Физические свойства морского льда
Главная особенность морского льда — его соленость, под которой понимается соленость воды, образующейся при его таянии. Ее величина прямо зависит от солености воды, из которой лед кристаллизовался, и от скорости его нарастания. Соленость льда в среднем близка 10% солености воды. С течением времени соленость его уменьшается, и многолетний лед бывает почти совсем пресным.
Кристаллический лед всегда пресный, соленость привносится включениями ячеек с жидкой водой (рассолом) между кристаллами льда. Размер ячеек обычно невелик — десятки граммов на килограмм льда. Соленость рассола в них может значительно превышать соленость воды в море. Она зависит от температуры рассола, а следовательно, и льда. Так, при температуре -2 °С соленость равна 37‰,при -10 °С — 144‰, а при -20 °С — 237‰. При изменении температуры льда изменяется и соленость рассола: при понижении температуры соленость в ячейке растет вследствие вымерзания воды из рассола, при повышении — уменьшается вытаиванием льда из оболочки ячейки. Такие изменения температуры и солености рассола не влияют на среднюю соленость льда. Количество ячеек с рассолом хоть и невелико, но их существование сказывается на многих физических свойствах льда — тепловых, механических и т. п.
От количества ячеек с рассолом зависит теплоемкость льда. Чистый лед имеет теплоемкость вдвое меньшую, чем вода, а у морского льда она зависит от его средней солености и температуры. При низкой температуре теплоемкость морского льда приближается к 2,2 кДж/(кг • °С), а вблизи температуры замерзания сильно возрастает: при температуре -2 °С и солености 4‰она равна 19,4, а при солености 10‰ — 44,5 кДж/(кг • °С). Такие большие значения теплоемкости имеют весьма существенное значение при расчетах теплового баланса.
Плотность чистого морского льда меньше плотности воды и равна приблизительно 900 кг/м 3 . Плотность морского льда несколько больше плотности пресного из-за находящегося в нем рассола. На плотность льда влияют также включения пузырьков воздуха, минеральных частиц, различная в толще льда температура, поэтому плотность льда в его отдельных частях различна. Но среднюю плотность льда легко определить, используя закон Архимеда: если льдину представить в виде цилиндра или призмы, то среднюю ее плотность rл дает формула
где h л — общая толщина льдины, м; z — ее осадка (толщина подводной части), м; rв — плотность воды, кг/м 3 . Эта формула позволяет рассчитать отношение осадки льдины к ее возвышению над поверхностью воды (z/(h л — z));при средней плотности льда 900 и воды 1030 кг/м 3 это отношение равно 7,0.
Механические свойства морского льда также зависят от его структуры и температуры. Так, его твердость по шкале для минералов определяют при температуре 0°С в 1,5 балла (твердость льда находится между твердостью талька и каменной соли), а при -40 °С — около 4 баллов (как у плавикового шпата).
Источник
Таблица плотности веществ
Плотность — физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему:
Плотности некоторых твердых тел (при норм. атм. давл., t = 20ºC)
| Твердое тело | ρ, кг / м 3 | ρ, г / cм 3 | Твердое тело | ρ, кг / м 3 | ρ, г / cм 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| Осмий | 22 600 | 22,6 | Мрамор | 2700 | 2,7 |
| Иридий | 22 400 | 22,4 | Стекло оконное | 2 500 | 2,5 |
| Платина | 21 500 | 21,5 | Фарфор | 2 300 | 2,3 |
| Золото | 19 300 | 19,3 | Бетон | 2 300 | 2,3 |
| Свинец | 11 300 | 11,3 | Кирпич | 1 800 | 1,8 |
| Серебро | 10 500 | 10,5 | Сахар-рафинад | 1 600 | 1,6 |
| Медь | 8 900 | 8,9 | Оргстекло | 1 200 | 1,2 |
| Латунь | 8 500 | 8,5 | Капрон | 1 100 | 1,1 |
| Сталь, железо | 7 800 | 7,8 | Полиэтилен | 920 | 0,92 |
| Олово | 7 300 | 7,3 | Парафин | 900 | 0,90 |
| Цинк | 7 100 | 7,1 | Лёд | 900 | 0,90 |
| Чугун | 7 000 | 7,0 | Дуб (сухой) | 700 | 0,70 |
| Корунд | 4 000 | 4,0 | Сосна (сухая) | 400 | 0,40 |
| Алюминий | 2 700 | 2,7 | Пробка | 240 | 0,24 |
Плотности некоторых жидкостей (при норм. атм. давл., t = 20ºC)
