6. Қардың сулық қасиеттері. Қар, мұз альбедосы
Қар құрамындағы судың мөлшері қардың кеуектілігіне, құрамына, т.б. байланысты. Қардың кеуектілігі төмендегі формуламен есептеледі:
Әр түрлі қардың кеуектілігі әрқалай болып келеді, тығыздығы ρ к = 0.01- г/см3 -ке дейінгі қардың кеуектілігі 98,9%-ға дейін, ал тығыздығы ρ к = 0,70 г/см3 -ке дейінгі қар жамылғысының кеуектілігі – 23,5%-ға дейін өзгереді.
Тәжірибелік зерттеулер жүргізу арқылы анықталған [74, 90] қардың суды ұстау қасиетінің максимал мәндері 4.6-кестеде көрсетілген.
4.6-кесте
Қардың суды максимал ұстау қабілеті
Қар альбедосы
Альбедо мөлшерін білу үшін су көлемінің қанша мөлшерде күн радиациясын алатындығын анықтауға мүмкіндік береді, себебі альбедо су бетінің күн радиациясының қанша үлесін шағылыстыратындығын көрсетеді. Альбедо көлемі арқылы барлық жиынтық күн радиация-сының шағылуын, тік және шашыранды радиацияны, спектрлердің белгілі бір учаскелерін т.б. сипаттауға болады. Қазіргі кезде альбедоны есептейтін сенімді теориялық формулалар бар. Мысалы, солардың бірі тегіс су бетіне түскен тік күн радиациясы үшін альбедоны анықтайтын
Френель формуласы:
мұнда φ − күннің зениттік тұру қашықтығына тең күн сәулесінің түсу бұрышы; λ − сыну
бұрышы.
Табиғи жағдайда тік күн радиациясы үшін альбедоны өлшеу мүмкін емес, өйткені тік радиациямен қатар шашыранды радиация да болады. Бұлтсыз ашық аспанда шашыранды радиацияның үлесі көп емес, 10%-дан аспайды деп саналады. Жете зерттеулер шашыранды радиацияның үлесі ашық бұлтсыз аспанда күннің тұру биіктігіне қарай 5-тен 12%-ға дейін болатындығын көрсетті, мұнда альбедо күн биіктеген сайын азая береді. Жиынтық күн радиациясы үшін альбедо таңертең 25-30% аралығында
және күннің жоғары тұрған уақыттарында 2-8%. Сонымен күннің биіктігі төмен болған сайын соғұрлым шағылысқан күн радиациясы мөлшері жоғары болады, ал күн неғұрлым жоғары көтерілген сайын күн энергиясының көп мөлшері суда жұтылады.
7. Мұздың физикалық және механикалық қасиеттері
Дистилденген судан компакты мұз пайда болғанда оның көлемі шамамен 9%-ға ұлғаяды және 0о С температурада оның тығыздығы 0,9168 г/смі болады. Температура төмендегенде таза мұздың тығыздығы біршама өседі де −20оС температурада 0,92 г/см3 –ге жетеді. Сонымен қатар оның қаттылығы да ұлғаяды. Мұздың тығыздығын далалық жағдайда 2 түрлі тәсілмен анықтауға болады:
1. Салмағы 100 г мұз үлгісін 0о С температурада 0,5 г дәлдікпен өлшейді де, ол үлгі керосин толтырылған мензуркаға салынады (көлемін анықтау үшін). Керосинге мұз түсірілгенге дейінгі және түсірілгеннен кейінгі деңгейлердің айырмашылығы бойынша мұз үлгісінің көлемі анықталады. ‡лгі массасының оның көлеміне қатынасы мұздың тығыздығы болып табылады. Бұл әдістің кемшілігі – оның тығыздығының салыстырмалы түрде алғандағы дәлдігінің төмендігінде.
2. Екінші, дәлірек тәсіл, мұз үлгісінің салмағын ауада және керосинде 2 рет өлшеу арқылы орындалады. Сонда мұз көлемі келесі формуламен өрнектеледі:
мұндағы gма-gмк – мұздың ауа мен керосинде өлшенген салмақтары; ρк –керосиннің тығыздығы, ол ареометрмен анықталады. Ареометр болмаған жағдайда керосин тығыздығын массасы және көлемі белгілі шариктің көмегі арқылы анықтауға болады. Ол келесі формулада көрсетілген:
мұндағы gша-gшк – шариктің ауа мен керосинде өлшенген салмақтары; Vш –шариктің тығыздығы
Практикалық есептеу жұмыстарында, егер мұздың тығыздығы белгісіз болса оны көбінесе 0,91 г/см3 -ке тең деп қабылдайды. Табиғатта мұздың тығыздығы тек қана судың сапасына ғана емес, оның қату жағдайына да байланысты болып келеді. Қату процесі ұзақуақыт жүрсе тығыздығы жоғары, әрі минерализациясы төмен болып келетін мұз пайда болады. Суды араластыру кезінде қатырғанда онда мұздың тығыздығын кемітетін ауа кеуектері пайда болады. Қабатты мұз пайда болғанда оның тығыздығы әркелкі болып келеді.
Мұз қатқанда тығыздығының кемуіне байланысты мұз суда қалқиды. Мұз пішінін тіктөртбұрышты параллелепипед ретінде қабылдап Архимед заңы бойынша мұздың су астындағы және су бетіндегі бөліктері биіктіктерінің қатынасын есептейміз. Мұздың су бетіндегі қалыңдығын h1 , ал оның жалпы қалыңдығын h , мұз бен судың тығыздығын ρ м және ρ с деп белгілейік, сонда мұздың жүзу теңдестігін мына түрде жазуға болады:
