- •Міністерство освіти і науки україни
- •1.1.Предмет вивчення гідрології, поділ її на розділи та значення
- •1.2. Водні об’єкти та їх гідрологічний режим
- •1.3. Методи гідрологічних досліджень
- •1.4. Розподіл води на земній кулі
- •Розподіл та обсяги води у гідросфері
- •1.5.Кругообіг води на Землі
- •1.6. Властивості води
- •1.6.1. Хімічний склад води
- •1.6.2. Чинники формування складу вод
- •1.6.3. Класифікація природних вод
- •Класифікація природних вод за величиною мінералізаці
- •Класифікація прісних вод за величиною мінералізації
- •1.6.4. Фізичні властивості води
- •Гідрологія водотоків (річок)
- •2.1.Класифікація річок
- •2.2.Характеристика річки і річкової системи
- •2.3.Водозбір і басейн річки
- •2.4. Річкова долина і русло річки
- •Складові частини річкової долини:
- •Основні морфометричні елементи живого перерізу:
- •2.5.Поздовжній профіль річки
- •2.6.Живлення річок
- •Класифікація о.І.Воєйкова
- •Класифікація м.І. Львовича.
- •2.7.Водний режим річок
- •Рівневий режим річок
- •Річковий стік
- •Класифікація в.Д. Зайкова за внутрішньорічним режимом стоку води
- •2.8.Рівняння водного балансу басейну річки
- •2.9.Рух води в річках
- •2.10.Річкові наноси
- •2.12.Руслові процеси
- •Типи дельт:
- •2.13.Термічний режим річок
- •2.14.Льодовий режим річок
- •2.15.Гідрохімічний режим річок
- •2.15.Гідробіологічні особливості річок
- •Гідрологія водойм
- •3.1.Гідрологія озер
- •3.1.1.Типи озер
- •Озера ендогенного походження
- •Озера екзогенного походження
- •2. За розміром поверхні дзеркала води озера поділяють на:
- •3.1.2.Морфологія озер
- •3.1.3.Основні морфометричні характеристики озера
- •3.1.4.Водний баланс озера
- •3.1.5.Рух озерної води Вітрове хвилювання
- •Перемішування в озерах
- •3.1.6.Термічний режим озер
- •3.1.7.Льодовий режим озер
- •3.1.8.Хімічний склад озерних вод
- •3.1.9.Донні відклади озерної улоговини
- •3.1.10.Коливання рівня води в озерах
- •3.1.11.Водні маси озер
- •3.1.12.Гідробіологічна характеристика озера
- •3.2.Гідрологія водосховищ
- •3.2.1.Типи водосховищ
- •3.2.2.Основні характеристики водосховищ
- •3.2.3.Водний режим водосховищ
- •3.2.4.Термічний і льодовий режим водосховищ
- •3.2.5.Гідрохімічний гідробіологічний режим водосховищ
- •3.2.6.Замулення водосховищ та переформування їх берегів
- •3.2.7.Водні маси водосховищ
- •3.2.8.Вплив водосховищ на природне середовище
- •3.3.Гідрологія боліт
- •3.3.1.Типи боліт
- •3.3.2.Морфологія та гідрографія боліт
- •3.3.3.Водний баланс боліт
- •3.3.4.Рух води в болотах
- •3.3.5.Термічний режим боліт
- •3.3.6.Вплив боліт на стік річок
- •3.4.Гідрологія океанів і морів
- •3.4.1. Світовий океан та його частини
- •Основні особливості будови земної кори під морями та океанами
- •3.4.2.Рельєф дна океанів
- •Підводна окраїна материків.
- •Перехідна зона
- •Ложе океану
- •3.4.3.Донні відклади в океанах і морях
- •3.4.4.Хімічний склад вод Світового океану
- •3.4.5.Солоність вод Світового океану
- •3.4.6.Водний баланс Світового океану
- •3.4.7.Термічний режим океанів і морів
- •3.4.8.Густина і тиск морської води
- •3.4.9.Крига в океанах і морях
- •Класифікація морської криги
- •Фізичні властивості морського льоду
- •Рух льоду
- •3.4.10.Водні маси океану
- •3.4.11.Оптичні та акустичні властивості морської води
- •3.4.12.Хвилювання в океанах і морях
- •3.4.13.Течії в океанах і морях
- •3.4.14.Припливи і відпливи
- •3.4.15.Рівень океанів і морів
- •Гідрологія особливих водних об'єктів
- •4.1.Гідрологія льодовиків
- •4.1.1.Утворення льодовиків
- •4.1.2.Живлення та абляція льодовиків
- •4.1.3.Баланс льоду і води в льодовику
- •Рівняння балансу води в льодовику:
- •Рівняння балансу маси льодовика:
- •4.1.4.Режим та рух льодовиків
- •4.1.5.Робота льодовиків
- •4.1.6.Типи льодовиків
- •4.1.7.Поширення та значення льодовиків
- •4.2.Гідрологія підземних вод
- •4.2.1.Теорії походження підземних вод
- •4.2.2.Фізичні властивості порід
- •4.2.3.Види води в породах
- •4.2.4.Вологість і водні властивості порід
- •4.2.5.Фільтраційні властивості порід
- •4.2.6.Рух підземних вод
- •4.2.7.Умови залягання підземних вод
- •4.2.8.Водний баланс і режим підземних вод Водний баланс підземних вод
- •Водний режим зони аерації
- •Режим підземних вод
- •4.2.9.Роль підземних вод у фізико-географічних процесах
- •4.2.10.Розповсюдження підземних вод
- •Приблизний перелік питань для підготовки до заліку
- •Література
1.6.4. Фізичні властивості води
Вода може бути в трьох агрегатних станах (або фазах) – твердому (лід), рідинному (вода), газоподібному (водяна пара).
