Плотность воды пресной и соленой: Калькулятор расчета плотности пресной и соленой воды онлайн

Содержание

Калькулятор расчета плотности пресной и соленой воды онлайн

Плотность воды — величина, которая определяется как отношение массы жидкости к ее объему. В зависимости от состава воды ее плотность может значительно различаться.

Морская вода

Морская вода содержит в своем составе разные минералы, в том числе магний, марганец, золото, медь и даже уран. Но не только сама вода отличается таким минерализованным составом. Морские жители — это основной источник минералов для воды. Ламинарии накапливают йод, моллюски — медь, радиолярии — стронций, асцидии — ванадий, а медузы — олово, цинк и свинец. В результате разложения подводных жителей морская вода получает минералы, которые затем накапливают новые поколения ламинарий или радиолярий. Такой дикий минеральный состав делает морскую воду непригодной для питья, ведь для выведения химических элементов из организма потребуется больше воды, чем ее выпитое количество.

Соленость

Если попробовать морскую воду на вкус, то она кажется горько-соленой. На 1 литр морской воды приходится в среднем 25 грамм хлорида натрия, а горечь ей придают 3,8 г хлористого магния и 1,7 г сернокислого магния. В целом в морской воде содержится около 35 г различных солей, благодаря чему ее плотность всегда выше, чем у пресной. Соленость воды выражается в промилле. Фраза «соленость 16 ‰» эквивалентна записи «соленость 16 PSU» или «соленость 1,6%». Это означает, что в одном литре жидкости содержится 16 грамм солей.

Средняя соленость морских вод колеблется от 7 PSU для Балтийского моря до 40 PSU для Красного моря. Мертвое море стоит особняком, так как его соленость зашкаливает и составляет в среднем 265 PSU. Благодаря высокому содержанию солей воды Мертвого моря характеризуются плотностью на уровне 1,3 кг/м³.

Плотность

В целом литр морской воды содержит 2 столовые ложки солей. Благодаря этому плотность такой жидкости всегда больше пресной и в среднем составляет 1,025 грамм на кубический сантиметр. На плотность воды влияет не только состав, но и температура.

При охлаждении морская вода сжимается, и ее плотность увеличивается.

Изменчивая плотность воды оказывает большое влияние не только на подводную жизнь, но и на морские перевозки. При переходе кораблей из океанических вод в пресные реки или переходе из тропических вод в холодные воды Атлантики, осадка судна может изменяться до 30 см, что является большой проблемой для судов, заходящих в порт. На современных грузовых судах на корпусе выполняются отметки осадки судна, которая зависит от температуры и солености воды. При прочих равных такие отметки позволяют легко определить, насколько изменилась плотность морской воды.

Пресная вода

В отличие от морской воды, пресная в своем составе практически не имеет примесей, и содержание солей в такой жидкости не превышает 0,1%. Пресная вода занимает всего 3% от общего объема воды на планете и содержится в ледниках, айсбергах, реках, подземных водах, пресных озерах и даже облаках. В целом подавляющая часть пресной воды существует на Земле в виде льда.

Интересно, что пресные айсберги курсируют по соленому океану, и возникает вопрос, как они туда попадают? Все дело в том, что морская вода испаряется, при этом теряя все соли и преснея, и скапливается в виде облаков. После этого пресная вода выпадает в виде осадков, а снег уплотняется под собственным весом и образует ледник. Айсберги — не что иное, как отколовшиеся куски ледника. Более интересно то, что когда морская вода замерзает, а это происходит при температуре минус 2 градуса, то в ней образуются тонкие ледяные кристаллы, не содержащие соль. Если выбрать эти кристаллы из океанской воды и растопить, то можно получить чистую пресную воду.

Плотность пресной воды

Плотность пресной воды зависит только от температуры. При нуле градусов по Цельсию плотность пресного льда составляет 999,8000 кг/м3, а при 100 градусов плотность пара снижается до 958,4000 кг/м3. Это табличные значения, полученные в идеальных условиях. Для определения плотности речных или озерных вод, ученые используют стандарты IPTS-68 и ITS-90. Шкала температур ITS-90 пришла на смену IPTS-68 в 1990 году в связи с пересчетом ключевых точек замерзания пресных вод. Плотность пресной воды по разным стандартам легко выражается одна через другую по формуле:

IPTS-68 = 1,00024 × ITS-90

Разница небольшая, но именно ITS-90 используется в современных гидрологических расчетах.

Калькулятор плотности воды

Наша программа позволяет определить плотность пресной воды в зависимости от ее температуры тремя способами:

  • найти табличное значение;
  • рассчитать по формуле, использующей стандарт IPTS-68;
  • вычислить по формуле ITS-90.

Температуру в калькуляторе вы можете задать в Кельвинах, Цельсиях или градусах Фаренгейта.

Плотность соленой воды зависит и от температуры, и от ее солености, которая в нашем калькуляторе указывается в PSU (Practical Salinity Units), что идентично понятию промилле. Рассмотрим пример.

Вычисление плотности при помощи калькулятора

Давайте вычислим плотность питьевой дистиллированной воды при комнатной температуре 20 градусов по шкале Цельсия. Для определения плотности требуется выбрать шкалу температуры и метод вычисления. Используем все три метода и получим:

  • табличное значение — 998,2000 кг/м3;
  • стандарт IPTS-68 — 997,9355 кг/м3;
  • стандарт ITS-90 — 997,6699 кг/м3.

Как видите, различия минимальны, но при точных расчетах неверный выбор значения может привести к ошибкам.

Теперь подсчитаем плотность воды Красного моря, соленость которого составляет 40 PSU при температуре 30 градусов Цельсия. Введите эти данные в соответствующие ячейки и вычислите результат: 1 028,5825 кг/м3.

Заключение

Плотность воды — важный параметр, который используется в химии, физике, гидрологии и мореплавании. Используйте наш калькулятор для быстрого вычисления плотности воды в зависимости от ее температуры и солености.

Плотность морской воды в зависимости от температуры и солености. Соленость 32, 35, 38 o/oo. Температура 0,14, 28 °C. Условная плотность морской воды σ





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva. ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Рабочие среды / / Морская вода  / / Плотность морской воды в зависимости от температуры и солености. Соленость 32, 35, 38 o/oo. Температура 0,14, 28 °C. Условная плотность морской воды σ

Поделиться:   

Плотность морской воды в зависимости от температуры и солености. Соленость 32, 35, 38

o/oo. Температура 0,14, 28 °C. Условная плотность морской воды σ

Таблица 1: Плотность океанической (морской) воды в кг/м3 Соленость воды в океанах и морях варьируется от 30 до 50 промилле (тысячных частей, pptw), в среднем 35 pptw = 35 г растворенной соли/кг соленой воды =35 pptw =35 o/oo=3. 5 %=35,000 ppmw
Т, °C Соленость, S, o/oo
32 35 38
0°C 1025,71 1028,13
14°C 1023,90 1026,21
28°C 1020,17 1022,41 1024,67
  • Характерные для поверхности моря (океана) значения плотности, зависящие от температуры находятся в диапазоне от 0,9960 до 1,0283 т/м3 = г/см3
  • Известные для океана значения плотности, зависящие от температуры и давления находятся в диапазоне от 0,9960 до 1,0757 т/м3 = г/см3

Таблица 2: Условная плотность океанической (морской) воды σ в кг/м3
  • Условная плотность морской воды σ это:
    • (Pморской воды/Pпресной воды-1)*1000
    • где Рпресной воды
      = 1 кг/м3 (плотность при 4°C и атмосферном давлении)
Т, °C Соленость, S, o/oo
32 35 38
0°C 25,71 28,13
14°C 23,90 26,21
28°C 20,17 22,41 24,67

Справочник «Физические величины».

-Энергоатомиздат 1991 г. / Раздел «Физика земли» — И.А. Маслов

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса.
Free xml sitemap generator

Влияние плотности воды на осадку судна – Балтийский Ллойд

С изменением плотности воды, осадка судна изменяется. При этом с увеличением плотности воды осадка судна уменьшается и, наоборот, с уменьшением плотности осадка увеличивается. Изменение осадки судна от изменения плотности воды можно вычислить по формуле:

Величина, на которую уменьшается осадка судна при переходе из пресной воды в морскую воду с плотностью 1,025 т/м³, называется поправкой на пресную воду, и, как правило, измеряется в миллиметрах. Для каждого судна данная поправка указывается в Судовом свидетельстве о грузовой марке.

Грузовая марка, нанесенная на обоих бортах судна, показывает, какой   минимальный   надводный борт может иметь судно в морской воде с плотностью 1,025 т/м³. Когда судно грузится в порту с пресной водой, то грузовая марка может быть утоплена на величину равную поправке на пресную воду.   При переходе в морскую воду с плотностью 1,025 т/м³ осадка судна уменьшится на величину этой поправки, и судно будет иметь осадку по грузовую марку.

При погрузке в порту, где плотность воды более 1.000 т/м³, но менее чем 1,025 т/м³. величина, на которую может быть утоплена грузовая марка называется поправкой к осадке на плотность воды (по-английски, Dock Water Allowance) и может быть рассчитана по формуле:

Поправка к осадке, рассчитанная по приведенной выше формуле, получается в сантиметрах.

Пример: Осадка судна по грузовую марку 6,25 м. Поправка на пресную воду составляет 255 мм. Плотность воды у причала 1,009 т/м³. Рассчитать, на какую величину может быть увеличена осадка с тем, чтобы с переходом в воду с плотностью 1,025 т/м³. судно имело осадку по грузовую марку.

Порядок вычислений:

1. Вычисляем, на сколько сантиметров может быть утоплена грузовая марка:

 Грузовая марка может быть утоплена на 16 сантиметров.

2. Вычисляем среднюю осадку, на которую может быть погружено судно:

При определении весового водоизмещения судна по осадкам, если фактическая плотность воды, в которой находится судно, отличается от плотности воды, для которой рассчитаны грузовая шкала или гидростатические кривые, то поправку к водоизмещению на плотность воды находят по формуле:

Следует отметить, что при понижении или повышении температуры воды, ее плотность изменяется. Следовательно, если судно находится в пресной воде, то необходимо принимать во внимание ее температуру, так как при высокой температуре пресной воды ее плотность ниже 1,000 т/м³. Если этого не учитывать в расчетах, то разница между истинным и рассчитанным водоизмещением может быть весьма значительной.

