
- •1.Гидрофизика пәні және оның мақсаты
- •2. Гидрофизиканың дамуының қысқаша тарихы. Гидрофизиканың басқа аралас пәндермен байланыстылығы
- •3. Судың физикалық қасиеттері, құрылымының ерекшеліктері
- •4. Судың аномальдік қасиеттері
- •5. Судың бір күйден екінші күйге ауысу диаграммасы
- •6. Қардың сулық қасиеттері. Қар, мұз альбедосы
- •7. Мұздың физикалық және механикалық қасиеттері
- •8. Қардың физикалық қасиеттері
- •9. Судың араласу түрлері: конвективтік және динамикалық араласу
- •10. Су қоймаларындағы ағын және циркуляция
- •11. Су толқындары, олардың түрлері. Су толқының негізгі параметрлері, анықтау жолдары
- •12. Су объектілеріндегі су массалары. Су массаларының тұрақтылығы және типтері
- •13. Конвективтік жылу алмасу. Ньютон заңы
- •14. Жылу қозғалысының негізгі заңдары. Жылу қозғалысының жылу өткізгіштік жолмен атқарылуы
- •15. Күн радиациясының суға енуі және жұтылуы, Ламберт формуласы
- •16. Температуралық аймақ, температура градиенты, Фурье заңы
- •17. Өзендер мен көлдердегі су температурасының жылдық өзгерісі
- •18. Су қоймасының жылу балансы теңдеуі, құрамдас бөліктері
- •19. Көлдердегі жылу қорын есептеу. Ф.Форель, Хальбфасс, с.Д. Муравейский әдістері.
- •20. Су температурасының маусымдық өзгерісі. Көктемгі жылыну, жаздық қызу, күзгі салқындау және қыстық салқындау кезеңдері
- •21. Су бетіне түсетін жиынтық күн радиациясын есептеу. Су бетінің сәулеленуі (излучение). Стефан-Больцман заңы.
- •22. Жылу балансы теңдеуін құрайтын негізгі элементтерінің атқаратын рөлі және оларды есептеу әдістері. Су қоймасының жылу балансы теңдеуі
- •23. Буланудың физикалық мәні. Су бетінен буланудың негізгі факторлары. Су бетінен булануды бақылау жүргізу. Су әоймасы бетiнен булануды есептеу
- •1. Жалпы мәліметтер
- •24. Су бетіне түсетін жиынтық күн радиациясы, Савинов-Онгстрем, Кузьмин формулалары.
- •25. Аспаптар арқылы бақылау жүргізілмеген жағдайда су бетінен булануды есептеу әдістері
- •26. Булануды есептеудегі су балансы (теңдестігі) әдісі
- •27. Булануды есептеудегі жылу балансы (теңдестігі) әдісі
- •28. Булануды есептеудегі эмпирикалық формулалар
- •29. Булануды есептеудегі турбуленттік диффузия әдісі
- •30. Су объектілерінің салқындауы және мұздануы. Мұз қабатының пайда болу типтері
- •31. Мұз жамылғысының пайда болу жағдайлары, олардың типтері. Мұз бетінен булану және оларды есептеу әдістері
- •32. Мұз қалыңдығының өсу шарттары және мұз қалыңдығының өсуін есептеу әдістері
- •33. Су нысандарының мұз қату кезеңіндегі мұздық-термикалық режимі
- •34. Су қоймаларындағы судың араласу шарттары
- •35. Қар қабатындағы физикалық процесстер: режеляция, рекристаллизация, возгонка, сублимация
- •36. Конвекция және булану арқылы жылу алмасуды анықтайтын негізгі формулалар
- •38. Ағындының гидродинамикалық жылынуы. Су қоймасындағы жылу қорының өзгеруі
- •39. Су түбімен жылу алмасу.
