяется, например, следующим образом (формула Сакиадиса и Котеса)

где - скорость гиперзвука; теплоемкость при постоянном давлении, среднее расстояние между молекулами, плотность.

Помимо модельного подхода имеют место и полуэмпирические соотношения для теплопроводности (Филиппов,

Теплопроводность примерно в 5 раз меньше теплопроводности (табл. 43). Четыреххлористый углерод - обычная жидкость, для которой имеет место, как и для всех других жидкостей, уменьшение скорости звука с ростом температуры, уменьшение теплопроводности и рост теплоемкости. У воды при малых температурах все наоборот. Характер изменения всех этих свойств в воде напоминает характер их изменения для обычных веществ в газообразном состоянии. В самом деле, теплопроводность газа растет с ростом температуры

Средняя скорость молекул, теплоемкость и длина свободного пробега).

Для примера ниже приводится зависимость теплопроводности воздуха при атмосферном давлении для ряда температур.

Изменение теплопроводности при плавлении льда I и дальнейшее изменение Т с ростом температуры жидкой воды представлено на рис. 57, откуда видно, что теплопроводность при плавлении льда I уменьшается приблизительно в

Таблица 43 (см. скан) Температурные зависимости теплопроводностей воды и четыреххлористого углерода

4 раза. Исследование изменения теплопроводности переохлажденной воды вплоть до -40°С показывает, что переохлажденная вода не имеет никаких особенностей при 0°С (табл. 43). Для иллюстрации нормального температурного хода теплопроводности представлена зависимость теплопроводности от температуры. Теплопроводность монотонно уменьшается с ростом температуры.

Все нормальные жидкости с ростом давления изменяют знак изменения теплопроводности с температурой. Для большого класса жидкостей это изменение имеет место при давлении Теплопроводность воды не изменяет характера температурной зависимости под давлением. Относительная величина увеличения теплопроводности воды при давлении составляет -50%, в то время как для

других нормальных жидкостей это увеличение при том же давления составляет (рис. 58).

Зависимость К от давления для воды представлена на рис. 58. Такое маленькое относительное увеличение теплопроводности воды с ростом давления связано с малой сжимаемостью воды по сравнению с другими жидкостями, которая определяется характером сил межмолекулярного взаимодействия.

Рис. 57. Зависимость теплопроводности воды и от температуры

Рис. 58. Зависимость от температуры теплопроводности и силиконового масла для ряда давлений

Cтраница 1

Теплопроводность воды примерно в 5 раз выше теплопроводности масла. Она увеличивается с увеличением давления, но при давлениях, имеющих место в гидродинамических передачах, ее можно принять постоянной.  

Теплопроводность воды приблизительно в 28 раз превышает теплопроводность воздуха. В соответствии с этим увеличивается скорость теплопотери при погружении тела в воду или соприкосновении с ней, а это в значительной мере определяет теплоощущение человека на воздухе и в воде. Так, например, при - (- 33 воздух кажется нам теплым, а такая же температура воды - безразличной. Температура воздуха 23 кажется нам безразличной, а вода такой же температуры - прохладной. При - (- 12 воздух кажется прохладным, а вода - холодной.  

Теплопроводность воды и водяного пара г несомненно, изучена лучше всех других веществ.  

Динамическая вязкость (х (Па-с некоторых водных растворов.| Изменение массовой теплоемкости водных растворов некоторых солей в зависимости от концентрации раствора.| Теплопроводность некоторых растворов в зависимости от концентрации при 20 С.

Теплопроводность воды имеет положительный температурный ход, поэтому при малых концентрациях теплопроводность водных растворов многих солей, кислот и щелочей с повышением температуры растет.  

Теплопроводность воды значительно больше, чем у других жидкостей (кроме металлов) и изменяется тоже аномально: до 150 С возрастая и лишь затем начиная уменьшаться. Электропроводность воды очень мала, но заметно возрастает при повышении и температуры, и давления. Критическая температура воды равна 374 С, критическое давление 218 атм.  

Теплопроводность воды значительно больше, чем у других жидкостей (кроме металлов), и изменяется тоже аномально: до 150 С возрастает и лишь затем начинает уменьшаться. Электропроводность воды очень мала, но заметно возрастает при повышении и температуры, и давления. Критическая температура воды равна 374 С, критическое давление 218 атм.  