Таблица плотности пресной воды при различных температурах:

t°C ρ, т/м³ t°C ρ, т/м³ t°C ρ, т/м³
0 0,99987 12 0,99952 24 0,99732
1 0,99993 13 0,99940 25 0,99707
2 0,99997 14 0,99927 26 0,99681
3 0,99999 15 0,99913 27 0,99654
4 1,00000 16 0,99897 28 0,99626
5 0,99999 17 0,99880 29 0,99597
6 0,99997 18 0,99862 30 0,99537
7 0,99993 19 0,99843 31 0,99537
8 0,99988 20 0,99823 32 0,99505
9 0,99981 21 0,99802 33 0,99472
10 0,99973 22 0,99780 34 0,99440
11 0,99963 23 0,99757 35 0,99406

 

Когда судно находится в морской воде, то поправку на температуру забортной воды не учитывают и необходимо руководствоваться только показаниями ареометра.

Ареометр (Densimeter) — это прибор для измерения плотности жидкости. Современные ареометры, как правило, стеклянные. Шкала измерения градуируется в кг/м³. Значение плотности жидкости считывают по делению шкалы, находящемуся на одном уровне с мениском жидкости, как указано на рисунке 1.

Для измерения используют емкость диаметром не менее 50 мм. Пробы забортной воды необходимо брать с обоих бортов в районе миделя с глубины равной половине осадки судна, как можно быстрее после снятия осадок. 

Определение плотности воды при помощи ареометра.

Необходимо отметить, что таким же ареометром измеряют плотность воды в балластных танках, когда определяют количество груза по осадкам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эта тема подробно рассмотрена в книгах серии «Морская практика»: «Расчет массы груза по осадкам» и «Расчет посадки и дифферента грузовых судов».

Вышло второе издание обеих книг, в том числе и в формате электронных книг. Теперь книги доступны для чтения на портативных электронных устройствах, например, на электронных книгах, планшетах, трансформерах, ноутбуках и даже на смартфонах.

Обе книги находятся в разделе Учебная литература.


Автор капитан В.Н. Филимонов

#химия | Соленая и плотная вода

Сегодня мы поговорим об океанской воде, узнаем о солености воды и ее плотности. И, разумеется, о том, как два этих свойства воды связаны между собой. Немного пищевого красителя — и эксперимент станет наглядным. Ну что, знакомимся с еще одним способом сделать воду тяжелее?



Ресурс Fizzics Education знакомит взрослых и детей со свойствами соленой воды и с тем способом, при помощи которого каждый может своими глазами отличить соленую воду от пресной.

Компоненты и оборудование


1 чистый 5-литровый пластиковый контейнер с крышкой. Подойдет и дешевый из магазина «Все по…»; 2 литровые мерные кружки, заполненные водой; красный и синий пищевые красители; пластилин для детского творчества; соль и мерная ложка.

Ход эксперимента

1. Добавьте 4 кристаллика синего пищевого красителя в одну из мерных кружек с водой и столько же красного — в другую. Будьте аккуратны, если красителя будет слишком много, то вы можете не увидеть результат, поскольку темные тона сольются между собой.

2. В синий раствор добавьте 12 столовых ложек соли. Тщательно перемешайте до полного растворения всех кристаллов соли.

3. Разрежьте крышку контейнера на две половинки. Одну из этих половинок вам нужно будет вставить вертикально в центр контейнера. Если вам жалко крышки, то используйте в качестве разделителя плотный картон.

4. Вставьте крышку в качестве разделителя и при помощи пластилина заделайте все щели. Дайте конструкции немного времени, чтобы пластилин слегка подсох.

5. Аккуратно влейте синюю жидкость в одну половину контейнера, а красную — в другую. Вливайте жидкости одновременно, не допуская того, чтобы в одной из половин контейнера было больше воды, чем в другой. Давление воды может разрушить хрупкую конструкцию, удерживающую сделанный из крышки разделитель. Если все у вас получилось правильно, то перед вами контейнер, каждая из половинок которого заполнена жидкостью, обладающей своим цветом.

6. Одним резким движением извлеките крышку. Два раствора начнут смешиваться. Если вы все сделали правильно, то вы обнаружите, что синий соляной раствор окажется нижним слоем, под окрашенной красным красителем водой.

Пояснение

Если говорить простым языком, то плотность — это объем вещества, занимающий некое пространство, что есть отношение массы вещества к его объему. При добавлении соли, вода становится более плотной. По этой причине, при соединении жидкостей она оказывается под пресной водой. В среднем морская вода содержит 35 грамм соли на один литр. Сформированные в полярных морях воды перемещаются к экватору и занимают позицию у дна экваториальных океанов, в то время как теплые экваториальные воды находятся ближе к морской поверхности. Поэтому температура поверхностных вод всегда значительно выше, чем температура вод глубинных.

Циркуляция вод в Мировом океане играет очень важную для нашей планеты роль. Перемещение к экватору холодных полярных вод обогащают экваториальные воды питательными веществами. Благодаря этому природному явлению процветает австралийское рыболовство. Ведь пища рыб содержит больше питательных веществ.

Баланс веществ в океанических водах крайне важен для их флоры и фауны. И для человека в конечном счете — тоже. Морепродукты составляют значительную часть человеческого рациона. А с распространением моды на японскую кухню, многие просто не мыслят себе питания, которое не включало бы в себя рыбные блюда.

Какие способы применения пищевого красителя, кроме вышеперечисленных, известны вам? Нравятся ли вам ванны с морской солью или вы предпочитаете им традиционный душ?

Загадка соленой воды

Загадка соленой воды

Мельникова  М.И. 1

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Омутинская средняя общеобразовательная школа №1

Фатюшина  Л. П. 1

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Омутинская средняя общеобразовательная школа №1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение.

Летом мы с родителями ездили купаться на соленый источник, и я заметила, что вода там отличается от воды в реке и плавать там на много легче. Зато на вкус эта вода соленая как в море. Кстати плавать я научилась тоже, когда была на море. Это наблюдение позволило мне провести ряд исследований.

Я сформулировала цель: изучить, как изменяются свойства воды в зависимости от её солености.

Для достижения этой цели, я решала следующие задачи:

Провести сравнительный анализ пресной и соленой воды;

Выяснить, как соль изменяет свойства воды;

Узнать, почему в морской воде плавать легче.

Изучить, почему в морях вода соленая.

Выяснить, где можно использовать соль.

Предметом исследования стала соленая вода.

Объектом – свойства соленой воды.

Я предположила, что свойства соленой и пресной воды будут значительно отличаться. Это стало гипотезой моей работы.

Глава 1. Сравнительный анализ пресной и соленой воды.

Изучив материал по данной теме, я решила провести следующие опыты.

Для начала я получила маленькое домашнее море. Налив в миску воды я добавила в неё соль. Я добавляла соль столовой ложкой и заметила, что сначала соль растворяется хорошо и быстро, но чем больше я добавляла соли, тем хуже она растворялась и вскоре не стала растворяться совсем.

Опыт 1. Определение скорости закипания воды в зависимости от её солености.

Мы поставила на огонь две одинаковые кастрюльки, добавили в одну из них пресную воду, а в другую, соленую воду из «моего моря». Через некоторое время заметили, что быстрее закипает пресная вода.

Рис. 1 Сравнение скорости закипания пресной и соленой воды.

Это объясняется тем, что для нагрева соленой воды до температуры кипения потребуется больше тепла, чем для чистой воды. Быстрее закипит пресная вода. Таким образом, мы видим, что соль изменила свойства воды.

Опыт 2. Определение зависимости скорости приготовления пищи от солености.

Я поместила в обе кастрюли по маленькой картофелине и обнаружила, что в соленой воде картофель сварился быстрее.

Рис. 2 Влияние солености на скорость приготовление пищи.

Это объясняется тем, что соленая вода обеспечивает более высокую температуру, за счет этого быстрее готовится пища.

Опыт 3. Определение скорости замерзания воды в зависимости от её солености.

В два пластиковых стакана мы налили воду (пресную и соленую). Оба стакана поместили в морозильную камеру, проводили наблюдения. В результате установили, что соленая вода застывает дольше.

Рис.3 Определение скорости замерзания воды в зависимости от её солености.

Еще одна интересная особенность связана с таянием льда из пресной и соленой воды.

Замороженные стаканчики мы поместили в одинаковые условия для размораживания, и оказалось, что соленый лед растаял быстрее.

Рис.4 Определение скорости таяния льда из пресной и соленой воды.

Соль — снижает температуру замерзания воды, мешая её молекулам соединяться и образовывать кристаллы льда. Всем известно, что пресная вода замерзает при 0, а морская вода при -2 градусах Цельсия.

Думаю, что все видели – в гололед посыпают дорогу солью и лед тает даже при отрицательной температуре. Это происходит по тому, что в получившейся смеси соли и льда, лед начинает плавиться, а температура замерзания этой смеси гораздо ниже.

Опыт 4. Получение пресной воды из соленой.

Нальем в небольшой тазик немного воды и растворим в ней несколько ложек соли. На дно поставим чашку, сверху натянем пленку, а на пленку положим камешек, так, чтобы получилось небольшое углубление, но пленка не касалась чашки. Поставим это приспособление на солнце.

Рис. 5 Получение пресной воды из соленой.

Вода в тазике начнет нагреваться и испаряться. Однако пленка будет задерживать ее, и чистая питьевая вода по капелькам осядет в чашку. Соль не испаряется – она так и остается на дне тазика.

Глава 2. Почему вода в морях соленая.

В одной норвежской сказке рассказывается о том, что однажды моряк украл волшебную мельницу, которая могла намолоть все, что пожелаешь. Он взял ее в море на свой корабль и потребовал от мельницы намолоть соли.Когда соли было достаточно, он приказал мельнице остановиться, но не знал волшебных слов. Вскоре соли стало так много, что корабль и мельница опустились на дно моря, а мельница все продолжала молоть соль. Она продолжает молоть ее до сих пор, поэтому море такое соленое…

Хорошо, если бы соленость морской воды объяснялась бы так просто, как в этой норвежской сказке.Но у ученых до сих пор нет единого мнения, почему, же вода в морях и океанах соленая.

Ученые предполагают, что миллионы лет назад, вся вода на нашей планете была пресная, так как она образовалась из пара. Почему же сейчас вода в морях соленая?

Оказывается капельки воды, когда бегут к морю вымывают соль из горных пород и несут её в моря. Реки стремятся к морю, так как уровень морей и океанов всегда ниже уровня суши. И путь воды всегда идет под уклон. И подземные ручьи тоже несут соли, которые вымывают из почвы.

Мы проделали следующий эксперимент: взяли кусочек глины, добавила в него немного земли и песка, а так же порошок пищевого красителя. Слепили из этой массы небольшую чашечку, налили туда немного воды.

