шпоры по гидре. 1. Определение гидросферы

• Название: 1. Определение гидросферы
• Анкор: шпоры по гидре.docx
• Дата: 31.07.2018
• Размер: 1.1 Mb.
• Имя файла: шпоры по гидре.docx
• Тип: Документы; #22277
• страница: 1 из 3

1. Определение гидросферы
Гидросфе́ра - водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды. Общий объём воды на планете — около 1 533 000 000 куб км. Масса гидросферы — примерно 1,46·1021 кг. Бо́льшая часть воды сосредоточена в океане, намного меньше — в ледниках, континентальных водоёмах и подземных водах. Солёные океанические воды составляют 96,4 % объёма гидросферы, воды ледников — 1,86 %, подземные воды — 1,68 %, а поверхностные воды суши — немногим более 0,02 %.
2. Структура воды.
Структура воды – это то, как организованы ее молекулы. При изменении структуры воды меняются многие физические параметры, в том числе химический и микробиологический состав. Молекулы H2O, благодаря неравномерно распределенному по их объему электрическому заряду, способны притягиваться друг к другу и образовывать беспорядочные роевые формы и упорядоченные «водяные кристаллы». Связь в таких ассоциатах называется водородной. Она является очень слабой, легко разрушаемой, в отличие от ковалентных связей, например, в структуре минералов или любых химических соединений. Свободные, не связанные в ассоциаты молекулы H2O присутствуют в воде лишь в очень небольшом количестве. В основном же вода – это совокупность беспорядочных роев и «водяных кристаллов», где количество связанных в водородные связи молекул может достигать сотен единиц.
3. Температура максимальной плотности пресной воды.
Максимальная плотность воды наблюдается при +4°C. Этот факт чрезвычайно важен для биосферы. В результате лед образуется на поверхности водоемов, не давая им промерзать до дна, и, тем самым, не давая погибнуть рыбам и прочим представителям водной фауны в зимнее время.
Поверхностное натяжение чистой воды больше, чем у любой другой жидкости, кроме ртути. У абсолютно чистой воды поверхностное натяжение таково, что по ней можно было бы кататься на коньках. Наличие примесей резко снижает величину поверхностного натяжения воды. Вода - единственное вещество на Земле - всегда выступает в трех фазах - жидком, твердом и газообразном.
4. Диаграмма агрегатных состояний.
5. Изменение температуры плавления льда при повышении давления
Подавляющее большинство твердых тел плотнее своих жидкостей. Исключение из этого правила составляет вода. Лед легче воды, и температура плавления льда понижается при возрастании давления. Сжатие способствует образованию более плотного состояния. Если твердое тело плотнее жидкого, то сжатие помогает затвердеванию и мешает плавлению. Но если плавление затрудняется сжатием, то это значит, что вещество остается твердым, тогда как раньше при этой температуре оно уже плавилось бы, т. е. при увеличении давления температура плавления растет. В аномальном случае жидкость плотнее твердого тела, и давление помогает образованию жидкости, т. е. понижает температуру плавления.
6. Число Рейнольдса
ЧР-отношение сил инерции к силам вязкости.Используется в гидродинамике для моделирования условий обтекания потоком различных тел.
Re = ρ·vср·r/μ, где ρ - плотность жидкости;vср - средняя (по сечению трубы) скорость потока; μ - коэффициент вязкости жидкости; r - характерный геометрический размер, в частности, радиус сечения цилиндрической трубы.
7. Гидрологический режим
Гидрологический режим-это закономерные изменения состояния водного объекта во времени (уровня и расхода воды, ледовых явлений и т. д.), обусловленные главным образом климатическими особенностями данного бассейна. Естественный гидрологический режим нередко существенно видоизменяется под воздействием хозяйственной деятельности человека.
8. Гидрология как наука (схема)
Гидроло́гия - наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т. п.).Предмет изучения – все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды.Исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий, проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом, даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках.


21. Задача общей гидрологии
-изучение общих свойств водных объектов суши, законов, управляющих происходящими в них процессами, и общего взаимодействия этих вод с окружающей средой, включая и те изменения, которые происходят под влиянием деятельности.человека.

