Air memiliki kapasitas panas yang tinggi. Kapasitas panas air yang tinggi memainkan peran penting dalam proses pendinginan dan pemanasan badan air, serta dalam membentuk kondisi iklim daerah yang berdekatan. Air perlahan mendingin dan memanas baik di siang hari maupun selama pergantian musim. Fluktuasi suhu maksimum di Samudra Dunia tidak melebihi 40 °C, sedangkan di udara fluktuasi ini dapat mencapai 100-120 °C. Konduktivitas termal (atau transfer energi panas) air dapat diabaikan. Oleh karena itu, air, salju, dan es tidak menghantarkan panas dengan baik. Di badan air, perpindahan panas ke kedalaman sangat lambat.
Viskositas air. Tegangan permukaan
Ketika salinitas meningkat, viskositas air meningkat sedikit. Viskositas atau gesekan internal adalah sifat zat fluida (cair atau gas) untuk menahan alirannya sendiri. Viskositas cairan tergantung pada suhu dan tekanan. Ini berkurang baik dengan meningkatnya suhu dan dengan meningkatnya tekanan. Tegangan permukaan air menentukan kekuatan adhesi antar molekul, serta bentuk permukaan cairan. Dari semua cairan kecuali merkuri, air memiliki tegangan permukaan tertinggi. Saat suhu naik, itu berkurang.
Laminar dan turbulen, mantap dan goyah, gerakan air seragam dan tidak seragam
Gerak laminar merupakan aliran pancaran paralel, dengan aliran air yang konstan, kecepatan setiap titik alirannya tidak berubah terhadap waktu, baik besar maupun arahnya. Turbulen - suatu bentuk aliran di mana elemen-elemen aliran membuat gerakan tidak teratur di sepanjang lintasan yang kompleks. Dengan gerakan seragam, permukaan sejajar dengan permukaan bawah yang rata. dengan gerakan tidak merata, kemiringan kecepatan aliran bagian hidup adalah konstan di panjang bagian, tetapi bervariasi sepanjang aliran. Gerak tidak tetap dicirikan oleh fakta bahwa semua elemen hidrolik dari aliran di bagian yang dipertimbangkan berubah panjang dan waktunya. Didirikan - sebaliknya.
Siklus air, hubungan kontinental dan samuderanya, siklus intrakontinental
Tiga tautan dibedakan dalam siklus - samudera, atmosfer, dan benua. Kontinental meliputi litogenik, tanah, sungai, danau, glasial, hubungan biologis dan ekonomi. Tautan atmosfer ditandai oleh transfer kelembaban dalam sirkulasi udara dan pembentukan presipitasi. Tautan samudera dicirikan oleh penguapan air, di mana kandungan uap air di atmosfer terus dipulihkan. Sirkulasi intrakontinental khas untuk daerah limpasan internal.
Neraca air lautan dunia, bola dunia, daratan
Siklus kelembaban global bumi menemukan ekspresinya dalam neraca air bumi, yang secara matematis dinyatakan oleh persamaan neraca air (untuk bumi secara keseluruhan dan untuk bagian-bagian individualnya). Semua komponen (komponen) neraca air dapat dibagi menjadi 2 bagian: masuk dan keluar. Keseimbangan adalah karakteristik kuantitatif dari siklus air. Metode penghitungan neraca air digunakan untuk mempelajari elemen masuk dan keluar dari sebagian besar dunia - daratan, Lautan dan Bumi secara keseluruhan, benua individu, lembah sungai dan danau besar dan kecil, dan akhirnya, area yang luas. dari ladang dan hutan. Metode ini memungkinkan ahli hidrologi untuk memecahkan banyak masalah teoritis dan praktis. Studi tentang neraca air didasarkan pada perbandingan bagian yang masuk dan bagian yang keluar. Misalnya, untuk daratan, presipitasi adalah bagian yang masuk dari neraca, dan evaporasi adalah bagian yang keluar. Pengisian kembali lautan dengan air terjadi karena limpasan air sungai dari darat, dan alirannya karena penguapan.