Рис. 6 Опыт показывающий как вода вымывает из почвы минералы.

Так и морская вода, как гигантские чаши, заполняет огромные углубления и впадины в земле. Потом осторожно покачали чашку, как будто море разволновалось. И увидели, что на дне чашки появилась грязь и песок, а вода стала синей.

Это вода вымывает со стенок и со дна чашки грязь, песок и синий краситель. Таким же образом различные вещества попадают в морскую воду со дна и берегов морей.

Глава 3. Почему в морской воде легче плавать.

Вернемся к моему наблюдению о том, что плавать легче в морской воде. Попробуем доказать это экспериментально. В два стакана наливаем пресную и соленую воду, опускаем вареное яйцо. В пресной воде оно опускается на дно, а в соленой всплывает. Попробуем переложить яйца, результат тот же самый.

Рис 7. Способность соленой воды удерживать предметы.

Соль повышает плотность воды. Чем больше соли в воде, тем сложнее в ней утонуть. В знаменитом Мёртвом море вода настолько солёная, что человек без всяких усилий может лежать на её поверхности, не боясь утонуть.

Глава 4. Использование морской соли.

Целебная сила моря известна с глубокой древности. Еще Гиппократ в 4 веке до н.э. говорил о лечебных свойствах морской воды. Соленая вода улучшает эластичность кожи, обладает антисептическим, противовоспалительным и болеутоляющим свойством, снимает стрессы и повышает жизненный тонус. Благотворно влияет на сердечнососудистую систему, помогает при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, радикулитах, полиартритах, улучшает обменные процессы в организме.

В морской соли содержится огромное количество необходимых для здоровья микроэлементов.

Калий и натрий участвуют в регулировании питания и очистки клетки.

Кальций принимает участие в свертывании крови, формирует клеточные оболочки.

Магний антистрессовый минерал, обладает антиаллергическим действием, недостаток магния ускоряет процесс старения.

Бром успокаивает нервную систему.

Йод регулирует гормональный обмен.

Хлор участвует в образовании желудочного сока и плазмы крови.

Марганец участвует в формировании костной ткани и укрепляет иммунную систему.

Цинк участвует в формировании иммунитета.

Железо участвует в транспортировке кислорода и процессе образования эритроцитов.

Селен предотвращает онкологические заболевания.

Медь препятствует развитию анемии.

Кремний придает эластичность сосудам и укрепляет ткани.

Без соли наша пища пресная и невкусная. Хотя соль и нужна нам в небольшом количестве, но и без неё невозможно нормальное функционирование нашего организма.

В древность соль очень ценилась, а в средние века цена соли была настолько высока, что она играла роль денег. Налоги уплачивались не только хлебом, яйцами, курами, поросятами, но также и солью. Торговые сборы уплачивали солью и перцем, который привозился с Востока и тоже был в большой цене. Наемным дружинникам не всегда выплачивали жалованье металлическими деньгами. Бывали случаи, что рыцари-крестоносцы получали вместо денег плату солью и перцем.

Глава 5. Соль в изобразительном искусстве.

Помимо всего перечисленного, соль имеет еще одно интересное применение. Из соли можно приготовить тесто для лепки. В настоящее время существует целое направление рукоделия – биокерамика, или иначе, лепка из соленого теста. Я нашла и попробовала несколько рецептов соленого теста и выбрала самый лучший. Вот лучшие рецепты соленого теста для лепки декоративных изделий:

Рецепт 1.

Для простых фигурок:

200 г муки, 200 г соли 125 мл воды.

Рецепт 2.

Нежное соленое тесто для филигранной обработки (небольшие детали и изделия до 300-400 г): 200 г муки, 200 г соли, 100 г картофельного крахмала, 150 мл воды.

Рецепт 3.

Твердое соленое тесто для грубых фигурок:

200 г муки, 400 г соли, 125 мл воды

Рецепт 4.

Классический рецепт:

1) 150 гр воды + 1 ст.л. обойного простого клея смешать, дать клею хорошенько раствориться;

2) 200 гр муки + 200 гр тонкой соли + 2 ст.л.(с верхом) картофельного крахмала смешать отдельно;

3) все соединить + 2 ст.л. раст. масла.

Рецепт 7.

Для больших моделей ( вроде тарелок или керамических плиток):

200 гр муки, 400 гр соли, 125 мл воды, 2 ложки обойного клея

Рецепт 8.

Для особо прочных изделий.

САМЫЙ ЛУЧШИЙ РЕЦЕПТ!!! С изделием не будет никаких проблем вообще! Это рецепт мастера с Арбата (подробностей к сожалению не знаю).

Вместо воды и клея добавить бустилат (он жидкий).1 чашка мелкой соли, 1 чашка муки — перемешать. Добавлять бустилат, пока не вымесится тесто! Никакой воды и никакого добавления муки в процессе вымешивания!

С применением бустилата, игрушки не сыреют, не деформируются при обжиге, не разбиваются при падении — становятся каменными! Сушить на очень маленьком огне в полуоткрытой духовке.

Выводы.

Соль значительно изменяет свойства воды, так:

Пресная вода закипает быстрее, зато в соленой воде пища готовится быстрее;

Пресная вода замерзает быстрее и образует прочный лёд, соль же мешает замерзать воде, лёд из соленой воды рыхлый и быстро тает;

Плотность соленой воды выше, поэтому она легко удерживает предметы.

Из соленой воды можно получить пресную, нагревая её, и конденсируя пар, мы получим пресную воду, а соль останется в осадке.

Вымывая из почвы минералы, вода становится соленой, но это лишь одна из гипотез, которую я смогла доказать.

Солёная морская вода обладает целебными свойствами.

Соль издавна ценилась людьми, и, даже, в одно время заменяла людям деньги.

В настоящее время существует целое направление рукоделия – биокерамика, или иначе, лепка из соленого теста.

Без соли что без воли: жизни не проживешь!

Литература.

1. Детский журнал. Истории об окружающем мире для детей. Приключения Капельки. Редактор Ю.А.Майоров. №8 2010.

2. Журнал. Планета Земля. № 3 2008. Статья. Соленость моря. Что это такое? Доктор географических наук Д.Я.Фащук.

3. Журнал. Мир вокруг нас. № 5 2006. Статья. Удивительные свойства воды. В.Головнер, М.Аромштам.

4. Толковый словарь русского языка/ Сост.М.С. Лапатухин, Е.В.Скорлуповская, Г.П.Снетова; Под ред. Ф.П.Филина. – М.: Просвещение, 1997.

5. Энциклопедия для любознательных. Отчего и почему? Редактор Т.Фролова. М.: Махаон, 2008.

6. Почемучка 2009.Познавательные опыты для детей.

7. Сборник. Сказки народов мира. 1988. Норвежская сказка. Почему вода в море соленая?

8. Сборник стихов. Море. Стих. Почему вода в море соленая?

9.Журнал. Вокруг света. №7 1999. Статья. Почему вода в море соленая – две гипотезы.

10.Журнал. Вокруг света. №3 1997. Статья. Соленая и пресная вода.

11. Газета. Здоровый образ жизни. №4 2010. Полезные свойства соленой воды.

Приложение I. Использование соли в косметологии.

Маски для лица на основе соляных кристаллов.

Если на лице в виде снижения упругости тканей и ухудшения цвета лица появились следы недосыпа, постоянных стрессов и загазованности окружающей среды, может помочь маска на основе морской соли, подобранная по типу кожи. Подобный метод ухода поможет избавиться от отечности за счет выведения лишней жидкости, укрепит овал лица и разгладит мелкие морщинки, ускорив выработку коллагена. Рецепт зависит от типа эпидермиса и его текущего состояния. Особенность масок в том, что соль должна полностью раствориться в контактной среде до нанесения на лицо.

Для увядающей кожи идеально подойдет соляная маска с медом или жирными сливками. Она напитает и увлажнит ткани, восстановит утраченную упругость, разгладит складочки. Если добавить немного масла лаванды или розы, состав успокоит кожный покров.

Для жирной и проблемной кожи лучше всего использовать содовую маску с морской солью. Продукт обладает очищающим и противовоспалительным эффектом, борется с раздражениями и частыми высыпаниями.

Для ухода за нормальной и сухой кожей нужно растворить морскую соль в растительном масле. Такая нехитрая смесь восстановит водный баланс, избавит от шелушения и зуда. Многокомпонентные соляные маски эффективно борются с большинством кожных дефектов. Они помогут избавиться от комедонов, угревой болезни, склонности к воспалениям и снижению тонуса тканей. Частота применения продуктов зависит от особенностей кожи и личных предпочтений. В среднем манипуляции осуществляются 1-2 раза в неделю.

Приложение II. Очищение кожи с помощью соляных скрабов.

Практически все женщины регулярно используют скраб для лица. Морская соль и здесь может пригодиться.

Вместо того чтобы очищать кожу сомнительной химией, лучше попробовать один из простых, но эффективных составов на основе соли. Предварительно измельченный компонент можно просто добавить в любимую пенку или гель для умывания. Еще лучше – самостоятельно приготовить состав на основе кефира, молока, измельченного фрукта или травяного отвара.

Применение подобного скраба позволяет мягко отполировать кожу, снять ороговевшие чешуйки, напитать ткани, придать им мягкость. Регулярное очищение натуральными продуктами снижает риск появления угрей, комедонов, раздражений и воспалений. В результате насыщения эпидермиса витаминами и минералами происходит нормализация цвета лица.

Скрабы можно применять ежедневно, особенно если они обеспечивают желаемый результат. Часто менять привычные составы не стоит, это может привести к снижению их эффективности.

Приложение III. Морская соль как средство для умывания.

Очень часто женщины сталкиваются с проблемой подбора качественного средства для обычного ежедневного умывания. Простая вода не обеспечивает нужной степени очищения, мыло сушит кожу, пенки и гели оставляют чувство стянутости. Если есть подобная сложность, стоит попробовать соляное жидкое мыло.

Процесс приготовления состава очень прост. На крупной терке натирается кусок любого косметического мыла и растворяется на слабом огне. В состав вводят немного буры (ее покупают в аптеке), пару столовых ложек морской соли, несколько капель любимого эфирного масла. Все взбивают миксером – средство готово.

Умывание подобным продуктом проводится по типу использования пенки, но без последствий в виде зуда, стянутости и сухости.

Морская соль в домашней косметологии незаменима. Любой продукт на ее основе обеспечивает положительный результат уже после первого применения.

Приложение IV. Биокерамика.

Биокерамика – второе название разнообразных поделок из соленого теста. Почему «био»? Потому что в состав смеси входят только натуральные вещества. Этот вид творчества относится к простым и сравнительно недорогим видам домашнего ремесла.

