воздушные течения направлены летом с моря, а зимой с суши, содержание пара велико летом и мало зимой.

Относительная влажность f — это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению насыщенного водяного пара при данной температуре. Выражают ее обычно в процентах с точностью до целых:

f=(e/E)- 100%. Относительная влажность выражает степень насыщения воздуха водяными парами.

Относительная влажность всегда высокая в экваториальной зоне, где содержание пара в воздухе очень большое, а температура не слишком высокая вследствие большой облачности. Относительная влажность всегда высокая и в Северном Ледовитом океане, на севере Атлантического и Тихого океанов, в антарктических водах, где она достигает таких же или почти таких же высоких значений, как и в экваториальной зоне. Однако причина высокой относительной влажности здесь другая. Содержание пара воздуха в высоких широтах незначительное, но и температура воздуха также низкая, особенно зимой Сходные условия наблюдаются зимой над холодными материками средних и высоких широт.

Очень низкая относительная влажность (до 50% и ниже) наблюдается круглый год в субтропических и тропических пустынях, где при высоких температурах воздух содержит мало пара.

11.22 При каких условиях происходит конденсация водяного пара?

Переход воды из газообразного состояния в жидкое (иногда в понятие конденсации включают и переход из газообразного в твёрдое состояние). Для конденсации необходимо, чтобы воздух был в состоянии насыщения (или даже перенасыщения) водяным паром. Как правило, это состояние наступает при понижении тем-ры воздуха, а в некоторых случаях – при повышении его влагосодержания. В атмосфере охлаждение воздуха с последующей конденсацией происходит обычно при адиабатическом подъёме, при прохождении воздуха над холодной подстилающей поверхностью и т. д. Поскольку макс. количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе, пропорционально его тем-ре, то при охлаждении наступает момент, когда достигается насыщение (т. е. относительная влажность воздуха составляет 100 %). При этих условиях в воздухе начинают формироваться т. н. зародыши конденсации – скопления молекул водяного пара с пониженной кинетической энергией. Если такие зародыши оказываются устойчивыми, они превращаются в капли и кристаллы, взвешенные в воздухе или осаждающиеся на поверхностях. Для образования зародышей необходимо также наличие ядер конденсации

– частиц пыли, солей, капель и т. д. Конденсация – единственный процесс формирования облаков любых форм. При конденсации выделяется значительное количество тепла – 2,5 мДж/кг, что приводит к нагреву воздуха.

11.23 Что относится к ядрам конденсации?

Ядрами конденсации являются частицы некоторых примесей, взвешенных в атмосфере. К наиболее активным ядрам конденсации относятся растворимые гигроскопические частицы солей и кислот различными путями попадающие в атмосферу.Адсобируя на своей поверхности молекулы водяного пара, гигроскопические частицы играют роль зародышевых капель. Таким образом, при наличии в воздухе гигроскопических ядер появляется возможность для начала конденсации.

Иначе происходит процесс конденсации на негигроскопических, но смачиваемых водой ядрах, к которым относятся взвешенные в воздухе частицы почвы, горных пород, органических веществ, микроорганизмы, пыльца растений и пр. Такие ядра адсорбируют

127

на своей поверхности молекулы водяного пара и сразу играют роль готовых зародышевых капель.

Радиусы ядер конденсации колеблятся от 5×10-7 – 10-5 см. Гигроскопические ядра конденсации имеют радиусы менее 10-6 см, а не гигроскопические, но смачиваемые – более 5×10-6 см, так как только в этом случае на них возможна конденсация водяного пара при сравнительно низком его пресыщении.

11.24 Что такое сублимация водяного пара?

Сублимация водяного пара в атмосфере, процесс непосредственного перехода водяного пара, содержащегося в воздухе, в твёрдую фазу воды (лёд, снег). Может иметь место при отрицательной температуре воздуха, когда упругость водяного пара превышает упругость насыщения по отношению к поверхности льда. С. в. п. происходит как в свободной атмосфере, так и на земной поверхности и на земных предметах. В атмосфере водяной пар сублимируется на замёрзших капельках, снежинках и некоторых твёрдых частицах. При температурах ниже -40 °С С. в. п., по-видимому, возможна на любых частицах, а также и на комплексах молекул воды. Продуктом С. в. п. в атмосфере являются ледяные кристаллы, вырастающие затем в снежинки. На земной поверхности и на земных предметах образуются изморозь и иней. С. в. п. играет важную роль в процессе образования облаков и осадков атмосферных.

11.25 Какие факторы влияют на конденсацию водяного пара?