Informasi terkait:
- Bagaimana Anda bisa membeli langit atau kehangatan bumi? Gagasan ini tidak dapat dipahami oleh kami. Jika kami tidak memiliki udara segar dan percikan air, bagaimana Anda bisa membelinya dari kami?
Dalam arah ke bawah, mereka mulai terdeteksi ketika ketebalan lapisan air antara bola (dengan jari-jari kelengkungan sekitar 1 m) dan datar.
Sebagai hasil dari pertukaran panas antara uap dan cairan, hanya lapisan atas cairan yang akan mencapai suhu saturasi yang sesuai dengan tekanan rata-rata pembuangan. Suhu sebagian besar cairan akan tetap di bawah suhu saturasi. Pemanasan cairan berlangsung lambat karena rendahnya nilai difusivitas termal propana cair atau butana. Misalnya propana cair pada garis jenuh pada suhu ts - 20 ° C a = 0,00025 m - / jam, sedangkan untuk air, yang merupakan salah satu zat yang paling inert secara termal, nilai difusivitas termal pada suhu yang sama akan menjadi a = 0,00052 m/jam
Konduktivitas termal dan difusivitas termal kayu bergantung pada kerapatannya, karena, tidak seperti kapasitas panas, sifat-sifat ini dipengaruhi oleh adanya rongga sel berisi udara yang tersebar di seluruh volume kayu. Koefisien konduktivitas termal kayu benar-benar kering meningkat dengan meningkatnya kepadatan, sedangkan difusivitas termal menurun. Ketika rongga sel diisi dengan air, konduktivitas termal kayu meningkat, dan difusivitas termal menurun. Konduktivitas termal kayu di sepanjang serat lebih besar daripada di seberang.
APA tergantung pada nilai yang sangat berbeda dari koefisien ini untuk zat batubara, udara dan air. Dengan demikian, kapasitas panas spesifik air adalah tiga kali, dan koefisien konduktivitas termal 25 kali lebih besar daripada udara, oleh karena itu, koefisien panas dan difusivitas termal meningkat dengan meningkatnya uap air dalam batubara (Gbr. 13).
Perangkat yang ditunjukkan pada gambar. 16 di sebelah kiri, berfungsi untuk mengukur panas dan difusivitas termal bahan curah. Dalam hal ini, bahan uji ditempatkan di ruang yang dibentuk oleh permukaan bagian dalam silinder 6 dan pemanas silinder 9, ditempatkan di sepanjang sumbu perangkat. Untuk mengurangi aliran aksial, unit pengukur dilengkapi dengan penutup 7, 8 yang terbuat dari bahan isolasi panas. Dalam jaket yang dibentuk oleh silinder dalam dan luar, air dengan suhu konstan bersirkulasi. Seperti dalam kasus sebelumnya, perbedaan suhu diukur dengan termokopel diferensial, satu persimpangan yang 1 dipasang di dekat pemanas silinder, dan 2 lainnya - pada permukaan bagian dalam silinder dengan bahan uji.
Kami sampai pada rumus yang sama jika kami mempertimbangkan waktu yang diperlukan untuk penguapan setetes cairan. Difusivitas termal Xv dari cairan seperti air biasanya rendah. Dalam hal ini, pemanasan tetesan terjadi relatif lambat selama waktu t o/Xv. Hal ini memungkinkan kita untuk mengasumsikan bahwa penguapan cairan hanya terjadi dari permukaan tetesan tanpa pemanasan yang signifikan.
Di perairan dangkal, air dipanaskan tidak hanya dari atas karena proses pertukaran panas dengan atmosfer, tetapi juga dari bawah, dari sisi bawah, yang dengan cepat memanas karena difusivitas termal yang rendah dan kapasitas panas yang relatif rendah. Pada malam hari, bagian bawah memindahkan panas yang terkumpul pada siang hari ke lapisan air yang terletak di atasnya, dan semacam efek rumah kaca terjadi.