15.pH
Водоро́дный показа́тель - мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна конц-ии) ионов водорода в растворе, колич-но выраж-ая его кислотность. Равен по модулю и противоположен по знаку десятичному логарифму активности водородных ионов, выраженной в молях на один литр: pH=-lg[H+]. pH измеряется в степенях числа 10. Чем выше концентрация ионов водорода, тем ниже pH. при pH > 7 раствор щелочной (основной); при pH < 7 раствор кислый, или кислотный
9. Изотопный состав воды.
Водород и кислород имеют несколько природных изотопов: протий 1Н (обычный водород), 2Н или Д ("тяжелый" водород или дейтерий), 3Н или Т (радиоактивный, "сверхтяжелый" водород, или тритий) ,( О16, О17 и О18 – соотв-но к 1Н , 2Н и 3Н) Поэтому и сама вода имеет переменный изотопный состав. Природная вода- это смесь вод разного изотопного состава. Наиболее распространена вода, состоящая из изотопов 1Н и О16.
Воду с изотопным составом 1Н2 О16 называют "обычной" водой и обозначают просто Н2О, остальные виды воды называют "тяжелой" водой. Одна из главных причин, приводящих к различию изотопного состава природных вод- процесс испарения. В результате испарения происходит некоторое обогащение воды более тяжелыми изотопами, а в результате конденсации - более лёгкими. Поэтому поверхностные воды, формирующиеся атмосферными осадками, содержат "тяжелого" водорода (3Н) и "тяжелого" кислорода (О18) меньше, чем океанические воды.
10. Зависимость плотности воды от солёности.
Для морской воды чем выше соленость, тем больше плотность воды (рис. 3). Так, при солености 35 % и температуре 0 °С плотность морской воды составляет 1,02813 г/см³. Температура морской воды наибольшей плотности не +4 °С, как у пресной, а отрицательная (-2,47 °С при солености 30 % и -3,52 °С при солености 35 %. Благодаря нарастанию солености плотность воды увеличивается от экватора к тропикам, а в результате понижения температуры — от умеренных широт к Полярным кругам. Зимой происходит опускание полярных вод и их движение в придонных слоях к экватору, поэтому глубинные воды Мирового океана в целом холодные, но обогащенные кислородом.
11.График Хелланд-Хансена
это график зависимости температуры замерзания воды и температуры наибольшей плотности от солености.Увеличение солёности воды приводит к понижению температуры наибольшей плотности. В пресных или солоноватых водах зимой в придонных горизонтах температура воды оказывается выше, чем на поверхности, и, согласно данному графику, всегда выше температуры замерзания.
12. Изменение температуры максимальной плотности при уменьшении солёности
Температура максимальной плотности увеличивается с уменьшением солености от максимального значения 4 С для пресной.воды.
13. Число Фруда
Число Фруда характеризует соотношение между силой инерции и внешней силой, в поле которой происходит движение, действ на элементарный объём жидкости или газа:где v —хар-ый масштаб ск-и, g — уск-е, хар-ее действие внешней силы, L — хар-ый размер области, в которой рассматривается течение. Например, если рассматривается течение жидкости в трубе в поле силы тяжести, то под величиной g понимается ускорение свободного падения, под величиной v — скорость течения, а за L можно принять длину трубы или её диаметр.
14. Закон сохранения тепловой энергии и уравнение теплового баланса


16. Изменение объема воды в диапазоне температур от 0 до4°C.
При повышении температуры плотность воды, как и любого другого вещества, в большей части диапазона изменения температуры уменьшается, что связано с увеличением расстояния между молекулами при росте температуры. Эта закономерность нарушается лишь при плавлении льда и при нагревании воды в диапазоне от 0 до 4°C (точнее 3,98 °C). 1) плотность воды в твердом состоянии (лед) меньше, чем в жидком (вода). 2) в диапазоне темп-ры воды от 0 до 4°C плотность воды с повышением температуры не ум, а ув. Особенности изменения плотности воды связаны с перестройкой молекулярной структуры воды. Эти две «аномалии» воды имеют огромное гидр-ое значение: лед легче воды и поэтому «плавает» на ее поверхности; водоемы обычно не промерзают до дна, так как охлажденная до температуры ниже 4°C пресная вода становится менее плотной и поэтому остается в поверхностном слое.
17. Диаграмма агрегатных состояний воды

