35. Қар қабатындағы физикалық процесстер: режеляция, рекристаллизация, возгонка, сублимация

Қар фирнизациясы қардың режеляция, қар рекристализация, возгонка және сублимация процестерімен, сондай-ақ қату және еру процестерінің қайталанулары арқылы жүреді. Режеляция деп мұз кесектерінің арасындағы сұйық пленканың қатуы арқасында тұтас сеңге жинақталу қасиетін айтады. Температура 0⁰С болғанда мұз кесектерінің бір – біріне жабысып қатуы қалыпты қысымдық жағдайда жүреді де, ал температура төмендегенде – бұл үдеріс жоғары қысымдық жағдайда іске асады. Рекристаллизация - фаза бiлiм және поликристаллдың (кристаллиттер ) бiр кристалды Зерендерiнiң (немесе тек қана өсу) өсуiн процесс арқасында басқа сол. Рекристаллизацияның жылдамдығы температураның жоғарылатуымен (экспоненталық ) кенет өседi. Рекристаллизация интенсивтi түрде әсiресе ағады деформацияланған материалдар майысқақ. Сонымен бiрге үш рекристаллизацияның кезеңдерi танып бiледi: деформацияланған материалда өсетiн жаңа бүрмалаусiз кристаллиттер астықтың артық-кемi салдарынан не деформация бұрмалалған астықтар жинақ қылғи – бұрмалаусыз астықтар бiр-бiрлерi арқасында өседi үлкеедi құрастыратында, және жинақ өсуге қабiлеттiлiкпен бүрмалаусiз Зерендердiң тек қана бiршамаларына ие болатын айырмашылығы болатын екiншi рекристаллизация алғашқы. Құрылымның жүрiсте екiншi рекристаллизациясы (әртүрлi дәнектiлiк ) әр түрлi Зерен өлшемдерiмен бейнеленедi. Сублимация (возгонка ) - сұйық өтiп кете қатты күй бiрденнен газ сияқтысына заттың өткелi. Айдаудың жанында заттың меншiктi көлемi өзгерiп және (сублимацияның жылулығы) энергия қылғитындығы, айдау бiрiншi тектiң фазалық ауысымы болып табылады.Керi процесс десублимация болып табылады. Десублимациялар мысал мұндай қандыағаштардың тармақтары және өткiзгiштерде жердiң бедерiндегi қырауы және қатқақ атмосфералық құбылыстар болып табылады.

36. Конвекция және булану арқылы жылу алмасуды анықтайтын негізгі формулалар

Конвекция және булану. Егер су бетінен буланған су қабаты белгілі болса, онда булану нәтижесінде су қоймасының жылу шығынын келесі формула бойынша есептеуге болады:

Sи=ρЕLис; (5.15)

немесе температураның өсуімен бірге булануға жұмсалатын жылу мөлшерінің кемуін ескерсек(5.15) формуланы келесі түрде жазуға болады:

Sи=ρЕ(597 – 0,57t). (5.16)

Су бетінен жалпы жылу алмасу Ньютон заңына келісімді су және ауа температураларының айырмасына тура пропорционалді және жел жылдамдығының артуымен бірге өседі, яғни

Sи=α( t– tа), (5.17)

мұнда α- жылу алмасу коэффициенті, сандық шамасы жағынан бірлік беттен1° температура айырмашылығы жағдайында бірлік уақыт ішінде жылу беру шамасына тең. Бұл коэффициент жел жылдамдығына, температураның вертикал бойымен таралуына және су бетінің кедір-бұдырлығына тәуелді, бірақ бұл факторларды есепке алу қиынға соғады, сондықтан көп жағдайда α эмпирикалық формулаларда жел жылдамдығымен байланыстырылады. Мысалы

О.Дэвик формуласы:

α= 5 3 . 0 + ω , (5.18)

Карпентер формуласы

α= 1,25(1+3,1ω), (5.19)

Н.П. Полевая формуласы(1948 ж.)