Dalam ekspresi ini, Yad dan H (dalam kal mol) adalah kalor absorpsi dan reaksi (positif bila reaksinya eksotermik), dan penunjukan lainnya ditunjukkan di atas. Difusivitas termal untuk air adalah sekitar 1,5-10"cm 1 detik. Fungsi dan
Konduktivitas termal dan difusivitas termal cairan pengeboran jauh lebih sedikit dipelajari. Dalam perhitungan termal, konduktivitas termal mereka, menurut V. N. Dakhnov dan D. I. Dyakonov, serta B. I. Esman dan lainnya, diambil sama dengan air - 0,5 kkal / m-h-deg. Menurut data referensi, koefisien konduktivitas termal cairan pengeboran adalah 1,29 kkal/m-h-deg. S. M. Kuliev dkk mengusulkan persamaan untuk menghitung koefisien konduktivitas termal
Untuk perhitungan perkiraan proses penguapan air ke udara dan kondensasi air dari udara lembab, rasio Lewis dapat digunakan, karena rasio difusivitas termal terhadap koefisien difusi pada 20 ° C adalah 0,835, yang tidak jauh berbeda dari satu. . Pada bagian D5-2, proses yang terjadi di udara lembab dipelajari menggunakan plot kadar air spesifik versus entalpi. Oleh karena itu, akan berguna untuk mengubah persamaan (16-36) sedemikian rupa sehingga di sisi kanannya bukan parsial
Dalam persamaan (VII.3) dan (VII.4) dan kondisi batas (VII.5), sebutan berikut diadopsi Ti dan T - masing-masing, suhu lapisan yang dikeraskan dan tidak dikeraskan - suhu media T p - suhu cryoscopic a dan U2 - masing-masing, difusivitas termal dari lapisan ini a \u003d kil ifi), mV A.1 - koefisien konduktivitas termal untuk daging beku, W / (m-K) A.2 - sama untuk daging dingin, W / (m-K) q dan cg - kapasitas panas spesifik daging beku dan dingin, J / (kg-K) Pi ip2 - kepadatan daging beku dan dingin p1 \u003d pj \u003d 1020 kg / m - ketebalan lapisan beku, dihitung dari
Teori fenomena transportasi, berdasarkan metode statistik Gibbs, menetapkan tugas untuk memperoleh persamaan kinetik dari mana seseorang dapat menemukan bentuk khusus dari fungsi distribusi nonequilibrium. Diasumsikan bahwa fungsi distribusi nonequilibrium dari sistem memiliki bentuk kuasi-ekuilibrium, dan suhu, kerapatan jumlah partikel, dan kecepatan rata-ratanya bergantung pada
koordinat ruang-waktu. Korelasi tumbukan berurutan dicapai dengan memperhitungkan tidak hanya tumbukan keras (karena tolakan), tetapi juga apa yang disebut tumbukan lunak (karena tarik-menarik), sebagai akibatnya partikel-partikel bergerak sepanjang lintasan melengkung.
Yang paling terkenal adalah metode Kirkwood, di mana tumbukan lunak menentukan koefisien gesekan. Menurut Einstein-Smoluchowski koefisien gesekan
di mana adalah konstanta Boltzmann, T adalah suhu absolut dan koefisien difusi sendiri.
Menurut Kirkwood, korelasi interaksi partikel di sekitarnya dengan partikel tertentu dilakukan selama waktu karakteristik, setelah itu gaya yang bekerja dari partikel lain pada partikel tertentu dianggap tidak berkorelasi. kurang dari waktu relaksasi karakteristik karakteristik makroskopik zat.
Untuk koefisien konduktivitas termal, Kirkwood memperoleh ekspresi berikut:
di mana adalah jumlah partikel per satuan volume, adalah fungsi distribusi kesetimbangan radial partikel, adalah potensi gaya pasangan.
