какая плотность морской воды

Какова плотность пресной воды и от чего она зависит?

Плотность пресной чистой воды неодинакова, она может изменяться, и зависит от разных условий. Ее показатели сильно отличаются от соленой или морской.

Значения и знания об этом используются в некоторых сферах деятельности человека. О том, какова плотность пресной воды, расскажем в статье.

Чему равна?

На плотность обычной воды влияет только температура.

Если брать во внимание температуру преобразования в твердое и газообразное состояние, то есть в лед и пар, то значения будут следующими:

Как видно, с повышением температуры значение медленно снижается, но несущественно.

Что влияет на показатель для питьевой H2O?

У чистой пресной воды есть необычная особенность, которая нехарактерна для поведения веществ при изменении условий.

При температуре от 0 до 4˚С и обычном атмосферном давлении 760 мм рт. ст ее плотность и вес растут и достигают 1000 кг на 1 куб м (1 г на 1 куб. см). Затем, с повышением температуры, начинают постепенно снижаться.

Кроме этого, на величину в сторону ее увеличения влияют:

Плотность обычной воды зависит также и от ее чистоты. Так, очищенная питьевая будет менее плотной, чем не питьевая из природных источников, так как в ней находятся различные органические и неорганические примеси, например, частички ила, песок и т. д.

Сравнение

Пресная вода всегда будет менее плотной по сравнению с водами, содержащими соли и минеральные элементы. Возьмем для сравнения морскую и соленую.

С морской

Показатель для морской H2O при солености в 35% (среднее общее значение) составляет 1027,81 кг/м3. Но чем выше концентрация солей, тем она будет плотнее.

На плотность и количество солей в морской воде оказывает влияние:

С соленой

Плотность любой соленой воды зависит от концентрации в ней различных солей. Чем больше концентрация, тем она более плотная, т.е. будет уже не 999,8 кг/м3, а 1000 кг/м3 и более.

Какая плотнее и почему?

Если сравнивать пресную и морскую воду, то последняя всегда будет плотнее из-за содержания солей. Если говорить о температуре, то чем холоднее вода, тем она плотнее, за исключением той, что нагрета от 0 до 4˚С.

Какая вода плотнее — соленая или пресная, видео-эксперимент:

Заключение

Плотность пресной воды непостоянна при нормальном давлении и зависит от температуры, но всегда меньше в сравнении с соленой. На нее также влияет степень чистоты, содержание включений и примесей, пузырьков воздуха и т. д.

Источник

Основные химические и физические свойства морской воды

Содержание

Солёность

Мировой океан содержит 96,5 % всей воды нашей планеты, и в его воде растворены практически все элементы, встречающиеся на Земле. Их общая масса составляет 48 × 10 18 кг. Достаточно подробно солевой состав морской воды был исследован английским химиком Дитмаром, который имел в своем распоряжении 77 проб воды, собранных в различных частях Мирового океана и с различных глубин во время плавания «Челленджера» в 1872–1876 гг. Было установлено, что 99,9 % всех растворённых веществ приходится на первые 20 элементов таблицы Менделеева. Основные компоненты морской воды представлены в табл. 2.1 в форме солей.

Определение солёности. Истинная солёность должна быть определена как «отношение массы растворённого твёрдого вещества в морской воде к её массе». Однако это определение не используется, так как невозможно определить точное количество растворённых веществ. При выпаривании воды до сухого остатка требуется длительное нагревание, и на его последней стадии происходит разложение карбонатов и солей магния. Метод, дающий воспроизводимые результаты, был предложен группой исследователей, в которую входили М. Кнудсен, К. Соренсен, С. Форх [2]. Обезвоживание до постоянного веса производилось в среде хлора при температуре 480 °С. При этой процедуре органическая часть разлагается, карбонаты переходят в окислы, а бромистые и йодистые соединения — в хлориды.

