Физические и химические свойства воды, страница 4

       Состав примесей, содержащихся в природных водах и распределение их водных масс позволяют решать многие вопросы, связанные с изъятием и сбросом сточных вод.

             Кроме минеральных веществ, в воде природных водотоков и водоемов содержатся растворенные газы. Растворимость газов в воде зависит от температуры, давления и вида газа. Так, по данным Т.Одровой (1979), наибольшей растворимостью характеризуется такие газы как H₂S и CO₂. Их растворимость при температуре 0⁰С и парциальном давлении газа 760 мм составляет 4630 и 1713 мг/л. Благодаря этим свойствам, эти газы хорошо вымываются из загрязненной атмосферы городов при выпадении дождей. 

                        Интересно заметить, что растворимость газов в воде ведет себя прямо противоположно солям, т.е. с увеличением температуры она уменьшается (что сильно сказывается на развитии гидрофауны в летний период из-за ухудшения кислородного режима ) и увеличивается при понижении температуры. Растворимость газов в зависимости от давления определятся законом Генри-Дальтона (растворимость смеси газов в жидкости пропорциональна парциальному давлению каждого из них над раствором). Применяя действие этого закона к природным водоемам, становится ясным, почему в водоемах растворенного азота содержится больше, чем кислорода. Если содержание азота в воде меньше, чем следует из закона Генри-Дальтона, то происходит его поглощение и растворение из атмосферы (где его достаточно много).

Благодаря высокой растворяющей способности воды, получить ее в чистом виде очень трудно. Обычно мерой чистоты служит ее электропроводность. Так, дистиллированная вода, полученная перегонкой обычной воды имеет электропроводность примерно в 100 раз более высокую, чем у абсолютно чистой воды. Наиболее чистую воду получают синтезом из тщательно очищенного кислорода и водорода в специальной аппаратуре.

Расширение при нагревании. Аномальное изменение плотности воды при охлаждении воды влечет за собой такое же аномальное изменение объема воды при нагревании: с возрастанием температуры от 0⁰С до 4⁰С объем нагреваемой воды уменьшается и только при дальнейшем возрастании температуры выше 4⁰С начинает увеличиваться. Известно, что объем воды при изменении температуры определяется по зависимости:

                                 Wt=W₀(1+βt),                                       (2)

Where: Wt-объем воды при температуре t; Wo-объем воды при t=0⁰C; β-коэффициент объемного расширения. Коэффициент объемного расширения воды изменяется в соответствии с ее свойствами: в диапазоне от 0 до 4⁰С значение β отрицательно, а при возрастании температуры выше 4⁰С β- положительно (табл. 1).

Коэффициент объемного расширения воды (β)

Нагревание воды летом и остывание ее к началу зимы вызывают изменения объема и уровня воды в водоемах, которые часто составляют вполне измеримые величины (Зайков, 1957).

Сжимаемость. Несмотря на большую плотность, вода не является абсолютно несжимаемой, хотя при изменении давления характеризуется коэффициентом сжатия:

                                      Β_is =1/Wi dW/dp ,

where: Wi-первоначальный объем; dW-уменьшение объема, отнесенное к увеличению давления dp; Величина β_pr-изотермическая сжимаемость. Если изменение давления происходит с большой скоростью (адиабатически) и теплообменом между соседними частицами воды можно пренебречь, то процесс характеризуется адиабатической сжимаемостью:

                                      β_аd=β_is C_p/C_w ,

where: C_p/C_w-отношение удельных теплоемкостей для воды, равное 1.0. Единица сжимаемости м²/н;