Зміну агрегатного стану речовин називають фазовими переходами, які супроводжуються виділенням або поглинанням енергії, яку називають теплотою фазового переходу (“схованою теплотою”).
При нормальному атмосферному тиску (760мм.рт.ст, 1,013·105πа) точки замерзання води і кипіння відповідають за шкалою Цельсія 00 і 1000С.
Густина води – головна фізична характеристика будь-якої речовини; це маса однорідної речовини, яка знаходиться в одиниці її об’єму:
р = (кг/м3)
Густина залежить від температури, солоності й тиску (а для природних вод ще і від вмісту розчинних зважених речовин) і стрибкоподібно змінюється під час фазових переходів.
Під час підвищення температури густина зменшується. Ця закономірність порушується під час плавлення льоду і нагрівання води в діапазоні від 0 до 40С. Тут відзначаються дві важливі “аномалії” води: 1) густина в твердому стані (лід) менша, ніж в рідкому (вода); 2) в діапазоні температури води від 0 до 40С ρ з підвищенням температури не зменшується, а збільшується. Ці дві аномалії мають велике значення: лід легший за воду і тому “плаває” на її поверхні, водойми не промерзають до дна, бо при охолодженні до 40С вода стає більш густою і опускається на дно, а при подальшому охолодженні верхні шари її стають менш густими і залягають на поверхні.
Густина снігу – від 80-140 кг/м3 свіжовипавшого до 600-700 кг/м3 мокрого, в кінці танення. Пористий лід має малу густину. Свіжий сніг має густину 80-140 кг/м3, до початку танення снігу -140-300 кг/м3, на початку танення 240-350 кг/м3, в кінці танення - 300-450 кг/м3. Щільний мокрий сніг має густину до 600-700кг/м3, лавинний сніг - 500-650 кг/м3.
Щільність води залежить від вмісту розчинних речовин і збільшується з ростом солоності. Збільшення солоності призводить до зниження температури найбільшої густини.
До важливих особливостей змін агрегатного стану води відносять великі затрати тепла на плавлення, випаровування, сублімацію і велике виділення тепла в зворотних переходах. В порівнянні з іншими речовинами питома теплота плавлення льоду і питома теплота пароутворення аномально великі.
Питома теплота плавлення льоду Lпл - кількість теплоти, необхідної для перетворення одиниці маси льоду в воду при температурі плавлення і нормальному атмосферному тиску дорівнює 330 000Дж/кг. Стільки ж теплоти виділяється під час замерзання води.
Питома теплота пароутворення (випаровування), Lвип - кількість теплоти необхідної для перетворення одиниці маси води в пар (в Дж/кг) і залежить від температури:
Lвип = 2,5·106 - 2,4·103Т
При 00 і 1000С Lвип відповідає 2,5·106 і 2,26·106 Дж/кг. Стільки ж теплоти виділяється під час конденсації водяної пари.
Питома вага випаровування складається з питомої ваги плавлення Lпл і питомої теплоти пароутворення Lвип :
Lвозг = Lпл + Lвип
Теплоємкість води - це кількість теплоти необхідної для нагрівання одиниці маси води на 10 (Дж/кг·0С). При 150С вона дорівнює 4190Дж(кг0С).
Теплопровідність - передача енергії від частин з більшою енергією до частин з меншою енергією. Теплопровідність чистої води 0,6Вт/м·0С, льоду 2,24 Вт/м·0С, снігу 1,8Вт/м·0С. Меншу теплопровідність має тільки повітря.
Мала теплопровідність води сприяє її поступовому нагріванню і охолодженню.
Поверхневий натяг води у порівнянні з іншими рідинами великий, з підвищенням температури, дещо зменшується. З усіх рідин більш високий поверхневий натяг має тільки ртуть. Коефіцієнт поверхневого натягу води змінюється від 7,55·10-2Н/м при 00С до 5,71·10-2Н/м при 1000С.
В'язкість води, або внутрішнє тертя - властивість води чинити опір при переміщенні однієї частини її щодо іншої. В'язкість води невелика і характеризується кінематичним коефіцієнтом в'язкості, який для води при температурі 00С дорівнює 1,78·10-6 м2/с, а при температурі 500С - 0,55·10-6м2/с.
Капілярність відіграє велику роль у багатьох процесах, які проходять на Землі. Капілярність обумовлює рух по порах і змочує грунти, які лежать значно вище рівня грунтових вод, забезпечуючи коріння рослин розчиненими у воді поживними речовинами.
Світло проникає у воду на невелику глибину. Так, у чистій воді на глибині 1м інтенсивність світла становить 90% інтенсивності світла на поверхні, на глибині 2м - 81%, на глибині 3м - 73%, а на глибині 100м зберігається лише біля 1% інтенсивності світла на поверхні.
Вода - добрий провідник звуку. Швидкість поширення звуку у воді становить 1400-1600м/с, тобто в 4-5 разів більша від швидкості поширення звуку у повітрі. Швидкість звуку у воді збільшується з підвищенням температури (приблизно на 3-3,5м/с на 10С), збільшення солоності (приблизно на 1,0 - 1,3м/с на 1‰) і зростанням тиску (приблизно на 1,5 - 1,8м\с на 100м глибини).