Плотность и удельный объем
Плотность и удельный объем
Под плотностью водыr понимается отношение ее массы m к объему V, занимаемому ею при данной температуре, т.е.
r = m/V где r - в г/см3.
За единицу плотности принята плотность дистиллированной воды при 4° С.
Величина, обратная плотности, т. е. отношение единицы объема к единице массы, называется удельным объемом:
v = V/m гдеv - в см3/г.
Плотность воды зависит от ее температуры, минерализации, давления, количества взвешенных частиц и растворенных газов.
С повышением температуры плотность всех жидкостей, как правило, уменьшается. Вода в этом отношении ведет себя аномально: при температурах выше 4° С плотность ее с повышением температуры уменьшается, а в интервале температур 0-4° С увеличивается. Аномальное изменение плотности воды объясняется особенностями ее строения. При нагревании воды идут два параллельных процесса: первый - нормальное увеличение объема за счет увеличения расстояния между молекулами, второй - уменьшение объема благодаря возникновению более плотных гидролей и дигидролей.
Рекомендуемые материалы
В зоне температур выше 4° С интенсивнее происходит первый процесс, в интервале 0-4°С - второй. В момент выравнивания влияния, оказываемого этими процессами на изменение объема воды, наступающего при 4° С, наблюдается наибольшая плотность.
Изменения плотности воды на один градус температуры в различных интервалах температуры неодинаковы. Они очень малы около температуры наибольшей плотности и быстро возрастают по мере удаления от нее. Так, при температуре, близкой к 4°С, изменение плотности воды на один градус температуры составляет 8*10-6, при температуре около 30°С - до 3*10-4.
При переходе воды из жидкого состояния в твердое (лед) плотность резко, скачкообразно изменяется приблизительно на 9%; плотность дистиллированной воды при 0°С равна 0,99987, а плотность льда, образовавшегося из той же воды при 0°С, равна 0,9167.
С понижением температуры плотность чистого льда несколько возрастает и при -20° С достигает 0,92.
Своеобразный режим изменения плотности воды в связи с изменениями температуры имеет колоссальное значение в природе. Благодаря этому естественные водоемы (например, озера) при отрицательных температурах воздуха зимой даже в условиях сурового климата не промерзают до дна в случае достаточной глубины водоема. При этом под ледяным покровом остается жидкая вода, потому что при промерзании лед, значительно более легкий, чем вода, остается на поверхности водоема, на дно которого опускаются охладившиеся до 4°С наиболее плотные массы воды.
Плотность снегаrс выражается в виде отношения веса снега к весу воды, взятых в равных объемах, или отношения веса снега Р в граммах к его объему W в кубических сантиметрах
rс = P/W, где вес снега Р в граммах, объем снега W в куб. см.
Рекомендация для Вас - 18 Становление Российского государства в 90-е гг. ХХ века.
Слой воды hв, содержащийся в снеге, выражается как произведение высоты снега hс на его плотность rс
hв = rс hс
С плотностью снега непосредственно связаны пористость, теплопроводность, водоудерживающая способность, твердость и другие механические и водно-физические свойства снежного покрова.
Плотность снега колеблется в широких пределах как по времени, так и по площади. Наименьшей плотностью, порядка 0,01 г/см3, обладает свежий снег, выпавший при низкой температуре и безветренной погоде. С течением времени под влиянием ветра и оттепелей снег уплотняется. Сильно промокший и затем смерзшийся снег обладает плотностью до 0,70 г/см3.