- •40. Су массаларының тұрақтылығы және типтері
1 |
Гидрофизика пәні және оның мақсаты |
|
2 |
Гидрофизиканың дамуының қысқаша тарихы Гидрофизиканың басқа аралас пәндермен байланыстылығы |
|
3 |
Судың физикалық қасиеттері, құрылымының ерекшеліктері |
|
4 |
Судың аномальдік қасиеттері |
|
5 |
Судың бір күйден екінші күйге ауысу диаграммасы |
|
6 |
Қардың сулық қасиеттері. Қар, мұз альбедосы |
|
7 |
Мұздың физикалық және механикалық қасиеттері |
|
8 |
Қардың физикалық қасиеттері |
|
9 |
Судың араласу түрлері: конвективтік және динамикалық араласу |
|
10 |
Су қоймаларындағы ағын және циркуляция |
|
11 |
Су толқындары, олардың түрлері. Су толқының негізгі параметрлері, анықтау жолдары |
|
12 |
Су объектілеріндегі су массалары. Су массаларының тұрақтылығы және типтері |
|
13 |
Конвективтік жылу алмасу. Ньютон заңы |
|
14 |
Жылу қозғалысының негізгі заңдары. Жылу қозғалысының жылу өткізгіштік жолмен атқарылуы |
|
15 |
Күн радиациясының суға енуі және жұтылуы, Ламберт формуласы |
|
16 |
Температуралық аймақ, температура градиенты, Фурье заңы |
|
17 |
Өзендер мен көлдердегі су температурасының жылдық өзгерісі |
|
18 |
Су қоймасының жылу балансы теңдеуі, құрамдас бөліктері |
|
19 |
Көлдердегі жылу қорын есептеу. Ф.Форель, Хальбфасс, С.Д. Муравейский әдістері. |
|
20 |
Су температурасының маусымдық өзгерісі. Көктемгі жылыну, жаздық қызу, күзгі салқындау және қыстық салқындау кезеңдері |
|
2-Бөлім |
||
21 |
Су бетіне түсетін жиынтық күн радиациясын есептеу. Су бетінің сәулеленуі (излучение). Стефан-Больцман заңы. |
|
22 |
Жылу балансы теңдеуін құрайтын негізгі элементтерінің атқаратын рөлі және оларды есептеу әдістері. |
|
23 |
Буланудың физикалық мәні. Су бетінен буланудың негізгі факторлары. Су бетінен булануды бақылау жүргізу нәтижелерін пайдалану арқылы есептеу |
|
24 |
Су бетіне түсетін жиынтық күн радиациясы, Савинов-Онгстрем, Кузьмин формулалары |
|
25 |
Аспаптар арқылы бақылау жүргізілмеген жағдайда су бетінен булануды есептеу әдістері |
|
26 |
Булануды есептеудегі су балансы (теңдестігі) әдісі |
|
27 |
Булануды есептеудегі жылу балансы (теңдестігі) әдісі |
|
28 |
Булануды есептеудегі эмпирикалық формулалар |
|
29 |
Булануды есептеудегі турбуленттік диффузия әдісі |
|
30 |
Су объектілерінің салқындауы және мұздануы. Мұз қабатының пайда болу типтері |
|
31 |
Мұз жамылғысының пайда болу жағдайлары, олардың типтері. Мұз бетінен булану және оларды есептеу әдістері |
|
32 |
Мұз қалыңдығының өсу шарттары және мұз қалыңдығының өсуін есептеу әдістері |
|
33 |
Су нысандарының мұз қату кезеңіндегі мұздық-термикалық режимі |
|
34 |
Су қоймаларындағы судың араласу шарттары |
|
35 |
Қар қабатындағы физикалық процесстер: режеляция, рекристаллизация, возгонка, сублимация |
|
36 |
Конвекция және булану арқылы жылу алмасуды анықтайтын негізгі формулалар |
|
37 |
Жауын-шашынмен және көлге құятын ағынды сулармен жылу алмасу. |
|
38 |
Ағындының гидродинамикалық жылынуы. Су қоймасындағы жылу қорының өзгеруі |
|
39 |
Су түбімен жылу алмасу. |
|
40 |
Су массаларының тұрақтылығы және типтері |
|
3-Бөлім |
||
41 |
Ақпан айының екінші онкүндігіндегі орташатәуліктік теріс таңбалы тауа температураларының жиынтығы «минус» 625 0С. Ф.И. Быдин формуласы бойынша көлде қатқан мұз қалыңдығын есептеңіз. |
|
42 |
Су қоймасының ауданы 1,5 км2, су қоймасындағы мұздың қалыңдығы hм=0,30 м және тығыздығы ρ=0,85 г/см3. Мұздың пайда болуы кезеңінде бөлінетін жылу мөлшерін Sм есептеңіз |
