Where: λ –коэффициент теплопроводности, W/(m K); dt/dz- градиент температуры; Q-тепловой поток, watt.
Знак минус указывает, что поток тепла положителен в том направлении, в котором убывает температура. Наибольшие изменения температуры в водоемах наблюдаются в вертикальном направлении. Горизонтальные градиенты температуры в миллион раз меньше вертикальных. Однако даже в вертикальном направлении передача тепла за счет молекулярной теплопроводности протекает очень медленно, вследствие малого значения коэффициента молекулярной теплопроводности воды. Так, коэффициент температуропроводности при температуре 00С равен 0.485 10-3 м2/ч и 0.504 10-3 м2/ч при температуре 100С. Для морской воды при малой минерализации теплоемкость уменьшается примерно на 0.006 кДж/(кг град) на 1 ‰. Решающую роль в переносе тепла имеют процессы перемешивания, обусловленные как турбулентным движением потоков за счет ветра, так и за счет конвекции, обусловленные увеличением плотности вышележащих слоев воды. Последнее особенно характерно для морских бассейнов. Следует заметить, что коэффициент турбулентной диффузии в тысячи раз больше коэффициента молекулярной теплопроводности.
Скорость передачи температурных колебаний характеризуется коэффициентом температуропроводности “α”, связанным с коэффициентом молекулярной теплопроводности следующим соотношением:
α= λ/ρć ( )
где: ρ- плотность, kg/м3; ć- удельная теплоемкость, J/K.
Произведение ρ ć представляет собой объемную теплоемкость, поэтому коэффициент температуропроводности характеризует повышение температуры в единице объема, получившей количество тепла, равное λ.
Испарение. Процесс испарения представляет собой переход отдельных молекул, скорость которых оказывается достаточной для преодоления сил молекулярного притяжения с поверхности жидкости или твердого тела в атмосферу под действием температуры и ветра. Собственно величиной испарения называют разность между числом молекул, перешедших из жидкости в атмосферу, и числом молекул, снова поглощенных водной поверхностью. Обратный случай, когда число поглощенных поверхностью молекул превышает число молекул, оторвавшихся от нее, принято именовать конденсацией. При испарении жидкость теряет молекулы с наибольшей кинетической энергией, что снижает среднее количество энергии оставшихся в воде молекул. А так как температура тела обусловливается средней кинетической энергией ее молекул, то потеря части молекул с наибольшей энергией ведет к снижению температуры воды. Затраты тепла на испарение характеризуются теплотой парообразования.
Удельной теплотой испарения или конденсации называется количество тепла, которое необходимо для перевода 1 грамма воды из жидкого состояния в парообразное, или из парообразного в жидкое без изменения температуры. Для дистиллированной воды в пределах температур от 00С до 300С скрытая теплота испарения определяется по зависимости:
L=(25 –0.024 ts) 105 ( )
Где: t- температура поверхности испаряющей воды; 25 105 Дж/кг- удельная теплота испарения при температуре поверхности воды 00С.
Удельная теплота испарения воды больше, чем у каких-либо других веществ на Земле. В целом высокая величина скрытой теплоты испарения воды играет очень важную роль в тепловом балансе как поверхности океана и атмосферы в целом, так и для отдельных водных объектов (от 40 до 60% тепла поглощенной солнечной радиацией).
Вязкость. Вязкость представляет собой свойство жидкости, обусловливающее возникновение сил внутреннего трения при ее движении. Различают молекулярную вязкость, зависящую исключительно от свойств самой жидкости и температуры.
Молекулярная вязкость определяет сопротивление движения в ламинарном потоке и оценивается коэффициентом вязкости. Согласно Ньютону, сила внутреннего трения
определяется уравнением:
τ=μ du/dy ( )
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.