Инструменты и материалы для биокерамики

Чтобы придать биомассе фактурности, можно использовать не только стеки для работы с пластилином или полимерной глиной, но и многие приборы из кухонной утвари (вилку, нож, чесночницу), а также трубочки разных диаметров. Раскатывать соленое тесто лучше пластиковой скалкой, валиком или бутылкой.

Окрашивание

Вся прелесть биокерамики в том, что в результате термообработки тесто приобретает приятные теплые оттенки. Поэтому чаще изделия не окрашивают, они остаются в первозданном виде. При желании, после застывания поверхности, ее можно декорировать акрилом или масляными красками, тканью, бусинами. Чтобы придать тесту равномерный пастельный оттенок, в него добавляют анилиновые красители еще на стадии замеса. Для защиты от влаги поделки лакируют.

Рецепт биомассы из соленого теста:

• 2 ст. муки;• стакан соли;• стакан теплой воды;• 1 ст. ложка растительного масла;• пищевой краситель (по желанию).В большой миске тщательно смешайте соль и муку. Соль делает массу более крепкой, защищает изделия от грызунов, а также играет роль естественного антисептика. Медленно добавьте воду в сухие ингредиенты и перемешайте до получения однородной массы. Чем больше времени вы будете вымешивать тесто, тем меньше пузырьков воздуха будет в нем, и тем лучше оно получится.

Биокерамика: особенности материала

Биомасса не должна быть слишком сухой или влажной. Чтобы проверить ее, сформируйте небольшой шарик. Если он разрушается, добавьте небольшое количество муки. После замеса тесто для биокерамики в полиэтиленовом пакете оставьте на 15 — 30 минут в прохладном месте. Готовые изделия выстаиваются в сухом помещении в течение 24 — 48 часов или запекаются 45-60 минут в духовом шкафу при температуре 40-50°C. Чем толще изделие, которое мы лепим из соленого теста, тем больше времени понадобится на то, чтобы его высушить. Если значение температуры духовки установить слишком высоко, то, естественно, биомасса высохнет гораздо быстрее, но при этом она может деформироваться или даже обуглиться. В холодильнике упакованное в герметичный контейнер соленое тесто может храниться до недели. Следует учесть, что при хранении биомасса приобретает несколько синеватый оттенок. Поэтому «на потом» можно оставить только то тесто, которое планируется вскрывать краской.

Просмотров работы: 3988

СОЛНЦЕ, ВОЗДУХ И ВОДА | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Зеркальная поверхность, хорошо отражающая свет, нагревается гораздо слабее, чем зачерненная.

Банка с горячей водой отдает тепло преимущественно через зачерненную стенку.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Свежее куриное яйцо тонет в пресной воде (а), всплывает в соленой (б) и повисает на границе между тяжелой соленой водой и легкой пресной (в).

Зависимость величины сухого (а) и жидкого (б) трения от скорости. При контакте двух сухих тел возникает сила трения покоя, препятствующая движению. Если внешняя сила больше ее по величине, тело начинает двигаться, причем сила трения практически не зависит

Идет последний месяц весны. Солнце греет все сильнее, и синоптики обещают жаркое, солнечное лето. А пока благодатное время каникул и отпусков не наступило, проделаем несколько физических экспериментов, которые позволят со знанием дела подойти к летнему отдыху.

ЧЕРНОЕ ТЕЛО, ЗЕРКАЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Несложный опыт позволит оценить, насколько сильнее нагревается черная поверхность относительно зеркальной. Для этого понадобятся банка из-под любого напитка и уличный (а лучше — лабораторный) термометр (а еще лучше — два одинаковых).

Разрежьте банку и распрямите получившийся тонкий металлический листок. Сверните из него две трубки длиной 3-5 сантиметров и такого диаметра, чтобы в них свободно входил термометр. Обе трубки нужно свернуть зеркальной стороной листка наружу и закрыть пробкой с одного конца. Поверхность одной из них после изготовления закоптите в пламени свечи.

Положите трубки с вставленными в них термометрами на солнце и посмотрите, до какой температуры они нагрелись. По разнице температур можно судить, насколько больше тепла получило черное тело относительно зеркального. Количество полученного в обоих случаях тепла можно также измерить, причем довольно точно. Для этого понадобятся две консервные банки из белой жести (например, от консервированного молока). Одну отполируйте до зеркального блеска, другую закоптите. Налейте в них одинаковое количество воды, закройте пенопластовыми крышками, пропустив сквозь них термометры, и выставьте калориметр на солнце.

Количество полученного телом тепла Q связывает с величиной его нагрева на ∆t градусов простая зависимость: Q = cmt, где c — удельная теплоемкость вещества тела, m — его масса. Теплоемкость воды хорошо известна, а ее массу можно найти взвешиванием или при помощи мензурки.

Убедиться, что черная поверхность не только сильнее нагревается, но и активнее отдает тепло, поможет давно известный несложный опыт. Возьмите большую консервную банку, закоптите только одну ее сторону и налейте в нее горячей воды. Поднесите к ней руки, не касаясь стенок, и вы явственно почувствуете, что от черной поверхности исходит гораздо больше тепла. Из этого можно сделать вывод: батареи центрального отопления и прочие нагревающие поверхности следует красить в темные цвета.

ЗАКОН АРХИМЕДА

Погрузившись в воду, человек испытывает ни с чем несравнимое чувство легкости, доступное разве что космонавтам в условиях невесомости (кстати, во время тренировок на земле невесомость имитируют, погружая макеты блоков орбитальных станций и самих космонавтов в огромный бассейн). Чувство это появляется благодаря действию закона Архимеда — появлению выталкивающей силы со стороны жидкости на погруженное в нее тело. Ее величина равна весу жидкости в объеме погруженной части тела, а сама сила направлена вертикально вверх и приложена к центру тяжести объема. Возникает она из-за того, что нижняя и верхняя поверхности тела, расстояние между которыми ∆h, находятся на разной глубине и, следовательно, испытывают разное давление. Разность давлений ∆p = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение силы тяжести (их произведение — удельный вес жидкости), умноженная на площадь горизонтальных поверхностей тела S, дает величину выталкивающей силы F = ∆pS = ρghS. Это — математическое выражение сформулированного выше закона Архимеда, поскольку объем погруженной части тела V = hS, умноженный на удельный вес жидкости, и есть ее полный вес в указанном объеме.

Приведенное определение закона Архимеда не приравнивает выталкивающую силу к весу вытесненной телом жидкости, и неслучайно — такое определение не вполне корректно. Давление столба жидкости определяется только его высотой и не зависит от веса жидкости в нем. В этом состоит так называемый гидростатический парадокс. И если, скажем, опустить тело правильной формы объемом порядка литра в сосуд, размеры которого лишь немного больше, оно станет там плавать, вытеснив всего лишь несколько десятков миллилитров воды, а то и меньше (см. «Наука и жизнь» № 6, 1983 г.).

За счет гидростатического парадокса архимедова сила будет действовать, пока между нижней поверхностью тела и дном остается хотя бы тонкий слой жидкости. Если же он исчезнет, сила гидростатического давления прижмет тело ко дну и не даст ему всплыть. В такой драматической ситуации изредка оказывались подводные лодки, ложась на вязкий глинистый грунт. Наглядно продемонстрировать ее можно на парафиновой модели лодки с плоской нижней поверхностью, «прилипающей» ко дну аквариума.

Величина выталкивающей силы возрастает с увеличением плотности жидкости. В соленой морской воде на плаву держаться немного легче, чем в пресной: ее плотность на несколько процентов больше. И смертельно опасно купаться возле водопадов, водосбросов больших плотин и в водоемах с выходом подземных газов. Вода там насыщена пузырьками воздуха, ее плотность сильно уменьшается, и удержаться на поверхности нет никакой возможности.

Как влияет плотность воды на плавание, можно показать с помощью куриного яйца. Свежее яйцо тонет в пресной воде и плавает в соленой. В сосуд с пресной водой осторожно, по стенке, тонкой струйкой налейте крепкий раствор поваренной соли. Более тяжелый, он опустится на дно. Опущенное в сосуд яйцо станет плавать на границе раздела жидкостей. Через какое-то время граница начнет размываться вследствие диффузии, и яйцо станет либо подниматься, либо опускаться, в зависимости от установившейся концентрации соли.

ЛЕГКОЕ ДЫХАНИЕ И ВЕТЕР

Посмотрим, как влияет движение воздуха на ощущение тепла и холода. Опустите руку в тазик с холодной водой и подержите ее там, пока рука не замерзнет. Если теперь на мокрую кожу слегка подышать, рука согреется, а если дунуть посильнее — охладится еще больше.

Причина столь разного ощущения от, казалось бы, одинакового воздействия проста. В холодной воде кожа может остыть градусов до 15-ти. А выдыхаемый воздух имеет температуру тела — почти 37 градусов и поэтому воспринимается как очень теплый. В сильной же воздушной струе идут сразу два процесса. Во-первых, давление в потоке воздуха падает (см. «Наука и жизнь» №12, 2002 г.) и в него засасывается прохладный воздух комнаты. И во-вторых, интенсивный обдув мокрой кожи усиливает испарение воды с ее поверхности. На превращение одного грамма воды в пар требуется энергия, и немалая — 539 калорий, или 2260 джоулей. Эту теплоту испарения отдает, охлаждаясь, тело. Отсюда следует полезный вывод: выйдя из воды, не стойте на ветру, чтобы не простудиться из-за сильного переохлаждения.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ

Двигаться в воде нелегко — она сопротивляется, причем характер ее сопротивления сильно отличается от законов сухого трения. Пока скорость невелика, сила сопротивления пропорциональна ее первой степени, и при уменьшении скорости до нуля сопротивление жидкости исчезает. Поэтому даже малая сила, воздействующая на плавающую в воде большую массу, способна не только сдвинуть ее с места, но и разогнать до вполне приличной скорости. Однако при этом сила сопротивления очень быстро начинает расти — как вторая степень скорости. Столь сложная зависимость объясняется тем, что при малых скоростях определяющую роль играет вязкость жидкости, а при больших — ее инерция. Жидкость перестает обтекать тело гладкими струями и не успевает смыкаться за ним, в потоке образуются вихри (см. «Наука и жизнь» № 12, 2002 г.). Кроме того, сила сопротивления жидкости сильно зависит от формы тела и площади его поперечного сечения: ладонь в воде гораздо легче вести, повернув ее ребром.