Конденсация выражается в образовании зародышей, т. е. комплексов молекул с пониженной кинетической энергией. Если такие комплексы оказываются устойчивыми, то они превращаются в дальнейшем в капли и кристаллы, взвешенные в воздухе (дымка и облака в свободной атмосфере, дымка и туман над земной поверхностью) или выделяющиеся на земной поверхности и на наземных предметах (роса, иней и другие наземные гидрометеоры). Для К. необходимо, чтобы воздух находился в состоянии насыщения или даже перенасыщения; это достигается либо понижением температуры воздуха до точки росы, особенно при адиабатическом подъеме воздуха, либо увеличением влагосодержания воздуха путем испарения. Основой для образования зародышей и в дальнейшем капель внутри атмосферы являются ядра конденсации, роль которых сводится к уменьшению перенасыщения: без ядер конденсации для начала К. потребовалось бы многократное перенасыщение. Сублимация происходит на ледяных ядрах, которыми служат замерзшие капли или остатки ранее возникших кристаллов.

Искусственное поддержание температуры, влажности, чистоты и движения воздуха на определенных уровнях внутри жилых, общественных или производственных помещений. Задача К. В. — создание наиболее комфортных условий для человека или наиболее благоприятных условий для определенных производственных задач.

11.26 Какими критериями характеризуют фазовые переходы воды?

Превращение жидкости в кристаллическое твёрдое тело называется кристаллизацией или отвердеванием. Температура, при которой жидкость кристаллизуется, называется температурой кристаллизации.

Парообразованиеэто переход жидкости в газообразное состояние (в пар). Существует два способа парообразования: испарение и кипение.

Испарением называется парообразование, которое происходитт при любой температуре со свободной поверхности жидкости. Скорость испарения растёт с

128

повышением температуры, поскольку увеличивается средняя кинетическая энергия молекул жидкости, и тем самым возрастает число быстрых молекул, способных покинуть её пределы.

Одновременно с испарением наблюдается и обратный процесс: молекулы пара, совершая беспорядочное движение над поверхностью жидкости, частично возвращаются обратно в жидкость. Превращение пара в жидкость называется конденсацией. В некоторых случаях скорость конденсации может оказаться равной скорости испарения.

Кипениеэто парообразование происходящее по всему объёму жидкости. Кипение характеризуется температурой кипения.

11.27 В чём заключаются свойства чистой воды?

Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 0° С (1 г/см3). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0° С и кипит при 100° С при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода — хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Поэтому молекула воды — диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, — отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н20 содержатся ассоциированные молекулы, т. е. соединенные в более сложные агрегаты (Н2О)x благодаря образованию водородных связей. Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4° С, высокая температура кипения (в ряду Н20—Н2S — Н2Sе) аномально высокая теплоемкость [4,18 кДж/(г • К)]. С повышением температуры водородные связи разрываются, и полный разрыв наступает при переходе воды в пар.

Вода — весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения - кристаллогидраты.

Очевидно, соединения, связывающие воду, могут служить в качестве осушителей. Из других осушающих веществ можно указать Р205, СаО, ВаО, металлический Ма (они тоже химически взаимодействуют с водой), а также силикагель. К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения.

11.28Какие основные химические свойства воды?

Косновным химическим свойствам воды относят агрессивность и накипеобразование. Агрессивность – способность воды разрушать различные физические тела, например

металлы, бетон и т.д., с помощью растворённых в ней веществ (солей, газов), а так же с помощью выщелачивания.

Накипеобразование – отложения карбонатных солей на стенках и нагревательных элементах в чайниках, паровых котлах и т.д.

Химические свойства воды в основном определяются растворимыми в ней веществами, такие как соли и газы, и эти свойства характеризуются такими показателями:

Концентрация ионов водорода. Концентрация ионов водорода в воде – содержание ионов водорода в водяном растворе. Этот показатель выражается в отношении массы растворённых ионов на литр раствора. Если в воде при 22-ух градусах Цельсия

129

содержится 7 – 10 грамм на литр ионов водорода, то такая вода считается нейтральной. При большем уровне концентрации, реакция воды будет кислотной, при меньшем – щелочной.

Для выражения уровня концентрации ионов водорода используется значение pH. Исходя из вышесказанного, это означает, что при pH равном 7-ми реакция воды имеет нейтральный характер, при большем семи – щелочной, при меньшей этому значению – кислотной.

Жёсткость воды. Жёсткость воды можно разделить на общую, временную и постоянную.

-Общая жёсткость – общее количество содержания магния и кальция в воде. -Временная жёсткость воды характеризирует степень уменьшения жёсткости при

длительном её кипячении.

-Постоянная – жёсткость воды, что остаётся после выпадения карбонатных солей в результате кипячения воды.

Минерализация воды. Минерализация воды – степень концентрации и состав растворённых в воде химических веществ. В зависимости от относительного состава растворённых веществ, воду разделяют на:

-пресные (количество растворённых минеральных веществ не превышает 1 г/кг; -солоноватые (от 1 до 25 г/кг); -солёные воды (выше 25).

11.29 Что собой представляет круговорот воды в природе?

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения, конденсации и осадков.

Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.

Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Водную оболочку Земли называют гидросферой. Большую ее часть составляет соленая вода морей и океанов, а меньшую — пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар.

На земле вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Без воды невозможно существование живых организмов. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить живые организмы. Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов.

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично — просачиваются в землю и образуют подземные воды.

Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

-Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.

-Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

-Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

130