1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Оп так и называется— перемешанный. Толщпна его зависит от времени года, силы ветра и географического района. Например, летом в штиль толщина перемешанного слоя на Черном море всего 20— 30 м. А в Тихом океане близ экватора был обнаружен (экспедицией на научно-исследовательском судне «Дмитрий Менделеев») перемешанный слой толщиной около 700 м. От поверхности до глубины в 700 м располагался слой теплой п прозрачной воды с температурой около 27 'С. Этот район Тихого океана по своим гидрофизическим свойствам похож на Саргассово море в Атлантическом океане. Зимой на Черном море перемешанный слой в 3--4 раза толще летнего, его глубина доходит до 100 — 120 м.
Столь большая разница объясняется интенсивным перемешпванием в зимнее время: чем сильнее ветер, тем больше волнение па поверхности и сильнее идет перемешивание. Такой слой скачка называют еще сезонным, поскольку глубина залегания слоя зависит от сезона года. Особенно сильное перемешивание наблюдается в океане при прохождении тайфунов. Но такие события случаются не так уж часто. Океан устойчиво стратифицирован, как говорят гидрофпзикн. Именно благодаря этому верхние слон воды океана могут служить для нагрева рабочей жидкости в тепловых преобразователях, использующих его энергию.
Тайфуны — серьезный враг системы ОТЕС. Прохождение урагана через район дрейфа станции ОТЕС нарушит ее работу. Возпикает ситуация, как если бы на обычную ТЭЦ вдруг прекратился подвоз топлива— чрезвычайное происшествие, с вероятностью возникновения которого придется считаться при выборе места установки системы. Глубже перемешанного слоя в океане находится слой скачка температуры, ограничивающий перемешанный слой снизу.
На некоторой глубине температура воды резко уменьшается, это и есть начало слоя скачка. До него, считая от поверхности, температура воды с увеличением 21 глубины почти не изменялась, как и надлежит быть в перемешанном слое. Почему так происходит? Слабеет действие перемешнвающих сил с глубиной. В слое скачка наблюдается резкое изменение томпературы — на несколько градусов на протяжении нескольких метров по вертикали. 1'лубже слоя скачка температура воды с глубиной продолжает падать, но ве так быстро, как в самом слое. Одновременно со скачком температуры наблюдается и скачок плотности морской воды.
Слой скачка играет исключительную роль в физике и биологии океана. Важен он и во многих аспектах человеческой деятельности, связанных с океаном. Благодаря высокому градиенту плотности слой скачка выполняет своеобразную роль «жидкого грунтаю Этим свойством широко пользуются миогочисленныо обитатели океана. Без затраты мускульной эноргин они могут долго оставаться в слое скачка во взвешенном состоянии. Да и подводные лодки могут в нем «полежать» в случае необходимости, а находясь под ним, онп защищены от обнаружения лучами гкдролокаторов. Слой скачка — экран для акустических колебаний. Наличие слоя скачка температуры важно и с точки зрения использования тепловой энергии океана.
Слой скачка — граница или, точнее, узкая пограничная область между теплой водой перемешанного слоя и значительно более холодными водами главного тормоклина, лежащими нил~е слоя скачка. Возникновенио перемешанного слоя обязано турбулентным пульсациям скорости. Там, где они ослабли, образовался слой скачка. Во он продставляет собой препятствие для пульсаций скорости, действует как экран. Как показывают осцилчограммы, сразу под слоем скачка пульсаций скорости практически нет. Интересный парадокс: пульсации скорости содействовалк образованию слоя скачка, а он, образовавшись, их через себя не пропускает глублге. Возможно, отчасти благодаря этому явлению нижняя граница теплого перемешапного слоя обычно проходит достаточно четко.
Что жо касается турбулентных пульсаций скорости, то их можно найти значительно глубже расположения слоя скачка, но появление их там вызвано другими причинами. ЪД Слой скачка — обязатольноо условие наличия теплого перемешанного слоя. Поэтому очень важно, чтобы мощные водяные потоки станций ОТЕС его не разрушили; не исключено, что для этого придется далеко разносить места сброса отработанных(вод и забора теплой воды. ЭНЕРГИЯ ГРАДИЕНТА СОЛЕНОСТИ Известно несколько способов преобразования энергии градиента солености в электроэнергшо.