Динамическая вязкость ц (Па-с некоторых водных растворов.| Изменение массовой теплоемкости водных растворов некоторых солей в зависимости от концентрации раствора.| Теплопроводность некоторых растворов в зависимости от концентрации при 20 С.

Теплопроводность воды имеет положительный температурный ход, поэтому при малых концентрациях теплопровод-кость водных растворов многих солей, кислот и щелочей с повышением температуры растет.  

Теплопроводность воды, водных растворов солей, спиртоводных растворов и некоторых других жидкостей (например, гликолей) возрастает с повышением температуры.  

Теплопроводность воды очень незначительна по сравнению с теплопроводностью других веществ; так, теплопроводность пробки - 0 1; асбеста - 0 3 - 0 6; бетона - 2 - 3; дерева - 0 3 - 1 0; кирпича-1 5 - 2 0; льда - 5 5 кал / см сек град.  

Теплопроводность воды X при 24 равна 0 511, теплоемкость ее с 1 ккал кг С.  

Теплопроводность воды прн 25 равна 1 43 - 10 - 3 кал / см-сек.  

Поскольку теплопроводность воды (Я 0 5 ккал / м - ч - град) примерно в 25 раз больше, чем у неподвижного воздуха, вытеснение воздуха водой повышает теплопроводность пористого материала. При быстром замораживании и образовании в порах строительных материалов уже не льда, а снега (Я 0 3 - 0 4), как показали наши наблюдения, теплопроводность материала, наоборот, несколько уменьшается. Правильный учет влажности материалов имеет большое значение для теплотехнических расчетов сооружений как надземных, так и подземных, например водоканализационных.  

Под теплопроводностью понимается способность различных тел проводить теплоту во все стороны от точки приложения нагретого предмета. Теплопроводность возрастает по мере увеличения плотности вещества, потому что тепловые колебания легче передаются в более плотном веществе, где отдельные частицы расположены ближе одна к другой. Этому закону подчиняются и жидкости.

Теплопроводность определяется количеством калорий, проходящих в 1 сек. через площадь в 1 см2 при падении температуры на 1° на протяжении 1 см пути. По теплопроводности вода занимает место между стеклом и эбонитом и почти в 28 раз превосходит воздух.

Теплоемкость воды . Под удельной теплоемкостью понимается то количество теплоты, которое может нагреть 1 г массы вещества на 1 °. Это количество теплоты измеряется калориями. За единицу теплоты принимается грамм-калория. Вода воспринимает при 14-15° большее количество теплоты, чем другие вещества; например, количество тепла, потребное для нагрева 1 кг воды на 1°, может нагреть на 1° 8 кг железа или 33 кг ртути.

Механическое действие воды

Наиболее сильным механическим действием отличается душ, наиболее слабым - полные ванны. Сравним механическое влияние, например, душа Шарко и полных ванн.
Дополнительное давление воды на кожу в ванне, где столб воды не превышает 0,5 м, составляет около 0,005, или 1,20 атмосферного давления, а сила удара водяной струи в душе Шарко, направленной на тело с расстояния 15-20 м, равняется 1,5- 2 атмосферам.

Независимо от температуры применяемой воды, под влиянием душа наступает энергичное, расширение кожных сосудой немедленно после падения на тело водяной струи. Одновременно проявляется возбуждающее действие душа.

Для исследования механического действия морских и речных: купаний применима формула F=mv2/2, где сила F равняется половине произведения массы т на квадрат скорости v2. Механическое действие морской и речной волн зависит не столько от массы воды, надвигающейся на тело, сколько от скорости, с которой совершается это движение.

Вода как химический растворитель . Вода обладает способностью растворять различные минеральные соли, жидкости и газы, от этою усиливается раздражающее действие воды. Большое значение придается ионному обмену, происходящему между водой и телом человека, погруженным в минерализованную ванну.

При нормальном давлении (т. е. при нулевой температуре) один объем воды поглощает 1,7 объема углекислоты; при повышении давления растворимость углекислоты в воде значительно повышается; при двух атмосферах давления при температуре в 10° растворяются три объема углекислоты вместо 1,2 объема при нормальном давлении.

Теплопроводность углекислоты в два раза меньше теплопроводности воздуха и в тридцать раз меньше теплопроводности воды. Этим свойством воды пользуются для устройства различных газовых ванн, заменяющих иногда минеральные источники.