18. Расход воды. Определение. Формула. Единицы измерения.
Расход воды (в водотоке) — объём воды, протекающей через поперечное сечение водотока за единицу времени. Измеряется в расходных единицах (м³/с). В промышленности расход воды (жидкости) измеряется расходомерами.В гидрологии используются понятия мак-го, среднегодового, мин-го и др. расходов воды. Наряду с расходом наносов является одним из руслоформирующих факторов. В общем случае методология измерения расхода воды в реках и трубопроводах основана на упрощённой форме уравнение неприрывности, для несжимаемых жидкостей: Q=Aū

; Q— расход воды [м³/c], A-площадь попер-го сечения водотока [м²], ū- ср скорость потока [м/с]
19. Прямая и обратная плотностная стратификация
Вода в озерах и прудах четко делится на три: верхний - эпилимнион, темп. которого испытывает резкие сезонные колебания; переходный, слой температурного скачка, - металимнион, где отмечается резкий перепад темп-р; глубоководный (придонный) – гиполимнион, где темп в течение года изменяется незначительно. Разделение толщи воды по плотности - стратификация вод. Летом наиболее теплые слои воды располагаются у поверхности, а холодные - у дна. Это явление прямой стратификации. Зимой, с понижением температуры, происходит обратная стратификация. Поверхностный слой воды имеет температуру близкую к 0°С. На дне температура около 4°С, что соответствует максимальной ее плотности. Таким образом, с глубиной температура повышается - температурная дихотомия. В результате нарушается вертикальная циркуляция, образуется плотностная стратификация воды, наступает период временного застоя - стагнация. С дальнейшим повышением температуры верхние слои воды становятся все менее плотными и уже не опускаются - наступает летняя стагнация. Осенью поверхностные воды снова охлаждаются до 4°С и опускаются на дно, вызывая вторичное в году перемешивание масс с выравниванием температуры, т. е. наступлением осенней гомотермии. В морской среде также существует термическая стратификация определяемая глубиной. В водоемах существует довольно значительное разнообразие температурных условий. Между верхними слоями воды с выраженными в них сезонными колебаниями температуры и нижними, где тепловой режим постоянен, существует зона температурного скачка, или термоклина. Термоклин резче выражен в теплых морях, где сильнее перепад температуры наружных и глубинных вод.
20. Гидрологическая изменчивость.
Выделяют изменчивость вековую (исчисление веками). Многолетнюю (до десятков лет). Внутрегодовую, или Сезонную (колебания в течении года). Кратковременную (колебания от 3до10 дней). Сутки (суточная изменчивость). Минуты и секунды. Причины вековой и многолетней изменчивости гидрологических характеристик – долгопериодные колебания климата, а также воздействие хоз. деятельности человека. Осн. причины внутригодовых изменений- смена сезонов года, колебаний синоптического масштаба-процессы в атмосфере (перемещение циклонов, антициклонов).Изменчивости суточного масштаба- вращение Земли вокруг оси и сопутствующие ему смена дня и ночи и приливы. Природа колебаний самого малого временного масштаба(минуты, секунды) – волны на поверхности воды,макро- и микротурбулентность в водных потоках.
22. Минерализация и солёность.
МИНЕРАЛИЗАЦИЯ – содержание в воде растворенных неорганических веществ (солей), выраженное в мг/л, г/л, г/дм3. СОЛЕНОСТЬ – содержание в воде растворенных неорганических веществ (солей), выраженное в г/кг, ‰ (промилле). По содержанию солей (минерализации или солёности) природные воды подразделяются на: пресные- менее 1, солоноватые - 1-25, солёные (морской солёности)-25-50, высокосолёные (рассолы)- свыше 50 ‰.В морях солёность воды выше 50‰, как правило, не наблюдается. Все природные воды по преобладающему аниону делят на три класса: гидрокарбонатную, сульфатную и хлоридную; по преобладающему катиону на три группы: кальциевую, магниевую, натриевую.
23. Скорость звука в воде и воздухе (больше, меньше)
В воздухе при нормальных условиях скорость звука составляет 330 м/с. В воде скорость звука составляет 1500 м/с. Каноническая формула скорости распространения звуковых волн в среде: V = √(1/B*ρ), где В - адиабатическая сжимаемость, ρ - плотность. Отсюда видно, что скорость звука увеличивается при росте плотности и сжимаемости .
25. Причины вертикальной расслоенности вод
Галоклин — слой воды, в котором солёность резко изменяется с глубиной. Один из видов хемоклина. Ввиду того, что солёность влияет на плотность воды, галоклин может играть роль в её вертикальной стратификации (расслоении). Повышение солёности на 1 кг/м3 приводит к увеличению плотности морской воды приблизительно на 0,7 кг/м3.В средних широтах превышение испарения над осадками приводит к тому, что поверхностные воды становятся более солёными, чем глубинные. Если их солёность становится достаточно большой, они погружаются вниз (хотя этому препятствует их более высокая температура, снижающая плотность). Таким образом, в этих регионах расслоение воды поддерживается градиентом температуры, а влияние солёности может, наоборот, способствовать перемешиванию слоёв. В более высокоширотных водоёмах поверхностные воды могут быть, наоборот, холоднее глубинных. В таком случае расслоённость воды стабилизируется только ростом солёности с глубиной, и галоклин изолирует поверхностные воды от глубинных. Это способствует появлению льда, а также ограничению выхода углекислого газа в атмосферу.