Selain fakta bahwa untuk menghitung N menggunakan rumus ini, perlu diketahui dengan sangat akurat tidak hanya tetapi juga turunannya, serta (yang dengan sendirinya merupakan masalah yang praktis tidak dapat dipecahkan saat ini) Baru-baru ini telah menunjukkan bahwa koefisien kinetik tidak dapat langsung diekspansi menjadi deret dalam derajat kerapatan, seperti yang dicium Kirkwood, tetapi ekspansi yang lebih kompleks harus digunakan. Hal ini disebabkan kebutuhan untuk memperhitungkan tumbukan berulang dari partikel yang sudah berkorelasi dalam
hasil tumbukan sebelumnya dengan partikel lain. Sehubungan dengan kesulitan-kesulitan di atas, maka perlu dilakukan model metode penelitian.
Di antara karya pemodelan, yang menarik adalah karya yang didasarkan pada konsep sifat gerak termal dalam cairan, di mana perpindahan panas ditentukan melalui osilasi hiperakustik medium (fonon). Pendekatan ini memperhitungkan sifat kolektif dari gerakan molekul dalam cairan. Dalam hal ini, konduktivitas termal K ditentukan, misalnya, sebagai berikut (rumus Sakiadis dan Cotes)
di mana kecepatan hypersound; kapasitas panas pada tekanan konstan, jarak rata-rata antar molekul, kerapatan.
Selain pendekatan model, ada juga hubungan semi-empiris untuk konduktivitas termal (Filippov,
Konduktivitas termal kira-kira 5 kali lebih kecil dari konduktivitas termal (Tabel 43). Karbon tetraklorida adalah cairan biasa, yang, seperti semua cairan lainnya, ada penurunan kecepatan suara dengan meningkatnya suhu, penurunan konduktivitas termal dan peningkatan kapasitas panas. Dalam air pada suhu rendah, kebalikannya adalah benar. Sifat perubahan semua sifat ini dalam air menyerupai sifat perubahannya untuk zat biasa dalam keadaan gas. Memang, konduktivitas termal gas meningkat dengan meningkatnya suhu.
Kecepatan rata-rata molekul, kapasitas panas dan jalur bebas rata-rata).
Sebagai contoh, di bawah ini adalah ketergantungan konduktivitas termal udara pada tekanan atmosfer untuk sejumlah suhu.
Perubahan konduktivitas termal selama pencairan es I dan perubahan T lebih lanjut dengan peningkatan suhu air cair ditunjukkan pada gambar. 57, yang menunjukkan bahwa konduktivitas termal selama pencairan es I berkurang sekitar
Tabel 43 (lihat pemindaian) Ketergantungan suhu konduktivitas termal air dan karbon tetraklorida
4 kali. Sebuah studi tentang perubahan konduktivitas termal air superdingin hingga -40 ° C menunjukkan bahwa air supercooled tidak memiliki fitur apapun pada 0 ° C (Tabel 43). Untuk menggambarkan perjalanan suhu normal konduktivitas termal, ketergantungan konduktivitas termal pada suhu disajikan. Konduktivitas termal menurun secara monoton dengan meningkatnya suhu.
Semua cairan normal mengubah tanda perubahan konduktivitas termal dengan suhu dengan meningkatnya tekanan. Untuk kelas besar cairan, perubahan ini terjadi pada tekanan.Konduktivitas termal air tidak mengubah sifat ketergantungan suhu di bawah tekanan. Nilai relatif kenaikan konduktivitas termal air pada tekanan adalah -50%, sedangkan untuk
cairan normal lainnya peningkatan ini pada tekanan yang sama adalah (Gbr. 58).
Ketergantungan tekanan K untuk air ditunjukkan pada gambar. 58. Peningkatan relatif kecil dalam konduktivitas termal air dengan peningkatan tekanan disebabkan oleh kompresibilitas air yang rendah dibandingkan dengan cairan lain, yang ditentukan oleh sifat gaya interaksi antarmolekul.