Применение этого метода привело к следующему условному определению солёности: солёностью считается количество твёрдого вещества в граммах, содержащееся в 1 кг морской воды, когда карбонаты перешли в окислы, бромиды и йодиды заменены их хлористыми эквивалентами и органическая часть окислена. Использовать этот метод на практике для массовых определений солёности невозможно в виду его сложности. В настоящее время для определения солёности используются два метода: метод Мора — Кнудсена и определение солёности по электропроводности воды.

Метод Мора — Кнудсена основан на постоянстве солевого состава морской воды. В нем солёность определяется по содержанию иона хлора, которое легко найти осаждением галогенов из пробы морской воды азотнокислым серебром. Солёность обозначается символом S и измеряется в г/кг или промилле ( 0 /₀₀) по формуле:

где Cl — хлорозность (масса серебра, потребная для полного осаждения галогенов в 0,3285234 кг морской воды).

Попытки определять солёность по электропроводности предпринимались ещё в 1930-е гг. Однако многочисленные технические трудности удалось преодолеть только к 1970-м гг. Были созданы приборы (солемеры), позволяющие измерять электропроводность не только в лаборатории, но и in Situ (на месте в воде), что в настоящее время широко используется в практике экспедиционных исследований с использованием зондирующих комплексов, в частности СТД-зондов (солёность, температура, давление).

В 1978 г. для определения солёности по электропроводности была разработана Шкала практической солёности (ШПС–78).Она основана на эмпирической зависимости электропроводности растворов стандартной морской воды. Эталоном в этом методе является водный раствор хлористого калия (КCl) при температуре 15 °С и давлении в одну стандартную атмосферу (101325 Па). Солёность, измеренная по электропроводности, была названа практической солёностью. При написании практической солёности знак промилле ( 0 /₀₀) опускается. В отечественной литературе используется аббревиатура «eпc» (единицы практической солёности), в англоязычной — «psu» (practical salinity units) или «PSS–78» (practical salinity scale). Численные значения практической солёности совпадают с численными значениями солёности, выраженной в промилле.

Солёность большинства океанских вод заключена в пределах от 33 до 37 епс. Исключением являются воды приустьевых участков рек, бассейнов опреснения (Балтийское и Чёрное моря), где солёность значительно меньше, и бассейны осолонения (Средиземное и Красное моря), где солёность превышает 38 епс. В открытых районах Балтийского моря солёность около 10 епс, в Невской губе — 2–3 епс. В Чёрном море солёность вод 17,5–18 епс. Средняя солёность Мирового океана равна 34,72 епс. Наименьшая солёность поверхностных океанских вод 34,43 епс наблюдается между 5 и 10 градусами широты, как Северном, так и в Южном полушариях. С удалением к северу в Северном полушарии солёность увеличивается и достигает максимума на пространстве между 25 и 30 градусами северной широты. В Южном полушарии максимальная солёность наблюдается между 20 и 25 градусами южной широты. Это так называемые субтропические максимумы солёности со значением 35,8 0 /₀₀. С удалением к полюсам солёность уменьшается.

Плотность. Удельный объём

В океанографии параметр состояния «масса» при использовании заменяется параметром «плотность», а объём — удельным объёмом. Физическое понятие плотности — это масса единицы объёма. В случае однородного тела его плотность одинакова по всему объёму и может быть определена по формуле:

Так как в океанографии эти параметры используются во многих практических расчётах, то вместо абсолютных значений плотности и удельного объёма используются:

Условная плотность (аномалия плотности) обозначается обычно буквой σ и будет равна:

В толще воды существуют поверхности одинаковой плотности — изопикнические и поверхности одинакового удельного объёма — изостерические.

В зависимости от плотности воды изменяется осадка судна. Величина изменения дана в табл. 2.2.

Давление. Уравнение гидростатики

Давлением называется отношение силы, действующей по нормали к поверхности тела, к площади этой поверхности.

Если вода находится в состоянии равновесия, то давление — величина скалярная, т. е. оно одинаково во всех направлениях и не зависит от ориентации площадки ΔZ, на которую действует.