24. Работа воды (формула)
Вода, перемещаясь вниз на высоту ΔH совершает работу А, равную: A=ρqQΔtΔH (Дж), где ρ-плотность данного вещ-ва, H-высота центра тяжести объёма воды над некоторой плоскостью отсчёта.

26. Методы изучения водных объектов
Во́дный объе́кт — природный или искусственный водоем, водоток, либо иной объект, постоянное или временное сосредоточение вод в котором имеет характерные формы и признаки водного режима.Водными объектами являются моря, океаны, реки, озера, болота, водохранилища, подземные воды, а также воды каналов, прудов и другие места постоянного сосредоточения воды на поверхности суши (например, в виде снежного покрова). Водные объекты составляют основу водных ресурсов. Для изучения водных объектов и их режима применяются гидрологические методы измерения и анализа. Водные объекты в зависимости от особенностей их режима, физико-географических, морфометрических и других особенностей подразделяются на: поверхностные и подземные водные объекты.
27. Классификация подземных вод по залеганию28. Виды подземных вод (по происхождению)
По условиям образования выделяются: 1) инфильтрационные; 2) конденсационные; 3) седиментогенные; 4) магматогенные, или ювенильные; 5) метаморфогенные, или возрожденные. Инфильтрационные подземные воды образуются из наземных вод атмосферного происхождения. Одним из главных видов питания их является инфильтрация, или просачивание в глубь Земли дождевых и талых атмосферных осадков. Конденсационные воды образуются в результате конденсации водяных паров воздуха в порах и трещинах горных пород. Конденсация водяных паров имеет существенное значение для пустынных районов с малым количеством атмосферных осадков, где периодически возникают небольшие тонкие линзы пресных конденсационных вод, налегающих на соленые воды. Седиментогенные подземные воды - это высокоминерализованные (соленые) подземные воды в глубоких слоях осадочных горных пород. Происхождение таких вод, большинство исследователей связывают с захоронением вод морского генезиса, сильно измененных под влиянием давления и температуры. Они могут быть образованы одновременно с морским осадконакоплением, в этом случае их называют сингенетическими. Другой вариант их происхождения может быть связан с проникновением вод морских бассейнов в ранее сформированные породы, также в последующем захороненные новыми отложениями. Такие воды называют эпигенетическими. Седиментогенные воды нередко называют "погребенными", или реликтовыми. Магматогенные подземные воды, образующиеся непосредственно из магмы. Поступление таких вод происходит, с одной стороны, при извержении вулканов, с другой - из магматических тел, расположенных на глубине, в которых первоначально может содержаться до 7-10% воды. В процессе кристаллизации магмы и образования магматических пород вода отжимается, по разломам и тектоническим трещинам поднимается вверх, поступает в земную кору и местами выходит на поверхность. Метаморфогенные подземные воды (возрожденные, или дегидратационные) образуются при метаморфизме минеральных масс, содержащих кристаллизационную воду или газово-жидкие включения. Под влиянием температуры и давления происходят процессы дегидратации.