A água tem uma alta capacidade de calor. A alta capacidade calorífica da água desempenha um papel significativo no processo de resfriamento e aquecimento dos corpos hídricos, bem como na formação das condições climáticas das regiões adjacentes. A água esfria e aquece lentamente durante o dia e durante a mudança das estações. A flutuação máxima de temperatura no oceano mundial não excede 40°C, enquanto no ar essas flutuações podem chegar a 100-120°C. A condutividade térmica (ou transferência de energia térmica) da água é desprezível. Portanto, água, neve e gelo não conduzem bem o calor. Em corpos d'água, a transferência de calor para as profundezas é muito lenta.
Viscosidade da água. Tensão superficial
À medida que a salinidade aumenta, a viscosidade da água aumenta ligeiramente. A viscosidade ou atrito interno é a propriedade de substâncias fluidas (líquidas ou gasosas) de resistir ao seu próprio fluxo. A viscosidade dos líquidos depende da temperatura e da pressão. Ela diminui com o aumento da temperatura e com o aumento da pressão. A tensão superficial da água determina a força de adesão entre as moléculas, bem como a forma da superfície do líquido. De todos os líquidos, exceto o mercúrio, a água tem a maior tensão superficial. À medida que a temperatura aumenta, ela diminui.
Movimento laminar e turbulento, constante e instável, uniforme e não uniforme da água
O movimento laminar é um fluxo de jato paralelo, com fluxo constante de água, a velocidade de cada ponto do fluxo não muda no tempo, nem em magnitude nem em direção. Turbulento - uma forma de fluxo em que os elementos do fluxo fazem movimentos desordenados ao longo de trajetórias complexas. Com movimento uniforme, a superfície é paralela à superfície inferior nivelada. com movimento irregular, a inclinação da velocidade de fluxo da seção viva é constante no comprimento da seção, mas varia ao longo do comprimento do fluxo. O movimento instável é caracterizado pelo fato de que todos os elementos hidráulicos do escoamento na seção considerada mudam em comprimento e no tempo. Estabelecido - pelo contrário.
O ciclo da água, suas ligações continentais e oceânicas, o ciclo intracontinental
Três elos são distinguidos no ciclo - oceânico, atmosférico e continental. Continental inclui ligações litogênicas, solo, fluviais, lacustres, glaciais, biológicas e econômicas. A ligação atmosférica é caracterizada pela transferência de umidade na circulação do ar e pela formação de precipitação. A ligação oceânica é caracterizada pela evaporação da água, durante a qual o conteúdo de vapor de água na atmosfera é continuamente restaurado. A circulação intracontinental é típica para áreas de escoamento interno.
Balanço hídrico dos oceanos do mundo, globo, terra
O ciclo de umidade global da Terra encontra sua expressão no balanço hídrico da Terra, que é matematicamente expresso pela equação do balanço hídrico (para a Terra como um todo e para suas partes individuais). Todos os componentes (componentes) do balanço hídrico podem ser divididos em 2 partes: entrada e saída. O equilíbrio é uma característica quantitativa do ciclo da água. O método de cálculo do balanço hídrico é usado para estudar os elementos de entrada e saída de grandes partes do globo - a terra, o oceano e a Terra como um todo, continentes individuais, grandes e pequenas bacias hidrográficas e lagos e, finalmente, grandes áreas de campos e florestas. Este método permite que os hidrólogos resolvam muitos problemas teóricos e práticos. O estudo do balanço hídrico é baseado na comparação de suas partes de entrada e saída. Por exemplo, para a terra, a precipitação é a parte de entrada do saldo e a evaporação é a parte de saída. O reabastecimento do Oceano com água ocorre devido ao escoamento das águas dos rios da terra, e o fluxo é devido à evaporação.
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- Como você pode comprar o céu ou o calor da terra? Esta ideia é incompreensível para nós. Se não possuímos ar fresco e respingos de água, como você pode comprá-los de nós?
Na direção descendente, eles começam a ser detectados quando a espessura da camada de água está entre esférica (com um raio de curvatura de cerca de 1 m) e plana.