| Жидкость | ρ, кг / м 3 | ρ, г / cм 3 | Жидкость | ρ, кг / м 3 | ρ, г / cм 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ртуть | 13 600 | 13,60 | Керосин | 800 | 0,80 |
| Серная кислота | 1 800 | 1,80 | Спирт | 800 | 0,80 |
| Мёд | 1 350 | 1,35 | Нефть | 800 | 0,80 |
| Вода морская | 1 030 | 1,03 | Ацетон | 790 | 0,79 |
| Молоко цельное | 1 030 | 1,03 | Эфир | 710 | 0,71 |
| Вода чистая | 1000 | 1,00 | Бензин | 710 | 0,71 |
| Масло подсолнечное | 930 | 0,93 | Жидкое олово (при t = 400ºC) | 6 800 | 6,80 |
| Масло машинное | 900 | 0,90 | Жидкий воздух (при t = -194ºC) | 860 | 0,86 |
Плотности некоторых газов (при норм. атм. давл., t = 20ºC)
| Газ | ρ, кг / м 3 | ρ, г / cм 3 | Газ | ρ, кг / м 3 | ρ, г / cм 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| Хлор | 3,210 | 0,00321 | Оксид углерода (II) (угарный газ) | 1,250 | 0,00125 |
| Оксид углерода (IV) (углекислый газ) | 1,980 | 0,00198 | Природный газ | 0,800 | 0,0008 |
| Кислород | 1,430 | 0,00143 | Водяной пар (при t = 100ºC) | 0,590 | 0,00059 |
| Воздух (при 0ºC) | 1,290 | 0,00129 | Гелий | 0,180 | 0,00018 |
| Азот | 1,250 | 0,00125 | Водород | 0,090 | 0,00009 |
Источник
Физические свойства морского льда
Главная особенность морского льда — его соленость, под которой понимается соленость воды, образующейся при его таянии. Ее величина прямо зависит от солености воды, из которой лед кристаллизовался, и от скорости его нарастания. Соленость льда в среднем близка 10 % солености воды. С течением времени соленость его уменьшается, и многолетний лед бывает почти совсем пресным.
Кристаллический лед всегда пресный, соленость привносится включениями ячеек с жидкой водой (рассолом) между кристаллами льда. Размер ячеек обычно невелик — десятки граммов на килограмм льда. Соленость рассола в них может значительно превышать соленость воды в море. Она зависит от температуры рассола, а следовательно, и льда. Так, при температуре -2 °С соленость равна 37 %с, при -10 °С — 144 %с, а при -20 °С — 237 %о. При изменении температуры льда изменяется и соленость рассола: при понижении температуры соленость в ячейке растет вследствие вымерзания воды из рассола, при повышении — уменьшается вытаиванием льда из оболочки ячейки. Такие изменения температуры и солености рассола не влияют на среднюю соленость льда. Количество ячеек с рассолом хоть и невелико, но их существование сказывается на многих физических свойствах льда — тепловых, механических и т. п. ]
От количества ячеек с рассолом зависит теплоемкость льда. Чистый лед имеет теплоемкость вдвое меньшую, чем вода, а у морского льда она зависит от его средней солености и температуры. При низкой температуре теплоемкость морского льда приближается
к 2,2 кДж/(кг-°С), а вблизи температуры замерзания сильно воз- оастает: при температуре -2 °С и солености 4 %о она равна 19,4, при солености 10 %о — 44,5 кДж/(кг-°С). Такие большие значения теплоемкости имеют весьма существенное значение при расчетах теплового баланса.
Плотность чистого морского льда меньше плотности воды и равна приблизительно 900 кг/м 3 . Плотность морского льда несколько больше плотности пресного из-за находящегося в нем рассола. На плотность льда влияют также включения пузырьков воздуха, минеральных частиц, различная в толще льда температура, поэтому плотность льда в его отдельных частях различна. Но среднюю плотность льда легко определить, используя закон Архимеда: если льдину представить в виде цилиндра или призмы, то среднюю ее плотность рл дает формула
где h — общая толщина льдины, м; г — ее осадка (толщина подводной части), м; рв — плотность воды, кг/м 3 . Эта формула позволяет рассчитать отношение осадки льдины к ее возвышению над поверхностью воды R — г)): при средней плотности льда 900 и воды 1030 кг/м 3 это отношение равно 7,0.
Механические свойства морского льда также зависят от его структуры и температуры. Так, его твердость по шкале для минералов определяют при температуре 0 °С в 1,5 балла (твердость льда находится между твердостью талька и каменной соли), а при -40 °С — около 4 баллов (как у плавикового шпата).
Источник