|
43 |
Көлдің орташа тереңдігі Н=2,0 м, суының орташа температурасы 12 0С. Көлдегі жылу қорын анықтаңыз. |
|
44 |
Су қоймасының ауданы 2,5 км2, су қоймасындағы мұздың қалыңдығы hм=0,30 м және тығыздығы ρ=0,80 г/см3 мұздың пайда болуы кезеңінде бөлінетін жылу мөлшерін Sм есептеңіз. |
|
45 |
Су қоймасының ауданы 0,8 км2, су қоймасындағы мұздың қалыңдығы hм=0,25 м және тығыздығы ρ=0,83 г/см3 мұздың пайда болуы кезеңінде бөлінетін жылу мөлшерін Sм есептеңіз |
|
46 |
Жауған қар қабатының қалыңдығы hқ=10 см, тығыздығы ρқ=0,85 г/см3. Қардың еруіне жұмсалған жылу мөлшерін есептеңіз |
|
47 |
Жауған қар қабатының қалыңдығы hқ=18 см, тығыздығы ρқ=0,80 г/см3. Қардың еруіне жұмсалған жылу мөлшерін есептеңіз. |
|
48 |
Көлдің орташа тереңдігі Н=3,5 м, суының орташа температурасы 5 0С. Көлдегі жылу қорын анықтаңыз. |
|
49 |
Мұздың еруі кезінде мұз бетінен 3,0 мм су қабаты буланды. Бірлік беттен булануға жұмсалған жылу мөлшерін анықтаңыз |
|
50 |
Су қоймасындағы мұзды 00С-қа жылытуға жұмсалатын жылу мөлшерін анықтаңыз. Бастапқы мұз температурасы минус 200С, мұздың қалыңдығы hм=0,30 м, мұздың тығыздығы 800 кг/м3. Судың меншікті жылу сыйымдылығы 2100 дж/(кг· К). |
|
51 |
Көлдің орташа тереңдігі Н=6,5 м, суының орташа температурасы 8 0С. Көлдегі жылу қорын анықтаңыз |
|
52 |
Мұздың еруі кезінде мұз бетінен 2,5 мм су қабаты буланды. Бірлік беттен булануға жұмсалған жылу мөлшерін анықтаңыз. |
|
53 |
Су қоймасындағы мұзды 00С-қа жылытуға жұмсалатын жылу мөлшерін анықтаңыз. Бастапқы мұз температурасы минус 250С, мұздың қалыңдығы hм=0,50 м, мұздың тығыздығы 900 кг/м3. Судың меншікті жылу сыйымдылығы 2100 дж/(кг· К). |
|
54 |
Мұздың еруі кезінде мұз бетінен 2 мм су қабаты буланды. Бірлік беттен булануға жұмсалған жылу мөлшерін анықтаңыз. |
|
55 |
СЭС-тің төменгі бьефінде орнаған жылымнан пайда болған (полынья) нольдік изотерманың таралу ұзындығын анықтаңыз. Жылым учаскесінің орташа тереңдігі Н=1,0 м, ағыстың орташа жылдамдығы v=2,0 м/с, су температурасы 0,5 0С, судың бетінен шығатын жылу мөлшері 10 ткал/(м·тәу). |
|
56 |
Су қоймасындағы мұзды 00С-қа жылытуға жұмсалатын жылу мөлшерін анықтаңыз. Бастапқы мұз температурасы минус 150С, мұздың қалыңдығы hм=0,40 м, мұздың тығыздығы 850 кг/м3, су қоймасы айдынының ауданы F=1,0 км2. Судың меншікті жылу сыйымдылығы 2100 дж/(кг· К). |
|
57 |
Су қоймасында мұз орнау кезіндегі ауамен жылу алмасу кэффициентін α эмпирикалық формула арқылы анықтаңыз. 10 м биіктіктегі жел жылдамдығы 15,7 м/с. |
|
58 |
Ауа температурасы минус 30 0С-тан минус 80С-қа өзгергенде мұз жамылғысының ұзаруын анықтаңыз. Мұздың бастапқы ұзындығы ℓ0= 1000 м. |
|
59 |
Ауа температурасы минус 20 0С-тан минус 50С-қа өзгергенде мұз жамылғысының ұзаруын анықтаңыз. Мұздың бастапқы ұзындығы ℓ0= 1500 м. |
|
60 |
Ауа температурасы минус 20 0С-тан минус 50С-қа өзгергенде мұз жамылғысының ұзаруын анықтаңыз. Мұздың бастапқы ұзындығы ℓ0= 1500 м. |
|
1.Гидрофизика пәні және оның мақсаты
Өнеркәсіптің және ауыл шаруашылығының қарқынды дамуы еліміздің су ресурстарын ұқыпты әрі ұтымды пайдаланудың қатаң тәртіптерін орындауды талап етеді. Гидролог мамандардың алдына қойылған негізгі тапсырмалардың қатарына еліміздегі су объектілерін ғылыми негізделген жолдармен тиімді пайдалану, әрі еліміздің барлық аймағын сумен қамтамасыз ету үшін су объектілерінің режимін жан-жақты оқу жатады.