Como resultado da troca de calor entre o vapor e o líquido, apenas a camada superior do líquido assumirá a temperatura de saturação correspondente à pressão média de drenagem. A temperatura do volume do líquido permanecerá abaixo da temperatura de saturação. O aquecimento do líquido ocorre lentamente devido ao baixo valor da difusividade térmica do propano ou butano líquido. Por exemplo, propano líquido na linha de saturação a uma temperatura ts - 20 ° C a = 0,00025 m - / h, enquanto para a água, que é uma das substâncias termicamente mais inertes, o valor da difusividade térmica na mesma temperatura será ser a = 0,00052 m/h
A condutividade térmica e a difusividade térmica da madeira dependem de sua densidade, pois, diferentemente da capacidade calorífica, essas propriedades são afetadas pela presença de cavidades celulares preenchidas com ar distribuídas ao longo do volume da madeira. O coeficiente de condutividade térmica da madeira absolutamente seca aumenta com o aumento da densidade e a difusividade térmica diminui. Quando as cavidades das células são preenchidas com água, a condutividade térmica da madeira aumenta e a difusividade térmica diminui. A condutividade térmica da madeira ao longo das fibras é maior do que transversalmente.
O QUE depende dos valores nitidamente diferentes desses coeficientes para as substâncias de carvão, ar e água. Assim, a capacidade calorífica específica da água é três vezes, e o coeficiente de condutividade térmica é 25 vezes maior que o do ar, portanto, os coeficientes de calor e difusividade térmica aumentam com o aumento da umidade nos carvões (Fig. 13).
O dispositivo mostrado na fig. 16 à esquerda, serve para medir o calor e a difusividade térmica de materiais a granel. Neste caso, o material de teste é colocado no espaço formado pela superfície interna do cilindro 6 e o aquecedor cilíndrico 9, colocado ao longo do eixo do dispositivo. Para reduzir os fluxos axiais, a unidade de medição está equipada com tampas 7, 8 feitas de material isolante de calor. Na camisa formada pelos cilindros interno e externo circula água de temperatura constante. Como no caso anterior, a diferença de temperatura é medida por um termopar diferencial, uma junção da qual 1 é fixada perto do aquecedor cilíndrico e a outra 2 - na superfície interna do cilindro com o material em teste.
Chegamos a uma fórmula semelhante se considerarmos o tempo necessário para a evaporação de uma única gota de líquido. A difusividade térmica Xv de líquidos como a água é geralmente baixa. A este respeito, o aquecimento da gota ocorre de forma relativamente lenta durante o tempo t o / Xv. Isso permite supor que a evaporação do líquido ocorre apenas a partir da superfície da gota sem aquecimento significativo
Em águas rasas, a água é aquecida não só por cima devido aos processos de troca de calor com a atmosfera, mas também por baixo, pelo lado do fundo, que aquece rapidamente devido à baixa difusividade térmica e capacidade térmica relativamente baixa. À noite, o fundo transfere o calor acumulado durante o dia para a camada de água localizada acima dele, e ocorre uma espécie de efeito estufa.
Nestas expressões, Yad e H (em cal mol) são os calores de absorção e reação (positivos quando a reação é exotérmica), e as demais designações são indicadas acima. A difusividade térmica para a água é de cerca de 1,5-10 "cm 1seg. Funções e
A condutividade térmica e a difusividade térmica dos fluidos de perfuração são muito menos estudadas. Nos cálculos térmicos, seu coeficiente de condutividade térmica, de acordo com V. N. Dakhnov e D. I. Dyakonov, bem como B. I. Esman e outros, é considerado o mesmo que a água - 0,5 kcal / m-h-grau. De acordo com os dados de referência, o coeficiente de condutividade térmica dos fluidos de perfuração é de 1,29 kcal/m-h-grau. S. M. Kuliev et al. propuseram a equação para calcular o coeficiente de condutividade térmica
Para cálculos aproximados dos processos de evaporação da água no ar e condensação da água do ar úmido, a razão de Lewis pode ser usada, pois a razão da difusividade térmica para o coeficiente de difusão a 20 ° C é de 0,835, o que não é muito diferente da unidade . Na seção D5-2, os processos que ocorrem no ar úmido foram estudados usando um gráfico de teor de umidade específico versus entalpia. Portanto, seria útil transformar a equação (16-36) de tal forma que em seu lado direito em vez de parcial
