Фізичні властивості морської води
Фізичні властивості морської води залежать від температури, тиску та солоності. Деякі властивості, як, наприклад стисливість, термічне розширення, коефіцієнт заломлення відносно мало змінюються із зміною солоності, тоді як інші – щільність, температура замерзання, електропровідність суттєво залежить від солоності.
Щільність, питома вага та питомий обсяг морської води.Однією з найважливіших характеристик морської води є щільність, з якою пов'язані питома вага та питома об'єм.
Від розподілу щільності залежить горизонтальна та вертикальна циркуляція вод Світового океану. У свою чергу щільність залежить від температури, солоності та тиску, з яких найбільшою мінливістю у часі та просторі має температура води.
Щільністю морської води (ST /4) в океанографії прийнято називати відношення ваги одиниці об'єму при температурі її найбільшої щільності до ваги одиниці об'єму дисцильованої води при 4º С. Як випливає з визначення, прийняте визначення не відповідає фізичному поняттю щільності, згідно з яким щільність визначається масою що міститься в одиниці об'єму кг/м 3 . Океанографічне поняття щільності відповідає прийнятому на практиці поняття частки, який є величиною безрозмірною. Однак при виробництві розрахунків, у яких використовується густина морської води, слід пам'ятати про її розмірність. Так як щільність морської води завжди більше одиниці (середнє значення для океанів дорівнює 1,025 кг/м 3 ), то для скорочення запису введено поняття умовної щільності st визначається з співвідношення
Величина зворотна щільності називається питомим обсягом морської води a t /4. Так як питомий обсяг завжди більше 0,9 і менше 1,0, то введенопоняття умовного питомого обсягу nt, що визначається із співвідношення
При визначенні справжніх значень густини та питомого обсягу морської води, які вона має на глибині залягання, необхідно знати її стисливість.
Стискність морської води. Гідростатичний тиск - найважливіший механічний параметр термодинамічного стану цієї системи. Під впливом тиску вище лежачих шарів відбувається стиск води та зменшення питомого обсягу. Одиницею тиску є 1 Па=1 Н/м2. Зручно уявляти тиск одиницями довжини – висотою стовпа води певної густини. Збільшення глибини на 1 м викликає збільшення гідростатичного тиску приблизно на 104 Па = 1дбар. У цьому відносна похибка вбирається у 4 %; наприклад, на глибині 1000, 6000, 10000, і 11022 м тиск відповідно дорівнює 1021, 6146, 10319 та 11390 дбар. Найбільш точні результати можна отримати, якщо використати формулу А.С. Полосина:
p=9,81·10 4 (1,033+1,028126·10 -1 z+2,38·10 -7 z 2 -6,8·10 -17 z 4 ) (2.3)
де z - Глибина, м; р - гідростатичний тиск, Па.
Стисливість невелика, проте неврахування її щодо таких процесів, як розрахунок щільних течій, адіабатичних змін температури, стійкості, швидкості звуку може призвести до істотних похибок. Можна відзначити, що, незважаючи на малу стисливість морської води, рівень реального Світового океану розташований приблизно на 30 м нижче за той рівень, який він займав би за умови стисливості води.
Рівняння стану морської води характеризує її як термодинамічну систему і встановлює кількісний зв'язок між щільністю і визначається її параметрами:
a = 1/r = f(t, S, p) (2.4)
де t – температура; S – солоність; p – гідростатичний тиск.
Емпіричні формули визначення параметрів стану морської води настільки складні, що у випадках, коли не потрібна велика точність, зручно використовувати формулу П.С. Лінійкіна:
r(t, S, p)= 1+10 -5 (6,98·t- 0,918·t 2 - 0,39 S·t+82·S + 5·10 -3 ·p) (2.6)
де t-температура º С; S-солоність 0 /оо; р - гідростатичний тиск, Па.
1. Фізичні властивості морської води взаємопов'язані з її хімічними властивостями та багато в чому визначаються циркуляцією вод у Світовому океані та кліматичними умовами району.