Проникновение соленой воды | Sensoft GPR

Системы георадара обнаруживают соленые грунтовые воды

I В прибрежных районах приток соленой воды в мелководные пресноводные водоносные горизонты может иметь тяжелые последствия для питьевого водоснабжения и создавать другие экологические проблемы. Результаты этого тематического исследования получены в результате археологических раскопок в Великобритании. При поиске древнеримской дороги наблюдалась графическая демонстрация влияния изменения солености на реакцию георадара.

Проблема

Использование георадара становится все более распространенным в прибрежных районах. Интерес варьируется от изучения палео-береговой линии на предмет крупных геологических событий, таких как цунами, до опасений по поводу загрязнения питьевой воды солевым раствором и до разведки месторождений тяжелых минералов в пляжном песке.

Поскольку соленые грунтовые воды ограничивают проникновение георадара, часто возникает вопрос: «Насколько близко к морскому берегу можно работать?».

Георадар успешно используется вплоть до максимума воды в прибрежных районах. Как это возможно, учитывая, что соленая вода может распространиться на землю у побережья?

Вклад георадаров в решение

Основное объяснение изображено на графической иллюстрации справа. Гидрогеологический режим определяется взаимодействием пресных и соленых подземных вод. Пресная вода постоянно пополняется за счет дождя, поэтому существует положительный напор, вытесняющий пресную воду вниз и к береговой линии. Граница между пресной и соленой водой часто бывает резкой.

В упрощенном виде черную точку на рисунке ниже можно рассматривать как точку шарнира, при которой граница пресных и соленых грунтовых вод колеблется взад и вперед в зависимости от относительного напора, когда дожди повторно заряжают территорию суши и приливы меняются. Поскольку пресная вода имеет тенденцию быть легче (с меньшей плотностью), чем соленая вода, пресная вода часто в некоторой степени течет по соленой воде.

Проблемы с питьевой водой в прибрежных районах, георадарные системы обнаруживают соленость грунтовых вод.

Георадар очень чувствителен к местоположению границы. При съемке с помощью Noggin 250 SmartCart на тропе возле соленого болота путь пересекает песчаную косу в виде пунктирной линии. На рисунке ниже показано, насколько резким может быть переход от пресной воды к соленой.

Простая концептуальная модель вторжения в соленую воду.

Резкое прекращение проникновения георадара из-за засоленных грунтовых вод. Соленая вода проникает под территорию суши, делая четкую границу падения сигнала радара.

Детали любой конкретной области будут контролироваться местной геологической стратиграфией. Некоторые пласты будут более проницаемыми, чем другие, что приведет к более быстрому потоку воды в ту или иную сторону, поэтому простая прямолинейная граница всегда будет размыта геологией.

Как показано в приведенном выше примере, граница раздела пресная и соленая вода является драматическим событием на участке георадара.

Результаты и преимущества

Георадарные системы могут определять наличие соленых грунтовых вод. Следует отметить следующие ключевые моменты:

  • Отклики GPR сильно ослабляются из-за наличия соленых грунтовых вод.
  • Замедленные измерения могут указывать на приливы и отливы соленой воды в неглубоких водоносных горизонтах.
  • Такие системы, как конфигурация Noggin SmartCart, можно легко использовать для картирования затронутых территорий.
  • Была представлена ​​интуитивно понятная модель для понимания реакции георадара в прибрежных зонах.

 

Узнать больше о Noggin GPR

 

Скачать пример использования: проникновение соленой воды

Что движет течениями в океане? · Границы для молодых умов

Аннотация

Океан непрерывно движется. Большая часть этого движения вызвана водой с разной температурой и разной концентрацией растворенных солей в разных частях океана. В этой статье мы обсудим, как эти различия в океанской воде могут создавать океанские течения. Мы также расскажем вам, как провести простой эксперимент, который можно легко провести дома, чтобы проиллюстрировать образование океанских течений.

Forever in Motion: конвейерная лента Global

Хотя нас часто учат думать об океанах, таких как Атлантический океан или Тихий океан, отдельно друг от друга, в действительности все океанические бассейны соединены вместе, образуя один огромный океан [1]. В этом огромном океане, простирающемся по всему миру, вода перемещается из одного бассейна в другой. Во время своего путешествия по земному шару вода переносит тепло и соль из тропиков к полюсам Земли, питательные вещества из глубин океана на поверхность и пресную воду, поступающую с побережья (из рек или тающих ледников) в море.

Несмотря на то, что океан постоянно находится в движении и на то, как движется вода в океане, влияет множество факторов, существует одно природное явление, которое на протяжении тысячелетий вносило вклад в движение воды в океане: одно большое океанское течение, соединяющее все океанические бассейны , а также поверхность океана и глубокий океан. Этот поток иногда называют глобальной конвейерной лентой из-за того, как он циркулирует по всему земному шару (рис. 1). Если бы воду можно было проследить на своем пути на глобальной конвейерной ленте, следуя по красному пути, когда теплая вода приближается к поверхности, затем охлаждается и опускается, следуя синему пути, пока снова не вернется на поверхность, мы бы обнаружили, что она берет вода около 1000 лет, чтобы совершить кругосветное путешествие.

  • Рисунок 1 — Глобальная конвейерная лента.
  • Теплые океанские течения у поверхности показаны красным цветом, холодные океанические течения у дна показаны синим цветом. Благодаря этим течениям вода в течение примерно 1000 лет путешествует по всему земному шару. Набросок Рамсторфа [2] поверх карты с http://www.free-world-maps.com.

Унесенные ветром: Ветры двигают циркуляцию океана

Первым очевидным предположением относительно того, что может вызвать это движение в океане, является ветер.Ветер дует над поверхностью океана, вызывая как волны, так и движение воды по ветру. И действительно, части глобальной конвейерной ленты приводятся в движение ветром [3]. Ветровые системы, такие как, например, пассаты, состоят из сильных ветров, которые постоянно действуют на большие площади океана, поставляя большое количество энергии и приводя в движение огромные объемы воды.

Циркуляция океана, зависящая от плотности

Однако другая часть движения океанской воды в глобальной конвейерной ленте вызвана чем-то гораздо менее очевидным: плотностей различий в воде.Плотность — это мера того, насколько тяжело определенное количество вещества. Таким образом, определение плотности — это масса на единицу объема. Например, кубик взбитых сливок имеет гораздо меньшую плотность и, следовательно, меньшую массу, чем каменный куб того же размера. Коробка 1.

ВСТАВКА 1 — ПОЧЕМУ НАМ ВСЕГДА НУЖНО УЗНАТЬ О ПЛОТНОСТИ?

Помимо важности для понимания циркуляции океана , зачем вам знать плотность вещества? Причин несколько. Иногда легче измерить объем, чем вес чего-либо.Например, при выпечке вы, вероятно, встречали эти градуированные мерные чашки с разными шкалами по бокам, показывающими, насколько вам нужно наполнить чашу для определенного веса сахара, муки, воды и других продуктов. Почему недостаточно иметь одну шкалу на чашке для всех ингредиентов? Потому что на 1 стакан воды требуется меньше места, чем на 1 стакан муки. Это означает, что 1 стакан воды компактнее, имеет большую плотность, чем 1 стакан муки.

Представьте себе лоток для кубиков льда, заполненный водой до краев.Когда вы поместите этот лоток для кубиков льда в морозильную камеру и вернетесь на следующий день, вы обнаружите, что кубики льда выросли и теперь выпирают из лотка. Вода, которую вы наливаете в поддон для кубиков льда, теперь занимает больший объем, чем до замораживания. Итак, если вы хотите, чтобы лоток для кубиков льда был заполнен льдом ровно на до края, как вы его изначально заполняли, вам придется сбрить выпуклость во льду, что уменьшит массу воды, оставшейся в лотке. . Это говорит нам о том, что лед имеет меньшую плотность (менее плотный), чем жидкая вода, потому что такая же масса воды распространяется и занимает больше места при замерзании.Поэтому, когда вы помещаете кубики льда в воду, они всплывают на поверхность.

То же самое происходит с двумя жидкостями: если жидкости имеют разную плотность, более плотная жидкость опускается на дно, а более легкая плавает наверху. Например, если вы нальете масло в воду, оно будет плавать поверх воды. Если вы поливаете масло водой, вода будет проходить сквозь масло и растекаться под ним, выталкивая масло на поверхность. То же самое происходит и в океане: если по какой-то причине вода у поверхности океана становится плотнее, чем вода внизу, более плотная вода опускается вниз, вытесняя менее плотную воду, которая поднимается на поверхность.

Что вызывает разницу в плотности?

В океане плотность определяется несколькими факторами, в том числе давлением, под которым находится вода, количеством соли, растворенной в воде, и температурой воды. Чем выше давление воды, тем сильнее она сжимается и, следовательно, тем выше становится ее плотность. Когда вы ныряете вниз, давление в океане сильно возрастает. Океан в среднем имеет глубину 4 км, и на этих глубинах давление очень высокое. Плотность также зависит от того, сколько соли растворено в воде.Содержание соли в морской воде называется ее соленостью , и чем выше соленость воды, тем выше ее плотность. Типичная соленость океанской воды составляет 35 граммов на литр, что эквивалентно ~ 7 чайным ложкам поваренной соли на 1 литр воды (или 2 чайным ложкам на стакан воды). Наконец, на ее плотность влияет температура воды. Как правило, чем холоднее вода, тем ближе молекулы сжимаются друг с другом, а это означает, что тем меньше места они занимают и тем выше их плотность.

Поскольку температура, соленость и давление в разных частях мирового океана различаются, плотность морской воды также различается в разных местах.На Рисунке 1 мы видели океанские течения глобальной конвейерной ленты, охватывающей весь земной шар. На крайнем севере теплое (красное) поверхностное течение остывает и опускается, превращаясь в холодное (синее) течение глубоко в океане. Это потому, что более холодная вода имеет более высокую плотность, чем более теплая вода.

Кухонная океанография: таяние льда в пресной и соленой воде

Теперь, когда мы увидели, что различия в плотности в океане помогают управлять океанскими течениями, давайте проведем простой эксперимент, который поможет этой идее стать более ясной.

Вопрос: Если вы возьмете два кубика льда одинакового размера и поместите их в воду комнатной температуры, один в пресную, а другой в соленую, какой кубик льда растает быстрее?

Гипотеза: Скорость таяния кубиков льда зависит от температуры окружающей их воды. Талая вода из кубиков льда холоднее, чем вода комнатной температуры, в которую помещены кубики льда, поэтому кубики льда, окруженные собственной талой водой, будут таять медленнее.

