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1、第三章第三章 海水的物理特性和世界海水的物理特性和世界大洋的层化结构大洋的层化结构一、纯水的物理性质一、纯水的物理性质v分子结构：极性，分子缔合力v溶解力强：水分子有很强的极性v密度变化异常：不遵从“热胀冷缩”。最大密度时温度是4度v沸点和融点、比热、蒸发潜热等热性质比氧的同族化合物高二二 海水的化学性质及盐度海水的化学性质及盐度v组成：组成：11种主要无机盐，占99.99%；混合溶液=淡水+无机盐+有机物+悬浮质+v1盐度：盐度：近似的表示海水的含盐量v（1）1902年，1kg海水中的碳酸盐全部转化为氧化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数v（2）1891年，马赛特
2、发现“海水组成恒定性”，测定出其中某一主要成分的含量，便可推算出海水盐度。海水中含氯最多，采用“氯度”，标准海水v（3 ）电导盐度计：测定盐度和电导比，根据公式推算v2、海水的热力学性质、海水的热力学性质v1)热容、比热容v热容：热容：海水温度升高1K所吸收的热量。（单位：J/K）v比热容：比热容：单位质量海水的热容。单位：J/(Kkg) v定压比热容定压比热容Cp:在一定压力下测定的比热容。v定容比热容定容比热容Cv:在一定体积下测定的比热容。v海水比热容在所有固体和液体物质中是名列前茅的：对气候影响大；温度变化缓慢v2)热膨胀v热膨胀系数:温度升高1K单位体积海水的增量。是T、S、P的函数
3、。v海水的热膨胀系数比纯水的大，且随温度、盐度和压力的增大而增大；v在大气压力下，低温、低盐海水的热膨胀系数为负值，说明当温度升高时海水收缩。由正转负对应的密度最大。v远小于空气的热膨胀系数，温度变化导致密度变化导致海水的运动速度小于大气v3)压缩性绝热变化，位温压缩性绝热变化，位温v压缩系数：压缩系数：单位体积海水，压力增加1Pa体积的负增量。随温度、盐度和压力的增大而减小。v若海水微团在被压缩时，因和周围海水有热量交换而得以维持其水温不变，则称为等温压缩等温压缩。v若海水微团在被压缩过程中，与外界没有热量交换，则称为绝热压缩绝热压缩。v绝热变化绝热变化：绝热提升时，压力减小，体积膨胀，对外
4、做功，消耗内能导致温度降低；绝热下沉时，压力增加，体积减小，对力对海水微团做功，增加其内能使温度增加。v位温位温：某一深度海水绝热上升到海面时温度称该深度海水的位温。比现场温度低v4)蒸发潜热和饱和水气压v比蒸发潜热：比蒸发潜热：使单位质量海水化为同温度的蒸汽所需的热量，以L表示，单位是J/kg或J/g。v饱和水气压：饱和水气压：是指水分子由水面逃出和同时回到水中的过程达到动态平衡时，水面上水汽所具有的压力。v盐度的存在，单位面积水分子数目少，饱和水汽压降低，限制了海水的蒸发，因蒸发而损失的水量和热量相对减少v5)热传导v热传导：相邻海水温度不同时，热量由高温处向低温处转移。v分子热传导：分子
5、热传导：由分子的随机运动引起的热传导，主要与海水的性质有关。v涡动热传导：涡动热传导：由海水块体的随机运动所引起，主要和海水的运动状况有关。v6)沸点升高、冰点降低v海水的沸点和冰点与盐度有关，即随着盐度的增大，沸点升高而冰点下降。三海水的力学性质v1)粘滞性：粘滞性：v当相邻两层海水作相对运动时，由于水分子的不规则运动或者海水块体的随机运动(湍流)，在两层海水之间便有动量传递，从而产生切应力。v2)渗透压：渗透压：v在海水与淡水之间放置一个半渗透膜，水分子可以透过，但盐分子不能透过。那么，淡水一侧的水会慢慢地渗向海水一侧，使海水一侧的压力增大，直至达到平衡状态。此时膜两边的压力差，称为渗透压