Кез келген гидрологиялық объект – өзен, көл, т.б. географиялық ландшафтың бір бөлігі болып табылады. Мұндай су объектілерінің қоршаған ортамен өзара байланысы метеорологиялық жағдайлармен, жиналған судың және қоршаған ортаның қасиеттері мен сипаттамаларымен және берілген объектідегі өтіп жатқан физикалық процестермен анықталады. Сондықтан берілген тапсырманы шешудегі қиындық суды пайдалануда немесе оны басқа бағытқа бұрып бөлгенде орын алатын бұрынғы су объектісінің режимінен өзгеше режимді су объектілерінің пайда болуынан туындайды. Сонымен қатар жаңа тұрғызылған немесе енді тұрғызылатын су объектілерінің сенімді және тиімді жұмыс істеуі су алқаптары режимдерінің табиғи жағдайлармен үйлесімді болуымен анықталады. Гидрофизика гидрология ғылымының салыстырмалы түрде алғанда жас саласы болып табылады, сондықтан оның оқылу барысы әр түрлі оқу орындарында өзгеше, әрі пәннің қамтитын көлемі де әр алуан болып келеді.
Гидрофизика табиғи сулардың физикалық қасиеттерін және су обьектілері мен ылғал қорларындағы кез келген агрегаттық күйдегі суларда өтетін физикалық процестерді оқумен айналысады. Яғни, гидрофизика судың үш түрлі агрегаттық күйіндегі физикалық- механикалық қасиеттерін, тығыздығын, жылу өткізгіштігін, серпімділігін, және судың радиациялық, электрлік, радиоактивтік және акустикалық қасиеттерін, сондай-ақ су
обьектілерінде байқалатын ағыстың, толқынның пайда болуы мен оның дамуын, құм, тас сияқты қатты заттардың тасымалдануын, су обьектілерінің жылынуы мен салқындауын, булануын, мұздың пайда болуын, қар жамылғысының еруін, судың жарық өткізгізгіштігі мен жұтылуын, суда дыбыстың таралуын, т.б. суда жүріп жататын процестерді қарастырады.
2. Гидрофизиканың дамуының қысқаша тарихы. Гидрофизиканың басқа аралас пәндермен байланыстылығы
Суды физикалық дене ретінде зерттеуді 1780 жылы Кавендиш және Лавуазье атты ғалымдар бастаған болатын. Олар тәжірибе жолымен судың құрамын анықтады. Одан әрі көптеген физик-зерттеушілердің жұмыстары арқасында судың, мұздың, будың қасиеттері жөніндегі фундаментальді мәліметтер жинақтала бастады. Әсіресе, XX ғасырдың 40-50 жыл ішінде судың қасиеттері жөнінде көптеген мәліметтер алынды. Дегенмен, мұндай көп ашуларға қарамастан судың көптеген қасиеттері қазіргі күнге дейін жұмбақ болып қалып отыр. Мысалға, әр түрлі қысым мен температурада орын алатын судың қасиеттерінің өзгеру механизмі, магниттік өрістің суға тигізетін әсері, т.б. жете түсініксіз болып отыр. Алайда, судың қасиеттері жайындағы осы кезде қалыптасқан түсініктертабиғи жағдайда су алқаптарында өтіп жататын макропроцестерді түсінуге жетерлік деуге болады. Судың құрылымы мен оның қасиеттері жөніндегі мәліметтер бірқатар монографияларда жарық көрген. Олардың ішінде соңғы кездері жарық көргендері: Д.Эйзенберг, В.Кауцман “Структура и свойства воды”, В.В.Богородский және т.б. “Физика пресноводного льда”, Т.В. Одрова “Гидрофизика водоемов суши”, С.Д. Винников, Б.В. Проскуряков «Гидрофизика» және т.б. Табиғи жағдайда су агрегаттық күйлерінде кездеседі: қатты күйінде – мұз және қар түрінде, сұйық күйінде – су түрінде, газ түріндегі күйде – су буы түрінде. Мұндай судың
кездесу жағдайлары судың агрегаттық күйлері, немесе жоғарыда айтылған ретіне сәйкес судың қатты, сұйық және бу түріндегі фазалары деп аталады. Судың бір фазадан басқа фазаға көшуі температура мен қысымның өзгеруі-мен жүреді.
Гидрофизика пәне география, физика, биология, жаратылыстану пәндерімен тығыз байланыста болып келеді.