Прогноз: Кубик льда в пресной воде будет таять быстрее, потому что холодная талая вода из кубика льда плотнее, чем пресная вода, и, таким образом, будет опускаться вниз и удаляться от кубика льда. С другой стороны, кубик льда, помещенный в соленую воду, будет окружен собственной холодной талой водой, потому что пресная вода будет плавать по более плотной соленой воде. Таким образом, кубик льда в соленой воде будет таять медленнее.

Эксперимент: Поместите один кубик льда в пресную воду комнатной температуры, а другой — в соленую воду комнатной температуры и наблюдайте! Для соленой воды вы можете использовать концентрацию соли, аналогичную концентрации обычной океанской воды (см. Выше).Чтобы упростить наблюдение за таянием кубиков льда и за тем, куда уходит вода, может быть полезно добавить в воду пищевой краситель перед замораживанием кубиков льда.

Результаты: На Рисунке 2 показаны и описаны результаты этого эксперимента. Этот эксперимент помогает нам различать три разные «водные массы» с тремя разными плотностями: (1) соленая вода комнатной температуры, которая является самой плотной из трех типов воды; (2) холодная и свежая талая вода из кубиков льда, которая менее плотна, чем соленая вода, и поэтому плавает поверх нее; и (3) пресная вода комнатной температуры, наименее плотная из трех, через которую просачивается холодная и пресная талая вода.

  • Рисунок 2 — (A) Цветные кубики льда помещают в пресную или соленую воду с комнатной температурой. Наблюдается плавление со временем.
  • (B) В стакане с пресной водой цветная талая вода опускается вниз. В стакане с соленой водой он остается на поверхности и распространяется там. (C) К концу эксперимента стакан, ранее содержащий пресную воду, смешался с талой водой, в то время как в стакане с соленой водой талая вода все еще плавает на поверхности.(Фото: Мирджам С. Глессмер).

Каковы последствия изменения плотности воды в Мировом океане?

Эксперимент с кубиками льда демонстрирует, как разные плотности воды влияют на циркуляцию воды: менее плотная вода будет распространяться по более плотной воде, более плотная вода будет проходить через менее плотную воду и распространяться под ней. Именно это и происходит в океане! Но давайте также рассмотрим другой сценарий: если пресная вода попадает в океан в регионах, где холодная океанская вода опускается вниз, образуя глубокую ветвь глобальной конвейерной ленты, например, из-за таяния ледников, эта пресная вода будет распространяться сверху. океана и не тонет, изолируя более глубокий океан от холодной атмосферы наверху, особенно если пресная вода замерзает.Это окажет некоторое влияние на то, как будут развиваться модели циркуляции океана в течение следующих лет и десятилетий, в сочетании с другими факторами, такими как ветры. Это захватывающая область активных исследований!

Примечания:

Глоссарий

Плотность : Плотность — это мера веса определенного 101 количества вещества.

Циркуляция океана : Движение воды с океанскими течениями, например, Гольфстрим.

Соленость : Содержание солей в морской воде; насколько «соленая» морская вода.

Схема циркуляции : Устойчивые местоположения океанских течений.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Список литературы

[1] Грамотность об океане: основные принципы наук об океане для учащихся всех возрастов , версия 2: март 2013 г.Доступно в Интернете по адресу: http://www.coexploration.org/oceanliteracy/documents/OceanLitChart.pdf

[2] Рамсторф, С. 2006. «Термохалинная циркуляция океана», в Энциклопедии четвертичных наук , под ред. С. А. Элиаса (Амстердам: Elsevier).

[3] Bringedal, C., Eldevik, T., Skagseth, Ø., Spall, M. A., and Østerhus, S. 2018. Структура и влияние наблюдаемых обменов через Гренландско-Шотландский хребет. Дж. Клим . 31: 9881–901.DOI: 10.1175 / JCLI-D-17-0889.1

План урока | Различная плотность: пресная и соленая вода

Когда соль растворяется в воде, она увеличивает массу воды, но не сильно увеличивает объем воды. Таким образом, соленая вода более плотная, чем пресная, и пресная вода будет плавать на поверхности морской воды.

В Северной Атлантике явление, основанное на этой концепции, приводит в действие процесс, известный как термохалинная циркуляция или «конвейерная лента великого океана» (Windows to the Universe, 2007).В этой области поверхностные воды, движущиеся на север из низких широт, становятся более солеными (из-за испарения) и более холодными по мере продвижения на север. Это приводит к увеличению плотности воды, и вода в конечном итоге тонет, когда входит в Северную Атлантику. Когда вода опускается, она вызывает течение, которое играет важную роль в глобальной циркуляции океана. Затонувшая вода (она более холодная и более плотная) медленно течет по дну океана обратно к более низким широтам, где в конечном итоге поднимается, как конвейерная лента, на поверхность и снова начинает путешествие на север.Термохалинная циркуляция чрезвычайно важна для поддержания благоприятного климата во всем мире, поскольку способствует общей циркуляции теплой воды от экватора к полюсам.

Таяние ледников в Гренландии вызвало обеспокоенность из-за возможности значительного увеличения запасов пресной воды в Северной Атлантике (Windows to the Universe, 2007). Если скорость таяния продолжит увеличиваться с глобальным потеплением, теоретически может образоваться слой пресной воды в Северной Атлантике.Эта пресная вода могла смешиваться с соленой плотной водой Северной Атлантики и останавливать опускание воды Северной Атлантики, тем самым изменяя движущую силу большого океанического конвейерного течения. Хотя прогнозы являются спекулятивными, ученые предполагают, что нарушение этой циркуляции может привести к холодному изменению климата в Европе, а также к непредсказуемым изменениям в других частях земного шара.

В этом упражнении учащиеся смогут визуализировать различия в плотности воды и соотнести это с потенциальными последствиями усиленного таяния ледников.

6.3 Плотность — Введение в океанографию

Плотность означает количество массы на единицу объема, например граммов на кубический сантиметр (г / см 3 ). Плотность пресной воды составляет 1 г / см 3 при 4 o ° C (см. Раздел 5.1), но добавление солей и других растворенных веществ увеличивает плотность морской воды на поверхности до 1,02–1,03 г / см 3 . Плотность морской воды можно увеличить, снизив ее температуру, увеличив соленость или увеличив давление.Давление оказывает наименьшее влияние на плотность, поскольку вода в значительной степени несжимаема, поэтому влияние давления не очень значимо, кроме как на очень больших глубинах. Однако, если бы не небольшое сжатие воды из-за давления, уровень моря был бы примерно на 50 м выше, чем сегодня! Таким образом, температура и соленость остаются главными факторами, определяющими плотность, и из них температура имеет наибольшее влияние (рис. 6.3.1).

Рисунок 6.3.1 Плотность мировой поверхности моря.В более холодных полярных регионах плотность выше, чем в более теплых тропических зонах (Плумбаго (собственная работа) [CC BY-SA 3.0 или GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], через Wikimedia Commons).

Поскольку температура оказывает наибольшее влияние на плотность, профили плотности обычно являются зеркальным отображением профилей температуры (рис. 6.3.2). Самая низкая плотность у поверхности, где вода наиболее теплая. По мере увеличения глубины появляется область быстро увеличивающейся плотности с увеличением глубины, которая называется пикноклином .Пикноклин совпадает с термоклином, так как именно резкое понижение температуры приводит к увеличению плотности. Ниже пикноклина плотность может быть довольно постоянной (как и температура) или может продолжать немного увеличиваться к низу.

Рис. 6.3.2. Репрезентативный профиль плотности открытого океана в средних широтах. Теплая поверхностная вода вызывает уменьшение поверхностной плотности (PW).

Профиль выше представляет стабильное состояние или высокую степень стратификации, когда теплый слой с низкой плотностью располагается поверх более холодного и более плотного слоя.Если бы на поверхности образовалась более плотная вода, водные массы были бы нестабильными, и более плотная вода опускалась бы на дно, заменяясь менее плотной водой на поверхности. Это вертикальное движение водных масс, основанное на плотности (определяемой температурой и соленостью), называется термохалинной циркуляцией, что является темой раздела 9.8. Создавая многослойную водную толщу, термоклин и пикноклин вместе создают барьер, который предотвращает смешивание между более теплой, менее плотной поверхностной водой и более холодной, более плотной придонной водой.Таким образом можно предотвратить выход богатой питательными веществами глубоководной воды на поверхность для поддержания первичной продукции.

Как и в случае с температурой, существуют широтные различия в плотности. В тропиках поверхностная вода теплая и имеет небольшую плотность, и есть ярко выраженный термоклин, отделяющий ее от более холодной и плотной глубоководной воды. Как указывалось выше, такая стратификация не позволяет воде, богатой питательными веществами, достигать поверхности, и в результате тропические регионы часто имеют низкую продуктивность. В высоких широтах вода равномерно холодная на всех глубинах, поэтому стратификация плотности незначительна.Отсутствие пикноклина (или термоклина) позволяет холодной, богатой питательными веществами глубоководной воде легче смешиваться с поверхностной водой, что приводит к увеличению первичной продукции в полярных регионах.

В соленой воде предметы плавают лучше, чем в пресной?

Если вы когда-либо плавали в океане, вы могли заметить, что сделать это намного проще, чем удержаться на плаву в бассейне.

Если бы вам пришлось угадывать, почему это так, что бы вы сказали? Ответ — всего одно слово-соль.

Когда соль растворяется в воде, как в океанской воде, эта растворенная соль увеличивает массу воды и делает воду более плотной , чем она была бы без соли.

Поскольку предметы лучше плавают на плотной поверхности, они лучше плавают в соленой воде, чем в пресной. Чем плотнее соленая вода, тем легче объектам плавать по ней.

Вы можете создать научный проект на основе этой концепции, измерив разное количество соли в определенном количестве воды и проверив, насколько хорошо плавают разные объекты.

Плотность определяется как масса на единицу объема. Если два объекта одинакового размера, скажем, бумажная тарелка и керамическая тарелка, мы говорим, что керамическая тарелка более плотная, чем бумажная тарелка. Керамическая пластина имеет такой же объем, но гораздо большую массу.

Предлагаемый метод — использовать пять контейнеров одинакового размера и формы. Налейте одинаковое количество воды в каждую емкость. Используйте первый контейнер в качестве контроля и не добавляйте в него соли. Добавьте 1 чайную ложку соли во вторую емкость, две чайные ложки в третью емкость и так далее.

Найдите предметы, которые едва плавают в воде, например скрепку, небольшой пластиковый шарик и ручку. Поместите предметы по одному в первый контейнер и посмотрите, как долго они плавают в воде. Высушите каждый предмет и поместите его в другие контейнеры таким же образом, внимательно наблюдая, как долго они остаются на плаву в воде.