Beras. 57. Ketergantungan konduktivitas termal air dan suhu
Beras. 58. Ketergantungan suhu konduktivitas termal dan minyak silikon untuk sejumlah tekanan
Halaman 1
Konduktivitas termal air sekitar 5 kali lebih tinggi dari minyak. Ini meningkat dengan meningkatnya tekanan, tetapi pada tekanan yang terjadi dalam transmisi hidrodinamik, dapat dianggap konstan.
Konduktivitas termal air kira-kira 28 kali lebih tinggi dari udara. Sesuai dengan ini, laju kehilangan panas meningkat ketika tubuh direndam dalam air atau bersentuhan dengannya, dan ini sangat menentukan sensasi panas seseorang di udara dan di air. Jadi, misalnya, pada - (- 33, udara tampak hangat bagi kita, dan suhu air yang sama tampak acuh tak acuh. Suhu udara 23 tampak acuh tak acuh bagi kita, dan air dengan suhu yang sama tampak dingin. Pada - (- 12 , udaranya terasa sejuk, dan airnya terasa dingin .
Konduktivitas termal air dan uap air tidak diragukan lagi yang terbaik dipelajari dari semua zat lain.
| Viskositas dinamis (x (Pa-s dari beberapa larutan berair. | Perubahan kapasitas panas massa larutan berair dari beberapa garam tergantung pada konsentrasi larutan. | Konduktivitas termal beberapa larutan bergantung pada konsentrasi pada 20 C. |
Konduktivitas termal air memiliki jalur suhu positif, oleh karena itu, pada konsentrasi rendah, konduktivitas termal larutan berair dari banyak garam, asam, dan alkali meningkat dengan meningkatnya suhu.
Konduktivitas termal air jauh lebih besar daripada cairan lain (kecuali logam) dan juga berubah secara anomali: meningkat hingga 150 C dan baru kemudian mulai menurun. Konduktivitas listrik air sangat kecil, tetapi meningkat tajam dengan peningkatan suhu dan tekanan. Suhu kritis air adalah 374 C, tekanan kritis adalah 218 atm.
Konduktivitas termal air jauh lebih besar daripada cairan lain (kecuali logam), dan juga berubah secara anomali: meningkat hingga 150 C dan baru kemudian mulai menurun. Konduktivitas listrik air sangat kecil, tetapi meningkat tajam dengan peningkatan suhu dan tekanan. Suhu kritis air adalah 374 C, tekanan kritis adalah 218 atm.
| Viskositas dinamis q (Pa-s beberapa larutan berair. | Perubahan kapasitas panas massa larutan berair dari beberapa garam bergantung pada konsentrasi larutan. | Konduktivitas termal beberapa larutan bergantung pada konsentrasi pada 20 C. |
Konduktivitas termal air memiliki jalur suhu positif, oleh karena itu, pada konsentrasi rendah, konduktivitas termal larutan berair dari banyak garam, asam, dan alkali meningkat dengan meningkatnya suhu.
Konduktivitas termal air, larutan garam dalam air, larutan alkohol-air dan beberapa cairan lain (misalnya, glikol) meningkat dengan meningkatnya suhu.
Konduktivitas termal air sangat kecil dibandingkan dengan konduktivitas termal zat lain; jadi, konduktivitas termal gabus adalah 0 1; asbes - 0 3 - 0 6; beton - 2 - 3; pohon - 0 3 - 1 0; bata-1 5 - 2 0; es - 5 5 kal / cm detik derajat.
Konduktivitas termal air X pada 24 adalah 0511, kapasitas panasnya dengan 1 kkal kg C.
Konduktivitas termal air prn 25 adalah 1 43 - 10 - 3 kal / cm-dtk.
