Екологія ДОВІДНИК

Вода, лід і повітря погано проводять тепло, тому в природних водоймищах передача тепла в глибини відбувається надзвичайно повільно. Обігрів глибинних вод пов'язане з процесами вертикального перемішування. Для Світового океану важливу роль відіграє теплопровідність, пов'язана з турбулентністю, коефіцієнт якої у тисячі разів перевищує коефіцієнт молекулярної теплопровідності. Для оцінки швидкості перенесення тепла визначають температуру. Вона дорівнює відношенню коефіцієнта теплопровідності води до її щільності та теплоємності при постійному тиску. Дуже мала теплопровідність води, льоду і снігу і висока теплоємність сприятливі у розвиток життя водоймах.[ . ]

Щільність льоду дуже слабко залежить від тиску і температури. За винятком верхнього шару льодовиків товщиною до декількох метрів або десятків метрів, в якому відбувається перетворення снігу на фірн і потім у лід з його подальшим ущільненням, можна наближено вважати постійним (близько 0,9 г/см3; у чистого льоду при атмосферному тиску і нульової температури рг- = 0,91676 г/см3). Однак поле температури в льодовику все ж таки впливає на рух льоду, але не через щільність рг, а через в'язкість (17.4) і (у разі донного танення) через крайову умову на дні.Розрахунок поля температури можна здійснювати за допомогою рівняння теплопровідності виду (17.2) з додаванням у його праву частину припливу тепла за рахунок в'язкої диссипації кінетичної енергії — р гФ2 та з крайовою умовою теплового бюджету виду (9.10) на поверхні льодовика з = £, тоді як на дні льодовика, мабуть, треба враховувати геотермічний потік тепла та можливість танення льоду (а на нижній поверхні шельфового льодовика – потік тепла' з води в лід та можливість намерзання чи стаювання льоду). Окремим завданням може бути розрахунок формування рідкого стоку на льодовиках (і його вкладу в теплоперенос). ]

Той факт, що лід легший за воду, відіграє величезну роль у природі. З настанням морозів поверхневий шар води у водоймі охолоджується до температури +4 ° С і як важчий опускається на дно, витісняючи тепліші на поверхню. Внаслідок цього замерзання води починається з поверхні, а не з дна. Цьому сприяє і мала теплопровідність льоду. Хорошим захистом водойм є і сніг, що покриває шар льоду. Теплопровідність снігу при пл. 0,1 г/см3 відповідає теплопровідності вовни і при пл. 0,2 г/см3 - теплопровідності паперу. ]

Щільність льоду та снігу, теплопровідність, теплоємність льоду

Щільність, теплопровідність та теплоємність льоду в залежності від температури

У таблиці наведено значення густини, теплопровідності, питомої теплоємності льоду в залежності від температури в інтервалі від 0 до -100°С.

За даними таблиці видно, що з зниженням температури питома теплоємність льоду зменшується, а теплопровідність і щільність льоду, навпаки, зростають. Наприклад, при температурі 0°С густина льоду має значення 916,2 кг/м 3 а при температурі мінус 100°С його щільність стає рівною 925,7 кг/м 3 .

Значення питомої теплоємності льоду при 0°С становить 2050 Дж/(кгград). При зниженні температури льоду -5 до -100°С його питома теплоємність знижується в 1,45 рази. Теплоємність льоду вдвічі менше значення цієї величини у води.

Теплопровідність льоду при зниженні температури з 0 до мінус 100°С збільшується з 2,22 до 3,48 Вт/(м·град). Лід більш теплопровідний, ніж вода - він може проводити в 4 рази більше тепла за однакових граничних умов.

Слід зазначити, що щільність льоду менша за щільність води, проте зі зниженням температури щільність льоду зростає і при наближенні до абсолютного нуля температури щільність льоду стає близькою до величини щільності води.

Теплофізичні властивості льоду та снігу

У таблиці представлені такі властивості льоду та снігу:

• щільність льоду, кг/м 3;
• теплопровідність льоду та снігу, ккал/(м·год·град) та Вт/(м·град);
• питома масова теплоємність льоду, ккал/(кгград) та Дж/кгград);
• коефіцієнт температуропровідності, м2/година і м2/сек.

Властивості льоду та снігу представлені в залежності від температури в інтервалі: для льоду від 0 до -120 ° С; для снігу від 0 до -50 ° С залежно від ущільненості (щільності). Температуропровідність льоду та снігу в таблиці наведена з множником 10 6 . Наприклад, температура льоду при температурі 0°С дорівнює 1,08 10 -6 м 2 /с.

Тиск насиченої пари льоду

У таблиці наведено значення тиску насиченої пари льоду при сублімації (перехід льоду в пар, рідку міну фазу) в залежності від температури в інтервалі від 0,01 до -80°С. З таблиці видно, що зі зниженням температури льоду тиск його насиченої пари знижується.

1. Чубик І. А., Маслов А. М. Довідник з теплофізичних характеристик харчових продуктів та напівфабрикатів. М: Харчова промисловість, 1970 - 184 с.
2. Волків. А.І., Жарський. І.М. Великий хімічний довідник. - М: Радянська школа, 2005. - 608 с.