Наиболее перспективньгй на сегодня — преобразование с помощью осмоса, поэтому часто говорят об энергии градиента солености как об энергии осмоса. Но принципиально возможны а другие способы преобразования энергии градиента солоности. Явление осмоса заключается в следующем. Если взять полупронгщаемую мембрану (перепонку) и поместить ее в качестве перегородки в каком-либо сосуде между пресной и соленой водой, то осмотические силы начнут как бы перекачивать пресную воду в соленую.
Молекулы пресной воды будут переходить через разделительную мембрану во вторую половину сосуда, заполненную соленой водой, а молекулы соли мембрана не будет пропускать в первую половину с пресной водой. За это свойство мембрана н называется полупроннцаемой. Выделяющаяся при этом процессе энергия проявляется в виде повышенного давления, возникающего в части сосуда с соленой водой. Это-- осмотическое давление (иногда называ|от осмотнческям водопадом).
Максимальное значение осмотического давления — разность давленпй между раствором (т. е. соленой водой) и растворителем (т. е. пресной водой), при которой осмос прекращается, что происходит из-за ооразования равенства давлений по обе стороны полупроницаемой мембраны. Образовавшееся повышенное давление в половине сосуда с соленой водой уравновошивает осмотические силы, вытеснявшие молекулы просной воды через полупроницаемую мембрану в соленую воду.
Явление осмоса известно давно. Впервые его наблюдал А. Полло в 1748 г., но детальное изучение началось более столетия спустя. В 1877 г. В. Пфеффер впервые измерил осмотическое давление при изучении водных растворов тростникового сахара. В 1887 г. Вант-Гофф на основе данных опытов Пфеффера установил закон, определяющий осмотическое давленио в зависимости от концентрации растворенного вещества и температуры.
Он показал, что осмотяческое давление раствора численно равно давлению, которое оказали бы молекулы растворенного ве1цества, если бы находились в газообразном состояни и н и П и. рн тех же значениях температуры и концентрации.
р ближенное уравнение для определения осмотического дз>нлояпя имоет нпд. к,=л — КТ, где к, — осмотичоское йанлоние, Па; л — изотоничоский коэффициент, опродоляющий стопонь диссоциация моле- кул растворенной соли; с -- концентрация раствора, г/и', М вЂ” молекулярная масса (для ХаС1 Л1=-58 г); Л вЂ” унк-, ворсальная газовая постоянная, Дж/моль К; Т вЂ” абсо- ллотиая температура раствора. Пркмом сродчпою соленость воды океана 35,'„е, т. е. бе> 35000 г/ллл, 1-=-1,65, К=8 Дж/моль К, Т=300 К. Осиоти- чоское давление такого раствора я,=2 389 464 Па, т.
о. прииерно 24 атм. Олодовательно, н условиях сродней солености океана возможно образованно осиотпческого водопада высотой около 240 м. Полупроницаемая моморана как бы создаот для раствора водохранилище, подпортое плотиной высотой 240 и. Точнее, она сама играет однонре- монно роль такой плотины н насоса, нак |чивающего воду. Прп болоо высокой концентрации растворенной соли осио- тичоское давлонио будот еще выше.
Например, для залива Кара-Богаз-Гол, соленость воды которого достш аот ' 300 с>а„ось>этическое давление будет примерно в 8,5 ран выше - — более 200 атм. Высокое значения осмотнчегкого давления открывают перспективы получения с его по- ллощью значптельпой энерпш. Для получения осмотической энерлчш кообходмио иллеть вблизи более нлп иенео концептрпрованного раствора . источник с малой концентрацией соли. В условиях Миро- вого океана такилш источниками явля>отся устья впадаю- щих в ного рок. Энергия градин>>та солености, рассчитанная по осмо- тичоскому давлению, но поднергаотся ограничениям по КПД, связанным с циклом Карно; в этом закллочаотся одна пз полов>игольных особенностей этого нпда энерпш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