В толще воды океана, находящегося в состоянии покоя, давление на двух разных горизонтах будет отличаться на величину, равную ρgΔz, где ρ — плотность воды, g — ускорение силы тяжести, Δz — расстояние между горизонтами.

Таким образом, давление на глубине z будет равно:

Это выражение называется уравнением гидростатики.

Поверхности равного давления называются изобарическими.

В океанологии долгое время применялись внесистемные единицы, которые применяются и поныне: 1 бар = 10 5 Па; 1 дбар = 10 4 Па.

Последняя единица очень удобна для применения, так как при изменении глубины на 1 м, давление изменяется на 1 дбар.

Поэтому очень часто в океанологии вместо глубины в метрах, глубину дают в величинах давления. Например: глубина в 1000 дбар ≈ 1000 м.

В единицах СИ:
1000 м = 10 000 000 Па = 10 000 кПа= 10 МПа,

где кПа — килопаскали; МПа — мегапаскали.

Температура морской воды

Измерение температуры производится косвенным путём, то есть измеряются физические свойства тел или материалов, которые зависят от температуры. В качестве начала отсчёта шкалы температуры и единицы её измерения применяются температуры перехода чистой воды из одного агрегатного состояния в другое, т. е. температура плавления льда (Т₀) и кипения воды (Т_к) при нормальном атмосферном давлении.

В океанографии температура измеряется в градусах шкалы Цельсия. Различают температуру in Situ, т. е. температуру, измеренную на определенной глубине, и потенциальную температуру — это температура частицы воды, адиабатически приведённая от давления в точке измерения к заданному давлению (например, поднятой на поверхность). Кроме градусов Цельсия применяется температура в единицах абсолютной шкалы Кельвина (°К). Шкала Кельвина начинается от абсолютного нуля, равного −273,15 0С, т. е.

Температура воды в океане изменяется в пределах от

+30 °С. Нижний предел зависит от температуры замерзания, которая является функцией солёности морской воды. Вода солёностью 35 епс начнёт замерзать, когда её температура понизится приблизительно до −2 °С. Верхний предел зависит от теплообмена между океаном и атмосферой. В прибрежной мелководной зоне, в замкнутых морях температура может быть и больше 30 °С. Самая высокая среднегодовая температура воды наблюдается на пространстве между 5 и 10° с. ш. и равняется 27,4 °С (термический экватор). С удалением к северу и югу температура понижается и проходит через 0 °С (т. е. в область отрицательных температур) в Северном полушарии между 70 и 75° с. ш., а в южном — 60–65° ю. ш.

С глубиной температура воды убывает. В верхних слоях примерно до 1500 м характер убывания неодинаков и зависит от географической зоны. Однако, начиная с 1500 м, температура воды во всех океанах медленно понижается от 4–5 °С на верхней границе до 2–0 °С у дна. Исключение составляют полярные районы, которые имеют чётко выраженный промежуточный максимум в слое 300–500 м (1,75–1,83 °С) и подповерхностный минимум в слое 50–100 м (0,99–0,55 °С). На глубине 1500 м температура равна 1,14 °С. Изменение средних температур и солёностей воды с глубиной представлены в табл. 2.3.

Уравнение состояния морской воды

Зависимость, связывающая между собой плотность, температуру, солёность и давление, называется уравнением состояния морской воды.

В общем виде его можно записать так:

Это полный дифференциал плотности морской воды.

В настоящее время из-за сложности этой зависимости уравнение состояния морской воды не может быть найдено теоретически. Поэтому в практике расчётов используются эмпирические формулы. Однако эмпирические формулы также очень громоздки, что препятствует их непосредственному применению в теоретических моделях, которые применяются для изучения океанских течений. Поэтому часто используются более простые зависимости:

Литература

Источник

Морская вода

Морская вода.

Морская вода – вода морей и океанов. Ее соленость составляет в среднем 3,47 % (34,7 ‰) и колеблется от 3,4 до 3,6 % (34-36 ‰).