6、。v3)表面张力：表面张力：液体的自由面上，由于分子之间的吸引力所形成的合力使自由表面趋向最小。四四 海冰海冰v海冰：海水冻结形成的冰，广义的包括：大陆冰川，河流及湖泊滑入海中的淡水冰。v1、海冰的影响：港口，航运，海上矿藏油气开发，海洋水文现象v2、结冰条件：冰点温度，结晶核v3、结冰过程：v盐度低于24.695时，与淡水结冰相同v盐度大于24.695时，结冰前一直对流混合，然后混合层都达冰点时一起结冰v3、海冰分类v初生冰 尼罗冰 饼状冰 初期冰 一年冰 老年冰v固定冰 流冰v开阔水面 无冰区 稀疏流冰 密集流冰v4、海冰的分布：v格陵兰岛是北半球主要冰山发源地v南极大陆是世界上最大的天然
7、冰v5、海冰漂流的影响因素：风，海流v6、海冰物理性质v6.1盐度：1kg海冰融化后海水的盐度。v决定盐度高低的因素：冻结前海水的盐度、冻结的速度和冰龄等因素。v6.2密度：与S有关，与冰内的气泡有关。浮在海面上v6.3比热：比纯水冰大，且随盐度增高而增大。因内含气泡，受温度的影响大，随温度降低而降低。v6.4热传导系数：比纯水冰小，受气泡影响，海水天然保温层。v6.5热膨胀系数：低盐海水：随温度降低，开始膨胀然后收缩；高盐海水：随温度降低，始终膨胀v6.6抗压强度：约为醇水冰的3/4v6.7对太阳辐射的反射率：比海水大近10倍 四四 世界大洋的热量世界大洋的热量v4.1海面热收支v（一）、通
8、过海面进入海洋的太阳辐射Qsv总辐射能=直达辐射+散射辐射v影响因素：影响因素：太阳高度，大气透明度，天空中的云量、云状v特点：特点：v接收的太阳辐射，低纬度大于高纬度；中午前后大于早晚v北半球水温南北方向的梯度冬季大于夏季v月辐射总量的最大值出现在副热带海域v（二）、海面有效回辐射v1、定义：海面向大气的长波辐射与大气向海洋的长波辐射之差。v2、影响因素：海面水温，空气中的湿度，云量、云状v3、分布：v表面水温和海洋上层的相对湿度的日变化和年度变化相对较小，故随纬度及季节变化小。v（三）、蒸发潜热（三）、蒸发潜热Qev1、蒸发耗热：海面蒸发，热量进入大气，大气水汽凝结，热量留在大气v2、影响
9、因素：水汽温差，大气中水汽垂直分布，风速v3、分布及变化：v(a)经向（南北）：v赤道蒸发量小（相对湿度大，风速小）；高纬度海区小（温度低，水汽含量少）；副热带和信风带海区大气流下沉，空气干燥，气温高，风大，蒸发量大v(b)季节变化：v冬季最强（风速大，水汽压差大，水温高于气温，空气层结不稳）v（四）、感热交换Qh(exchange)v1、海气温度不等，通过热传导也有热量传递。v2、有两个影响因素：海面风速和海气温差。v3、分布：寒暖流区较强v4、季节变化：冬季强，夏季较小v（五）、世界大洋海面年平均热收支随纬度变化五五 海洋中的水量平衡海洋中的水量平衡v一、影响因子：v1、蒸发：v热量、水量消耗的过程。44万立方千米。124126cm/av2、降水：41万立方千米,113.7cm/a。各大洋分布不均匀。与大气环流有关。v3、大陆径流、地下水：2.92万km3,大西洋最多，亚马逊(第一径流)，密西西比(第二大河)，刚果(第二大径流)，全部注入大西洋，可使海面上升23cm/a.印度洋次之，太平洋最少。长江(第三径流)只及亚马逊18.9%。全部注入，使太平洋海面上升7cm/a。v4、结冰与融冰:局地影响v5、海流:整个大洋是可逆的，局部海区有影响
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