Nas equações (VII.3) e (VII.4) e nas condições de contorno (VII.5), são adotadas as seguintes designações Ti e T - respectivamente, as temperaturas das camadas endurecidas e não endurecidas - a temperatura do meio T p - temperatura crioscópica a e U2 - respectivamente, a difusividade térmica dessas camadas a \u003d kil ifi), mV A.1 - coeficiente de condutividade térmica para carne congelada, W / (m-K) A.2 - o mesmo para carne refrigerada, W / (m-K) q e cg - capacidades caloríficas específicas de carne congelada e refrigerada, J / (kg-K) Pi ip2 - densidade de carne congelada e refrigerada p1 \u003d pj \u003d 1020 kg / m - espessura da camada congelada, contada a partir de
As teorias dos fenômenos de transporte, baseadas no método estatístico de Gibbs, se propõem a obter equações cinéticas a partir das quais se pode encontrar uma forma específica de funções de distribuição de não equilíbrio. Assume-se que a função de distribuição de não equilíbrio do sistema tem uma forma de quase equilíbrio, e a temperatura, densidade do número de partículas e sua velocidade média dependem de
coordenadas espaço-temporais. A correlação de colisões sucessivas é alcançada levando em conta não apenas colisões duras (devido à repulsão), mas também as chamadas colisões suaves (devido à atração), como resultado das quais as partículas se movem ao longo de trajetórias curvas.
O mais famoso é o método de Kirkwood, no qual impactos suaves determinam o coeficiente de atrito. De acordo com Einstein-Smoluchowski o coeficiente de atrito
onde é a constante de Boltzmann, T é a temperatura absoluta e o coeficiente de autodifusão.
Segundo Kirkwood, a correlação da interação das partículas vizinhas com uma determinada partícula é feita ao longo do tempo característico, após o qual as forças que atuam de outras partículas sobre a partícula dada são consideradas não correlacionadas. menor que o tempo de relaxamento característico das características macroscópicas da substância.
Para o coeficiente de condutividade térmica, Kirkwood obtém a seguinte expressão
onde é o número de partículas por unidade de volume, é a função de distribuição de equilíbrio radial das partículas, é o potencial das forças dos pares.
Além do fato de que para calcular N usando esta fórmula, é necessário conhecer com grande precisão não apenas, mas também suas derivadas, bem como (o que por si só é um problema praticamente insolúvel no momento) mostrou que os coeficientes cinéticos não podem ser expandidos diretamente em uma série em termos de graus de densidade, como Kirkwood beija, mas uma expansão mais complexa deve ser usada. Isso se deve à necessidade de levar em conta as repetidas colisões de partículas já correlacionadas em
resultado de colisões anteriores com outras partículas. Em conexão com as dificuldades acima, é necessário recorrer a métodos de pesquisa de modelos.
Entre os trabalhos de modelagem, interessam os trabalhos baseados no conceito da natureza do movimento térmico em líquidos, em que a transferência de calor é determinada por meio de oscilações hiperacústicas do meio (fônons). Essa abordagem leva em conta a natureza coletiva do movimento das moléculas em um líquido. Neste caso, a condutividade térmica K é determinada, por exemplo, como segue (fórmula de Sakiadis e Cotes)
onde é a velocidade do hiperssom; capacidade calorífica a pressão constante, distância média entre moléculas, densidade.
Além da abordagem do modelo, existem também relações semi-empíricas para a condutividade térmica (Filippov,
A condutividade térmica é aproximadamente 5 vezes menor que a condutividade térmica (Tabela 43). O tetracloreto de carbono é um líquido comum, para o qual, como para todos os outros líquidos, há uma diminuição na velocidade do som com o aumento da temperatura, uma diminuição na condutividade térmica e um aumento na capacidade de calor. Na água em baixas temperaturas, o oposto é verdadeiro. A natureza da mudança de todas essas propriedades na água assemelha-se à natureza de sua mudança para substâncias comuns no estado gasoso. De fato, a condutividade térmica de um gás aumenta com o aumento da temperatura.
Velocidade média das moléculas, capacidade calorífica e caminho livre médio).
Por exemplo, abaixo está a dependência da condutividade térmica do ar à pressão atmosférica para várias temperaturas.