Морская вода и ее свойства: соленость, температура замерзания, pH, плотность, скорость звука, теплопроводность:

Морская вода – вода морей и океанов.

Солёность морской воды в Мировом океане составляет в среднем 3,47 % (34,7 ‰) и колеблется от 3,4 до 3,6 % (34-36 ‰). Это означает, что в каждом литре морской воды растворено около 35 граммов солей (в основном хлорида натрия NaCl) или 0,6 моль/литр (если предположить, что вся соль представлена NaCl).

В океанах солёность воды почти повсеместно близка к 3,5 %. Однако в морях вода имеет неравномерно распределённую солёность. Наименее солёной является вода Финского залива и северной части Ботнического залива, входящих в акваторию Балтийского моря. Наиболее солёной является вода Красного моря и восточная часть Средиземного моря.

В устьях рек, вблизи тающих ледников или вследствие больших количеств осадков (например, муссонов) морская вода может быть существенно менее соленой.

Соленость в изолированных водоемах может быть еще значительно больше – примерно в десять раз выше, как например имеет место в Мертвом море (хотя Метвое море морем в прямом понимании не является, а является бессточным солёным озером). Солёность Мертвого моря составляет 300-310 ‰, а в некоторые годы доходила до 350 ‰.

Морская вода непригодна для питья из-за высокого содержания солей и минеральных веществ, для выведения которых из организма требуется воды больше, чем её выпитое количество. Однако после опреснения такую воду можно пить.

При охлаждении морская вода превращается в «морской лёд».

Морская вода слабощелочная. pH варьируется в пределах от 7,5 до 8,4. Однако общепринятой эталонной шкалы рН для морской воды не существует. Наиболее высоко значение pH у поверхности моря, с глубиной оно несколько снижается. В опреснённых участках (у устья рек и пр.) величина pH может снижаться до нейтральной и даже слабокислой.

Скорость звука в морской воде составляет около 1500 м/с и изменяется в зависимости от температуры воды, ее солености и давления. Для сравнения: скорость звука обычно составляет около 330 м/с в воздухе при давлении 1 атм.

Теплопроводность морской воды составляет 0,6 Вт/мК при 25 °С и солености 3,5 %. Теплопроводность уменьшается с увеличением солености и увеличивается с увеличением температуры.

Сравнение характеристик пресной (чистой воды) воды и морской воды:

Химический состав морской воды:

В морской воде в виде солей растворены практически все химические элементы из таблицы Д.И. Менделеева. Из 118 известных химических элементов 70 найдено в океанских и морских водах. По сути, морская вода содержит неисчерпаемые запасы нужных и важных для человека химических элементов, правда, в малых концентрациях.

Ниже в таблице № 1 приводится элементный состав морской воды с соленостью 3,5 %. В ней приведены химические элементы, имеющие значительную концентрацию в морской воде. В таблице № 2 приводятся химические элементы, имеющие малые концентрации.

Источник

Понятие о плотности, удельном весе и удельном объеме морской воды

ГЛАВА 9. ПЛОТНОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ

§ 33. Понятие о плотности, удельном весе и удельном объеме морской воды

Удельный вес морской воды

Удельный вес морской воды — это отношение веса единицы объема морской воды при температуре t к весу единицы объема дистиллированной воды при той же температуре и нормальном атмосферном давлении.

В океанологии в качестве стандартной принята температура 17,5°С (средняя температура лабораторного помещения), к которой приводится значение удельного веса морской воды, измеренного при любой температуре.

В океанологической практике введено понятие условного удельного веса

Удельный вес и плотность морской воды незначительно отклоняются от единицы, поэтому для сокращения записи из числа, выражающего удельный вес, вычитают единицу и переносят запятую на три знака вправо. Например, удельный вес ρ_17.5 = 1,02624 записывают как 26,24.