Выполните три испытания для каждого объекта в каждом контейнере, тщательно записывая всю вашу информацию и затем отображая ее в виде графика.

Существуют сотни проектов научных ярмарок, посвященных темам физических наук.Используйте свое воображение, чтобы подумать о других людях, которые вам нравятся.

OC202 ТЕМА 1: СВОЙСТВА МОРСКОЙ ВОДЫ

Свойства морской воды, контролирующие плотность

Плотность определяется как масса воды. на единицу объема и выражается в граммах на кубический сантиметр (г / см 3 ), килограммах на литр (кг / л) или килограммах на кубический метр (кг / м 3 ). В плотность пресной воды при 4 ° C составляет 1.0000 г / см 3 или 1.000 кг / литр или 1000 кг / м 3 .

Как вы думаете, почему масса воды определяется определенным температура?

Плотность океанов составляет примерно от 1,020 до 1,070 г / см 3 Изменения плотности вызваны в основном колебаниями давление, соленость и температура:

холодная вода больше плотный

соленая вода больше плотный

более высокое давление вызывает увеличение плотности — давление увеличивается с глубиной из-за массы вода выше

Температура Влияние на плотность

Изменение температуры влияет на морскую воду плотность: по мере того, как вода охлаждает свою плотность увеличивается.По мере охлаждения воды молекулы H 2 O упаковываются более тесно друг с другом. (потому что молекулы колеблются меньше при более низких температурах) и поглощают меньший объем. Столько же воды молекулы в меньшем объеме приводят к более высокой плотности.

Насколько важна плотность морской воды? увеличиваются при охлаждении с 20 до 0С? Плотность морской воды увеличивается с 1,0240 г / см 3 при 20 ° C до 1,0273 г / см 3 при 0 ° C при температуре постоянная соленость. В мире средний примерно на 20 ° C понижение температуры от поверхности до дна океана.В увеличение плотности с глубиной, вызванное понижением температуры, играет Наибольшая роль в определении плотности пробы воды.

Таким образом, увеличение плотность из-за уменьшения температуры с глубиной преобладает над уменьшение солености и делает более глубокую воду более плотной чем поверхностная вода. Это означает, что в большинстве регионов океан стабильный, то есть потребуется энергия, чтобы перемешать океан по вертикали. Это не обязательно ситуация в полярных регионах. регионы

Глубина в зависимости от температуры

Во всем мире весь температурный диапазон для океанской воды колеблется от ~ -2C до + 40C, что намного меньше, чем диапазон температур воздуха от -60С до + 60С.

Температура поверхностных вод сильно различается более чем глубоководные температуры. Большинство океана теплее на поверхности и холоднее на увеличивающейся глубине. Регион термоклин называется термоклином. Скорость изменения температура с глубиной называется температурным градиентом. Крутизна перепад температуры по глубине зависит от местоположения. Это больше всего в теплом тропическом океане. (тепло на поверхности и холоднее с увеличением глубины) и меньше всего на холоде полярный океан (несколько равномерно холодный у поверхности и на увеличивающейся глубине).

Соленость Эффекты

Соль в морской воде делает его более плотным, чем пресноводный. Как много соли в морской воде? Обычно морская вода содержит от 33 до 37 граммов соли на литр морской воды, хотя крайние значения солености могут составлять от 28 до 40 г / л. Океанографы измеряют соленость в частях на тысяч (ppt), таким образом, типичная морская вода находится между 33 до 37 п.

Кому сделайте морскую воду, начните с пресной и добавьте 35 граммов соли на один литр (1 кг) этой пресной воды (35 граммов на 1000 граммов).В результате морская вода плотнее, чем пресная вода из-за добавленной массы растворенной соли.

Как правило, соленость уменьшается от поверхности океана к глубокой воде очень мало, от примерно 36 г / л (ppt) на поверхности до 35 г / л (ppt) в глубокой воде, таким образом, наблюдается очень небольшое уменьшение плотности с глубиной при постоянной температуре.

соленость морской воды также влияет на ее точку замерзания. Пресная вода имеет точку замерзания 0C.Морская вода точка замерзания составляет ~ -2С. В точка замерзания по сравнению с соленостью объясняет, почему это легче образовывать лед на озере (пресной воде), чем на заливе (морская вода).

Плотность и движение воды

Плотность морская вода определяет ее склонность к вертикальному движению. Если плотность воды у поверхности выше, чем ниже вода опустится до уровня собственной плотности. В этой ситуации столб воды нестабилен.

Если плотность воды на поверхности ниже, чем внизу, вода не тонет.В этой ситуации водный столб стабилен. В этом ситуация требует подводимой энергии (обычно от ветра), чтобы «толкнуть» вода вниз — например, как погрузить резиновую утку в ванну (вы поставляете энергию).

Общее опускание поверхностных вод происходит там, где есть холодный воздух для охлаждения воды на поверхности. Эта ситуация наблюдается в высоких широтах около полюса. В этих полярных точках поверхность вода остывает и становится достаточно плотной, чтобы опуститься на тысячи метров. Опускание поверхностных вод — очень важное механизм пополнения воды в глубоком море.

Напротив, для большей части океана (в пределах ~ 50 от экватора) поверхностные воды намного теплее и менее плотны. чем холодные воды, найденные на глубине. В этих условиях поверхностные воды не опускаются, и поэтому нет прямой контакт с водами в глубоком море.

Что контролирует соленость поверхности? В основном относительные ставки испарения по сравнению с осадками. Когда скорость испарения больше, чем осадков, то соленость поверхности океана увеличивается.Когда количество осадков больше чем скорость испарения, то соленость поверхности океана уменьшается.

Панельное отопление и осадки способствуют устойчивости водяного столба за счет снижения плотности поверхности морская вода.

Охлаждение и испарение снижает стабильность за счет увеличения поверхностной плотности.

Воздействие давления

По мере увеличения давления увеличивается и вода. плотность. Пакет молекул воды вместе с увеличением давления — давление увеличивается с глубиной из-за к весу воды выше, и вызывает самые большие изменения плотности в морская вода с глубиной (больше, чем плотность изменяется из-за температуры и изменения солености).

Профили морской воды vs Глубина

Термоклин — слой внутри водоема или воздуха, где температура быстро меняется с глубиной. Поскольку вода не является идеально прозрачной, почти весь солнечный свет поглощается водой. поверхностный слой, который нагревается. Ветер и волны вращают воду в поверхностный слой, несколько распределяя внутри него тепло, а температура может быть довольно однородный для первых нескольких сотен футов.Однако ниже этого смешанного слоя температура падает очень быстро, возможно, до 20 градусов Цельсия с дополнительные 150 м (500 футов) глубины. Эта область быстрого перехода — термоклин. Ниже термоклина температура продолжает падать с глубиной, но гораздо более постепенно. в В земных океанах 90% воды находится ниже термоклина. Этот глубокий океан состоит слоев равной плотности, плохо перемешанных.

Пикноклин — это слой, в котором наблюдается быстрое изменение плотности воды. с глубиной.В пресноводных средах, таких как озера, это изменение плотности в первую очередь вызвано температурой воды, в то время как в средах с морской водой, таких как океанов изменение плотности может быть вызвано изменениями температуры воды и / или соленость.

Галоклин — это вертикальный градиент солености. Поскольку соленость (в зависимости от температуры) влияет на плотность морской воды, может играть роль в ее вертикальном стратификация. По сути, ниже соленая вода (= более низкая плотность) «плавает» поверх более соленой вода (= более высокая плотность).Величина результирующего градиента плотности играет важную роль в определении влияния вертикального перемешивания. Сильный градиент солености будет сопротивляться перемешиванию, в то время как слабый градиент может быть перемешан более без труда. Обычно океанская вертикаль структура определяется температурным воздействием на плотность, но соленость и галоклины играют доминирующую роль в некоторых регионах Мирового океана. В субарктический север Тихого океана — один из таких регионов.

морская вода | Плотность, состав, соленость, распределение и факты

Морская вода , вода, из которой состоят океаны и моря, покрывающая более 70 процентов поверхности Земли.Морская вода представляет собой сложную смесь 96,5% воды, 2,5% солей и меньшего количества других веществ, включая растворенные неорганические и органические материалы, твердые частицы и несколько атмосферных газов.

Багамы

Чистая вода океана возле пляжа на острове Гранд Багама на Багамах.

© Филип Кобленц — Digital Vision / Getty Images

Морская вода представляет собой богатый источник различных коммерчески важных химических элементов. Большая часть мирового магния извлекается из морской воды, как и большие количества брома.В некоторых частях мира хлорид натрия (поваренная соль) по-прежнему получают путем испарения морской воды. Кроме того, опресненная морская вода может обеспечить безграничный запас питьевой воды. Многие крупные опреснительные установки были построены в засушливых районах на побережье Среднего Востока и в других местах, чтобы восполнить дефицит пресной воды.

нехватка воды

Члены Сил обороны Новой Зеландии закачивают морскую воду в резервуары на атолле Фунафути для последующего опреснения в попытке уменьшить значительную нехватку пресной воды в Тувалу, 2011 г.

Alastair Grant / AP

Химические и физические свойства морской воды

Шесть наиболее распространенных ионов морской воды — это хлорид (Cl ), натрий (Na + ), сульфат (SO 2 4 ), магний (Mg 2+ ), кальций (Ca 2+ ) и калий (K + ). По весу эти ионы составляют около 99 процентов всех морских солей. Количество этих солей в объеме морской воды варьируется из-за местного добавления или удаления воды (например,г., за счет осаждения и испарения). На содержание соли в морской воде указывает соленость ( S ), которая определяется как количество соли в граммах, растворенной в одном килограмме морской воды, и выражается в частях на тысячу. Было замечено, что соленость в открытом океане колеблется от 34 до 37 частей на тысячу (0/00 или ppt), что также может быть выражено как от 34 до 37 практических единиц солености (psu).

Неорганический углерод, бромид, бор, стронций и фторид составляют другие основные растворенные вещества в морской воде.Из многих второстепенных растворенных химических компонентов неорганический фосфор и неорганический азот являются одними из наиболее заметных, поскольку они важны для роста организмов, населяющих океаны и моря. Морская вода также содержит различные растворенные атмосферные газы, в основном азот, кислород, аргон и углекислый газ. Некоторые другие компоненты морской воды представляют собой растворенные органические вещества, такие как углеводы и аминокислоты, и частицы, богатые органическими веществами. Эти материалы происходят в основном в верхних 100 метрах (330 футов) океана, где растворенный неорганический углерод превращается в процессе фотосинтеза в органическое вещество.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Многие характеристики морской воды соответствуют характеристикам воды в целом из-за их общих химических и физических свойств. Например, молекулярная структура морской воды, как и пресной воды, способствует образованию связей между молекулами. Некоторые отличительные качества морской воды связаны с содержанием в ней соли. Вязкость (то есть внутреннее сопротивление потоку) морской воды, например, выше, чем у пресной воды, из-за ее более высокой солености.Плотность морской воды также выше по той же причине. Температура замерзания морской воды ниже, чем у чистой воды, а точка кипения выше.