α= 4,14ω. (5.20)

Барлық формулаларда α ккал/(см2 ⋅сағ ⋅°С) өлшем бірлігінде алынады. Соңғы екі формула жақын нәтижелер береді. Су бетінен жалпы жылу алмасу S конвекция және булану арқылы жылу алмасудан

құралады. Конвекция Р және булану Sис арқылы тәуліктік жылу алмасу келесі тәуелділік т‰рінде

жазылуы мүмкін:

Р+ Sис=А1(t − ta) + A2ω(t − ta) +B1(e0 − ea) + B2(e0 − ea)

немесе

Р+ Sис=(А1+ А2ω)(t − ta) + (B1+ B2ω) (e0 − ea)

мұнда А1 және B1– жылу алмасу шамалары мен метеорологиялық элементтердің арасындағы жел тұрмаған жағдайдағы пропорционалдылық коэффициенті; А2 және B2– желдің әсерін есепке алған жағдайдағы жоғарыда аталған коэффициенттер; ta және ea– а биіктіктегі ауа температурасы мен ылғалдылығы; t және e0– су бетінің температурасы мен осы температура бойынша есептелген су буының максимал серпімділігі.

Тәжірибелік зерттеулер жүргізу нәтижесінде B1 және B2 коэффициенттері есептелінді, соның нәтижесінде конвекция және булану арқылы су бетінің жылу шығынын есептеуге келесі формулалар ұсынылды:

К.И. Россинский формуласы

Р+ Sис=0,25[0,46(t − t200) + (e0 − e200)](1 + 0,3ω100) , (5.23)

В.А. Рымша формуласы

Р+ Sис=[(t − t200) + 1,6(e0 − e200)](k+ 0,39ω200) , (5.24)

мұнда ω200 және ω100– жер бетінен200 және100 см биіктіктегі жел жылдамдығы, м/с; e200

және e0– 200 см биіктіктегі ауа ылғалдылығы және су температурасы бойынша анықталған су буының максимал серпімділігі– (5.23) формула бойынша мм-мен және (5.24) формула бойынша мб-мен есептеледі; t және t200– су бетінің және200 см биіктіктегі

ауа температурасы; k– температуралардың айырмасы бойынша графиктен анықталады. Р + Sис нәтижесі ткал/(м 2 · тәу) өлшем бірлігімен алынады.

37. Жауын-шашынмен және көлге құятын ағынды сулармен жылу алмасу.

Жауын-шашынмен жылу алмасу. Сұйық жауын-шашынмен келіп түсетін жылу келесідей есептеледі:

ht cSоспр10ρ= , (5.26)

мұнда h– бір тәуліктегі жауын-шашын қабаты, мм; tос - жауын-шашын температурасы; Sос – кал/(см2⋅тәу).

Су бетіне қатты жауын-шашын түскенде су қоймасының жылу шығыны жалпы жағдайда қардың теріс t2 температурасын0°С-қа дейін жылытудан, яғни Sнагр=ccρchct2, (5.27) және құрғақ қардың еруіне жұмсалатын жылу мөлшерінен

Sт=80ρchc , (5.28)

сондай-ақ еріген қар суын0°С-тан су қоймасының температурасына дейін жылытуға жұмсалатын жылу мөлшерінен, яғни Sв=cρchct (5.29) құралады. Бұл формулаларда cc және c– қардың және судың жылу сыйымдылығы; ρcжәне hc– қардың тығыздығы(г/см3) және биіктігі(см); 80 – мұздың еруіне жұмсалатын

жылу, кал/г; t2 және t– жауған қардың температурасы және қар ерігеннен кейінгі су қоймасының температурасы. Сонымен, қар жауғанда су бетінің жиынтық жылу шығыны:

Sсн=Sнагр+Sт+Sв.

Су бетіне жауған жауын-шашынның температурасы өлшенбеген жағдайда оны жер бетінен2 м биіктіктегі ауа температурасына тең деп қабылдауға болады.

Қар жауғаннан кейін су қоймасының температурасы келесі жолмен есептелуі мүмкін

Sнагр+Sт+Sв=Нортρс(t– t1) , (5.30)

мұнда t1– қар жауғанға дейінгі судың температурасы; Норт– су қоймасының орташа тереңдігі, см.