Под плотностью морской воды в океанологии понимают удельный вес морской воды при температуре, которую она имела в данном месте, на данной глубине (in situ), отнесенный к дистиллированной воде при температуре ее наибольшей плотности 4° С.

По той же причине малых изменений и необходимости высокой точности определений введено понятие об условной плотности

При решении некоторых гидрофизических задач вместо Ϭ_t используется условный удельный вес при 0° С (Ϭ₀)

Во многих гидродинамических расчетах вместо условной плотности удобнее пользоваться обратной ей величиной, называемой удельным объемом, т. е. объем единицы массы

Так как удельный объем всегда больше 0,9 и меньше 1,0, то по аналогии с условными удельным весом и плотностью введено понятие условного удельного объема

Океанологические таблицы

На основании лабораторных исследований Комиссии Международного совета по изучению морей (1889 г.) были установлены соотношения между содержанием хлора, соленостью, условным удельным весом и условной плотностью при температуре 0°С. Эмпирические формулы, связывающие эти величины, были использованы для расчета таблиц, опубликованных в различных международных пособиях (впервые в таблицах Кнудсена, 1901 г.) и в отечественных «Океанологических таблицах», составленных Н. Н. Зубовым. В табл. 14 приводится образец таблицы соответствия величин (из «Океанологических таблиц»).

Соответствие величин Cl, S, Ϭ₀ и ρ_17.5

С помощью таблиц, определив ареометрированием условный удельный вес ρ17.5, можно получить значения Сl (хлора), S (солености) и Ϭ₀ (удельного веса). Определив титрованием содержание хлора, можно получить значения S‰, ρ17.5 и Ϭ0.

В «Океанологических таблицах» приводятся таблицы для прямого определения условной плотности и удельного объема по температуре и солености.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973

Источник

ПЛОТНОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ

Смотреть что такое «ПЛОТНОСТЬ МОРСКОЙ ВОДЫ» в других словарях:

Плотность морской воды — отношение массы единицы объема морской воды при данной температуре к массе такого же объема дистиллированной воды при температуре 4 °С и нормальном атмосферном давлении. Выражается безразмерным числом. Для поверхностных слоев колеблется в… … Морской словарь

относительная плотность морской воды — 3.2 относительная плотность морской воды: Отношение плотности морской воды к плотности дистиллированной воды при температуре плюс 17,5 °С. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СЖИМАЕМОСТЬ морской воды — свойство воды уменьшать свой объем при увеличении действующего на нее давления. Несмотря на огромные давления воды на больших глубинах, Сжимаемость ее крайне мала, поэтому воздействие давления воды на живые глубоководные организмы невелико.… … Морской энциклопедический справочник

Удельный вес морской воды — или относительный Под относительным весом (см. выше Удельный вес) морской воды подразумевают отношение веса определенного ее объема к весу такого же объема дистиллированной при некоторой температуре. Так как содержащиеся в морской воде соли… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Морской лёд — Морской лёд нилас Морской лёд лёд, образовавшийся в море (океане) при замерзании воды. Так как морская вода … Википедия

МОРСКОЙ ЛЕД — любая форма льда, образовавшаяся в море в результате замерзания морской воды. Характерные свойства соленость и пористость, которые определяют его плотность (от 0,85 до 0,93 0,94 г/см&sup3); из за малой плотности льдины возвышаются над… … Большой Энциклопедический словарь

морской лёд — любая форма льда, образовавшаяся в море в результате замерзания морской воды. Характерные свойства солёность и пористость, которые определяют его плотность (от 0,85 до 0,93 0,94 г/см3); из за малой плотности льдины возвышаются над поверхностью… … Энциклопедический словарь

Морской лёд — лед, образующийся в море в результате замерзания морской воды (См. Морская вода). По физическим свойствам существенно отличается от льдов речных (см. Реки) и глетчерных (см. Ледники). М. л. обладает характерным свойством солёностью. При… … Большая советская энциклопедия

Морской песочник — Морской песочник … Википедия

Источник