Химический состав

На химический состав морской воды влияют самые разные механизмы химического переноса. Реки добавляют растворенные и твердые химические вещества к окраинам океана. Переносимые ветром частицы переносятся в районы срединного океана за тысячи километров от их континентальных источников. Гидротермальные растворы, которые циркулировали через материалы земной коры под морским дном, добавляют как растворенные, так и твердые вещества в глубину океана.Организмы в верхних слоях океана превращают растворенные вещества в твердые вещества, которые в конечном итоге оседают на больших океанских глубинах. Твердые частицы, попадающие на морское дно, а также материалы как на морском дне, так и внутри него, подвергаются химическому обмену с окружающими растворами. Благодаря этим локальным и региональным механизмам поступления и удаления химикатов каждый элемент в океанах имеет тенденцию демонстрировать пространственные и временные изменения концентрации. Физическое перемешивание в океанах (термохалинная и ветровая циркуляция) способствует гомогенизации химического состава морской воды.Противоположные влияния физического перемешивания и биогеохимических механизмов поступления и удаления приводят к существенному разнообразию химического распределения в океанах.

Ключевые физические переменные в океане: температура, соленость и плотность

Соленость — это мера «солености» морской воды, или, точнее, количество растворенного вещества в морской воде. В рабочем состоянии растворенное вещество — это то, что остается после прохождения морской воды через очень тонкий фильтр для удаления твердых частиц.Исторически использовался стекловолоконный фильтр с номинальным размером пор 0,45 мкм. Совсем недавно фильтры с размером пор 0,2 мкм стали стандартом, поскольку фильтры с таким размером пор улавливают мельчайшие бактерии.

Однако история концепции солености и ее различных определений (которые со временем менялись) — длинная и сложная история, восходящая к концу 19 века. История сложна по двум причинам. Во-первых, любое полезное определение солености содержит какие-то приближения.Эти приближения необходимы, потому что растворенные вещества в морской воде представляют собой сложную смесь практически всех известных элементов, и невозможно измерить полный состав каждой пробы воды. Во-вторых, тонкие технические детали этих приближений, которые претерпели изменения по мере того, как стало больше узнаваться о морской воде, очень важны на практике. Эти детали важны, потому что требуемая точность измерения солености, необходимая для понимания общей циркуляции океана, чрезвычайно высока (около ± 0.006%, см. Таблицу 1), так что даже небольшие изменения числовых значений могут иметь значительные последствия при неправильной интерпретации.

Самые полезные определения солености основаны на хорошо известном факте, что относительные соотношения большинства важных компонентов морской воды в океане примерно постоянны (Принцип постоянных пропорций). Следовательно, практические, но приблизительные измерения общего растворенного содержания могут быть найдены путем масштабирования измерений одного свойства.

Первоначально наиболее удобным для измерения свойством была концентрация хлоридов или галогенид-иона (в основном Cl и Br ). Хлорность измеряли с помощью прямого химического титрования, а затем преобразовывали в меру солености с помощью простой линейной функции. Такие солености часто можно определить по прилагаемой единице ppt или символу.

Однако почти все современные оценки солености основываются на измерениях электропроводности (или, с высокой точностью, на измерениях отношения проводимости образца морской воды к проводимости специального эталонного материала, называемого IAPSO Standard Seawater).Поскольку электропроводность морской воды также сильно зависит от температуры и, в некоторой степени, от давления, при этом подходе также необходимо измерять температуру и давление. Преобразование измеренных температуры, давления и проводимости в соленость является сложным и нелинейным. С начала 1980-х годов океанологи использовали расчетное значение, формально называемое практической соленостью (обозначенное S P ) в качестве прокси для истинной солености. Практическая соленость определяется как функция температуры, давления и проводимости другим стандартом, Практической шкалой солености 1978 года (или PSS-78).Когда океанологи используют слово соленость , они часто имеют в виду практическую соленость, хотя лучше использовать полное название, чтобы избежать двусмысленности.

Важно подчеркнуть, что у практических соленостей нет единиц. Этот факт, сбивающий с толку неспециалистов, связан с техническими проблемами, которые не позволяли дать точное определение при создании PSS-78. Иногда этот недостаток единиц неловко устраняется путем добавления аббревиатуры PSU (практические единицы солености) к числовому значению, хотя это формально неверно и настоятельно не рекомендуется.Практическая соленость численно меньше примерно на 0,5%, чем массовая доля растворенного вещества, когда эта массовая доля выражается в граммах растворенного вещества на килограмм морской воды. Тем не менее, практическая соленость была определена как достаточно сопоставимая с численными значениями солености на основе хлорирования, чтобы сохранить историческую преемственность.

Специальный эталонный материал, используемый для калибровки приборов для измерения солености, IAPSO Standard Seawater, производится одной компанией (Ocean Scientific International Ltd., Великобритания) и создается с использованием морской воды, полученной из определенного региона Северной Атлантики. Хотя использование стандартной морской воды для определения практической солености было обычным делом в течение многих лет, зависимость измерений практической солености от физического артефакта, который, как известно, деградирует с возрастом, приводит к ряду технических проблем, особенно с точки зрения долгосрочной стабильности и взаимосопоставимость высокоточных измерений океана.

Новый стандарт морской воды TEOS-10 определяет лучший показатель солености, называемый абсолютной соленостью (обозначается S A ).Это новое определение включает в себя несколько характеристик, разработанных для решения технических трудностей, описанных выше, и обеспечивает наилучшую имеющуюся оценку массовой доли растворенного вещества. Обычно это связано с прилагаемой единицей г / кг.

Во-первых, определение солености больше не основывается на свойствах стандартной морской воды IAPSO. Вместо этого лучшие оценки концентраций важных неорганических компонентов стандартной морской воды используются в TEOS-10 для точного определения искусственной морской воды с эталонным составом (таблица 2).По практическим и историческим причинам определение эталонного состава игнорирует растворенные органические вещества, а также большинство газов, хотя в остальном оно включает наиболее важные составляющие реальной морской воды с низким содержанием питательных веществ.
Справочная композиция ммоль / кг мг / кг
Na + 468.9675
10781.45
Мг 2+ 52,8170
1283,72
Ca 2+ 10,2820
412.08
К + 10.2077
399,10
Ср 2+ 0,0907
7.94
Класс 545,8695
19352,71
СО 4 2- 28.2353
2712,35
Бр 0,8421
67.29
Ф 0,0683
1.30
HCO 3 1,7178
104,81
CO 3 2- 0,2389
14,34
В (ОН) 3 0,3143
19,43
В (ОН) 4 0.1008
7,94
CO 2 0,0097
0,43
ОН 0,0080
0,14
Наблюдаемые вариации, наблюдаемые в реальной морской воде
О 2 0 — 0.3
0-10
2 0,4
14
Si (OH) 4 0 — 0,17
0–16
НЕТ 3 0 — 0,04
0 — 2
А / я 4 0 — 0.003
0 — 0,2
ΔCa + 0 — 0,1
0-4
ΔHCO 3 0 — 0,3
0-20
Растворенные органические вещества (РОВ)
0 — 2
Таблица 2. Ссылка Состав морской воды с S P 35,000 и S R ≡ 35,16504 г / кг. Концентрации в морской воде с более высокой или низкой соленостью могут быть найдены приблизительно путем масштабирования всех значений в большую или меньшую сторону на один и тот же коэффициент. Единицы концентрации приведены на килограмм морской воды. Настоящая морская вода содержит дополнительные компоненты, которые не включены в контрольную композицию, но концентрации (и их вариации) могут превышать 1 мг / кг.Концентрации этих компонентов не увеличиваются и не уменьшаются с увеличением солености, но в значительной степени контролируются биогеохимическими процессами.

Затем определяется числовая эталонная соленость (обозначенная S R ), представляющая массовую долю растворенного вещества в морской воде эталонного состава. Эталонная соленость выражается в граммах растворенного вещества на килограмм морской воды и определяется численно путем умножения концентраций различных компонентов эталонной композиции на их атомные веса и последующего суммирования.Считается, что определенная таким образом соленость находится на шкале солености эталонного состава. Обратите внимание, что погрешность самих атомных весов вносит в это определение погрешность около 1 мг / кг.

Стандартная морская вода теперь считается физическим артефактом, который приблизительно соответствует эталонному составу морской воды. Затем конкретному образцу стандартной морской воды присваивается эталонная соленость по шкале эталонной солености состава. Эта эталонная соленость численно отличается от практической солености образца (рис. 1b), но ее можно получить из практической солености на основе проводимости с помощью простого масштабирования.Однако эталонная соленость также может быть оценена с использованием других подходов (например, путем прямых измерений плотности и инверсии уравнения состояния TEOS-10).

Хотя определение эталонного состава обеспечивает стандарт для определения солености стандартной морской воды, при рассмотрении реальных морских вод возникает дополнительная проблема. Это связано с тем, что относительный химический состав морской воды на самом деле немного отличается в разных географических точках. Наиболее важные изменения, которые происходят в реальном океане, возникают из-за изменений в углеродной системе, а также в концентрациях кальция (Ca 2+ ) и нитрата макроэлементов (NO 3 ) и кремниевой кислоты (Si ( OH) 4 ) (Таблица 2).На эти составляющие влияют биогеохимические процессы в океане. Они удаляются при образовании биологического материала и возвращаются при его растворении.

При использовании PSS-78 эти изменения относительного состава игнорируются. Однако это означает, что воды одной и той же практической солености из разных частей океана могут содержать разные массовые доли растворенного вещества. В открытом океане разница может достигать 0,025 г / кг (рис. 1b). В прибрежных водах, где присутствие речных солей является дополнительным фактором, разница может достигать 0.1 г / кг. Различия такого размера более чем на порядок превышают точность, с которой сообщается соленость (таблица 1).

Согласно TEOS-10 эти изменения относительного состава явно учитываются в определении абсолютной солености. Абсолютную соленость TEOS-10 можно определить, как и прежде, путем измерения электропроводности, температуры и давления водяного пучка. Затем рассчитывается эталонная соленость, как если бы вода имела эталонный состав.