Karena konduktivitas termal air (R 0 5 kkal / m - h - deg) kira-kira 25 kali lebih besar daripada udara diam, perpindahan udara oleh air meningkatkan konduktivitas termal bahan berpori. Dengan pembekuan cepat dan pembentukan pori-pori bahan bangunan, itu bukan lagi es, tetapi salju (R 0 3 - 0 4), seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan kami, konduktivitas termal bahan, sebaliknya, agak berkurang. Perhitungan yang benar untuk kadar air bahan sangat penting untuk perhitungan teknik termal struktur, baik di atas tanah maupun di bawah tanah, misalnya, air dan limbah.
Di bawah konduktivitas termal mengacu pada kemampuan berbagai benda untuk menghantarkan panas ke segala arah dari titik penerapan benda yang dipanaskan. Konduktivitas termal meningkat seiring densitas suatu zat meningkat, karena getaran termal lebih mudah ditransmisikan dalam zat yang lebih padat, di mana partikel individu terletak lebih dekat satu sama lain. Cairan juga mematuhi hukum ini.
Konduktivitas termal ditentukan oleh jumlah kalori yang lewat dalam 1 detik. melalui area seluas 1 cm2 dengan penurunan suhu 1° melalui jalur 1 cm. Dalam hal konduktivitas termal, air menempati tempat antara kaca dan ebonit dan hampir 28 kali lebih unggul dari udara.
Kapasitas panas air. Kapasitas panas spesifik dipahami sebagai jumlah panas yang dapat memanaskan 1 g massa suatu zat sebesar 1 °. Jumlah panas ini diukur dalam kalori. Satuan kalor adalah gram kalori. Air merasakan panas pada 14-15 ° lebih banyak daripada zat lain; misalnya, jumlah kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg air sebesar 1° dapat memanaskan 8 kg besi atau 33 kg merkuri sebesar 1°.
Tindakan mekanis air
Paling kuat tindakan mekanis berbeda mandi, yang terlemah - mandi penuh. Mari kita bandingkan efek mekanisnya, misalnya, pancuran Charcot dan bak mandi penuh.
Tambahan tekanan air pada kulit di bak mandi, di mana kolom air tidak melebihi 0,5 m, adalah sekitar 0,005, atau 1,20, tekanan atmosfer, dan kekuatan tumbukan pancaran air di pancuran Charcot, diarahkan ke tubuh dari jarak 15- 20 m, adalah 1,5 - 2 atmosfer.
Tanpa memedulikan suhu dari air yang digunakan, di bawah pengaruh pancuran, ekspansi energetik dari pembuluh kulit terjadi segera setelah pancaran air jatuh ke tubuh. Pada saat yang sama, aksi jiwa yang mengasyikkan dimanifestasikan.
Untuk riset aksi mekanis laut dan sungai: mandi, rumus F = mv2/2 dapat diterapkan, di mana gaya F sama dengan setengah produk massa m dan kuadrat kecepatan v2. Tindakan mekanis gelombang laut dan sungai tidak terlalu bergantung pada massa air yang bergerak di atas badan, tetapi pada kecepatan terjadinya gerakan ini.
Air sebagai bahan kimia pelarut. Air memiliki kemampuan untuk melarutkan berbagai garam mineral, cairan dan gas, yang meningkatkan efek iritasi air. Sangat penting melekat pada pertukaran ion yang terjadi antara air dan tubuh manusia, direndam dalam mandi mineral.
Di bawah normal tekanan(yaitu, pada suhu nol) satu volume air menyerap 1,7 volume karbon dioksida; dengan meningkatnya tekanan, kelarutan karbon dioksida dalam air meningkat secara signifikan; pada dua atmosfer tekanan pada suhu 10 ° C, tiga volume karbon dioksida dilarutkan bukannya 1,2 volume pada tekanan normal.
Konduktivitas termal karbon dioksida setengah konduktivitas termal udara dan tiga puluh kali lebih kecil dari konduktivitas termal air. Properti air ini digunakan untuk mengatur berbagai pemandian gas, terkadang menggantikan mata air mineral.