A mudança na condutividade térmica durante o derretimento do gelo I e a mudança adicional em T com o aumento da temperatura da água líquida são mostradas na fig. 57, o que mostra que a condutividade térmica durante o derretimento do gelo I diminui em aproximadamente
Tabela 43 (ver scan) Dependências da temperatura da condutividade térmica da água e tetracloreto de carbono
4 vezes. Um estudo da mudança na condutividade térmica da água super-resfriada até -40°C mostra que a água super-resfriada não tem nenhuma característica a 0°C (Tabela 43). Para ilustrar o curso normal de temperatura da condutividade térmica, é apresentada a dependência da condutividade térmica com a temperatura. A condutividade térmica diminui monotonicamente com o aumento da temperatura.
Todos os líquidos normais mudam o sinal da mudança na condutividade térmica com a temperatura com o aumento da pressão. Para uma grande classe de líquidos, essa mudança ocorre à pressão.A condutividade térmica da água não altera a natureza da dependência da temperatura sob pressão. O valor relativo do aumento da condutividade térmica da água sob pressão é de -50%, enquanto para
outros líquidos normais este aumento na mesma pressão é (Fig. 58).
A dependência da pressão de K para a água é mostrada na fig. 58. Um aumento relativo tão pequeno na condutividade térmica da água com o aumento da pressão deve-se à baixa compressibilidade da água em comparação com outros líquidos, que é determinada pela natureza das forças de interação intermolecular.
Arroz. 57. A dependência da condutividade térmica da água e da temperatura
Arroz. 58. Dependência da temperatura da condutividade térmica e óleo de silicone para várias pressões
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A condutividade térmica da água é cerca de 5 vezes maior que a do óleo. Ela aumenta com o aumento da pressão, mas nas pressões que ocorrem nas transmissões hidrodinâmicas, pode ser considerada constante.
A condutividade térmica da água é aproximadamente 28 vezes maior que a do ar. De acordo com isso, a taxa de perda de calor aumenta quando o corpo está imerso na água ou em contato com ela, e isso determina em grande parte a sensação de calor de uma pessoa no ar e na água. Assim, por exemplo, em - (- 33, o ar parece quente para nós, e a mesma temperatura da água parece indiferente. A temperatura do ar 23 parece-nos indiferente, e a água da mesma temperatura parece fria. Em - (- 12 , o ar parece frio e a água parece fria.
A condutividade térmica da água e do vapor de água é, sem dúvida, a mais bem estudada de todas as outras substâncias.
| Viscosidade dinâmica (x (Pa-s de algumas soluções aquosas. | Mudança na capacidade calorífica de massa de soluções aquosas de alguns sais, dependendo da concentração da solução. | Condutividade térmica de algumas soluções, dependendo da concentração a 20 C. |
A condutividade térmica da água tem um curso de temperatura positivo, portanto, em baixas concentrações, a condutividade térmica de soluções aquosas de muitos sais, ácidos e álcalis aumenta com o aumento da temperatura.
A condutividade térmica da água é muito maior que a de outros líquidos (exceto metais) e também muda de forma anômala: aumenta até 150 C e só então começa a diminuir. A condutividade elétrica da água é muito pequena, mas aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura e da pressão. A temperatura crítica da água é 374 C, a pressão crítica é 218 atm.
A condutividade térmica da água é muito maior que a de outros líquidos (exceto metais), e também muda de forma anômala: aumenta até 150 C e só então começa a diminuir. A condutividade elétrica da água é muito pequena, mas aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura e da pressão. A temperatura crítica da água é 374 C, a pressão crítica é 218 atm.
| Viscosidade dinâmica q (Pa-s de algumas soluções aquosas. | Mudança na capacidade calorífica de massa de soluções aquosas de alguns sais, dependendo da concentração da solução. | Condutividade térmica de algumas soluções, dependendo da concentração a 20 C. |
A condutividade térmica da água tem um curso de temperatura positivo, portanto, em baixas concentrações, a condutividade térmica de soluções aquosas de muitos sais, ácidos e álcalis aumenta com o aumento da temperatura.
A condutividade térmica da água, soluções aquosas de sais, soluções álcool-água e alguns outros líquidos (por exemplo, glicóis) aumenta com o aumento da temperatura.
A condutividade térmica da água é muito pequena em comparação com a condutividade térmica de outras substâncias; assim, a condutividade térmica da rolha é 0 1; amianto - 0 3 - 0 6; concreto - 2 - 3; árvore - 0 3 - 1 0; tijolo-1 5 - 2 0; gelo - 5 5 cal / cm seg.
A condutividade térmica da água X em 24 é 0,511, sua capacidade calorífica com 1 kcal kg C.
A condutividade térmica da água prn 25 é 1 43 - 10 - 3 cal / cm-seg.
Como a condutividade térmica da água (R 0 5 kcal / m - h - deg) é aproximadamente 25 vezes maior que a do ar parado, o deslocamento do ar pela água aumenta a condutividade térmica do material poroso. Com o congelamento rápido e a formação nos poros dos materiais de construção, não é mais gelo, mas neve (R 0 3 - 0 4), como nossas observações mostraram, a condutividade térmica do material, pelo contrário, diminui um pouco. A contabilização correta do teor de umidade dos materiais é de grande importância para os cálculos de engenharia térmica de estruturas, tanto acima do solo quanto subterrâneas, por exemplo, água e esgoto.
Debaixo condutividade térmica refere-se à capacidade de vários corpos de conduzir calor em todas as direções a partir do ponto de aplicação de um objeto aquecido. A condutividade térmica aumenta à medida que a densidade de uma substância aumenta, porque as vibrações térmicas são mais facilmente transmitidas em uma substância mais densa, onde as partículas individuais estão localizadas mais próximas umas das outras. Os líquidos também obedecem a essa lei.
Condutividade térmicaé determinado pelo número de calorias que passam em 1 segundo. através de uma área de 1 cm2 com uma queda de temperatura de 1 ° ao longo de um caminho de 1 cm. Em termos de condutividade térmica, a água ocupa um lugar entre o vidro e a ebonite e é quase 28 vezes superior ao ar.
Capacidade calorífica da água. A capacidade calorífica específica é entendida como a quantidade de calor que pode aquecer 1 g da massa de uma substância em 1°. Essa quantidade de calor é medida em calorias. A unidade de calor é o grama-caloria. A água percebe a 14-15 ° mais calor do que outras substâncias; por exemplo, a quantidade de calor necessária para aquecer 1 kg de água em 1° pode aquecer 8 kg de ferro ou 33 kg de mercúrio em 1°.
Ação mecânica da água
A maioria Forte ação mecânica difere chuveiro, o mais fraco - banhos completos. Vamos comparar o efeito mecânico, por exemplo, do chuveiro e dos banhos completos de Charcot.
Adicional pressãoágua na pele no banho, onde a coluna de água não excede 0,5 m, é de cerca de 0,005, ou 1,20 de pressão atmosférica, e a força de impacto do jato de água no chuveiro Charcot, direcionado ao corpo a uma distância de 15- 20 m, é 1,5 - 2 atmosferas.
Sem considerar temperatura da água aplicada, sob a influência do chuveiro, ocorre uma expansão energética dos vasos da pele imediatamente após a queda do jato de água sobre o corpo. Ao mesmo tempo, a ação excitante da alma se manifesta.
Por pesquisar ação mecânica do mar e do rio: banho, aplica-se a fórmula F = mv2/2, onde a força F é igual a metade do produto da massa me o quadrado da velocidade v2. A ação mecânica das ondas do mar e do rio depende não tanto da massa de água que avança sobre o corpo, mas da velocidade com que esse movimento ocorre.
Água como um produto químico solvente. A água tem a capacidade de dissolver vários sais minerais, líquidos e gases, o que aumenta o efeito irritante da água. Grande importância é dada à troca iônica que ocorre entre a água e o corpo humano, imerso em um banho mineralizado.
Abaixo do normal pressão(isto é, à temperatura zero) um volume de água absorve 1,7 volumes de dióxido de carbono; com o aumento da pressão, a solubilidade do dióxido de carbono na água aumenta significativamente; a duas atmosferas de pressão a uma temperatura de 10°C, três volumes de dióxido de carbono são dissolvidos em vez de 1,2 volumes à pressão normal.
Condutividade térmica do dióxido de carbono metade da condutividade térmica do ar e trinta vezes menor que a condutividade térmica da água. Esta propriedade da água é usada para organizar vários banhos de gás, às vezes substituindo as nascentes minerais.
