Marinov - A felszín alatti vizek hidrodinamikája
Dokumentumok
A felszín alatti vizek hidrodinamikája. A víz fizikai tulajdonságai. 1
A VÍZ FIZIKAI TULAJDONSÁGAI
A természetes víz legfontosabb fizikai jellemzői: hőmérséklet,
sűrűség, fajsúly, szilárdanyag-tartalom, viszkozitás, feszültség
felület, hőkapacitás, entalpia, párolgási nyomás, hő
A normál vízhőmérséklet 0 és 350 C között van
a víz fizikai tulajdonságai a hőmérséklettől függően változnak (1.1. táblázat).
Meghatározzuk a víz néhány fizikai tulajdonságát, leírások nélkül
A víz sűrűsége az egységnyi térfogatban lévő tömeg (átlagos sűrűség) .
Sűrűség a folyadéktartomány egy pontján
A sűrűség, n Si mértékegysége kg/m3. SI = ML-3
A tiszta víz sűrűsége maximum 4 kg hőmérsékleten 1000 kg/m3
csökken a hőmérséklettel (350 C, a = 994 kg/m3). 0 között
0 C és 40 C sűrűség növekszik
hőfok. 00 ° C-on a tiszta víz = 999,87 kg/m3. A sűrűség kiszámítható, n
a hőmérséklettől függően a Thiesen-Scheel-Diesselhorst relációval:
G a vonzás gravitációs ereje
edzés térfogategységenként. SI = N/m3. A tiszta víz 200 C-on 9789 N/m
Szilárd anyagok esetében, vízben oldva, ha nem
S = oldott szilárd anyagot tartalmazó víz sűrűsége
A felszín alatti vizek hidrodinamikája. A víz fizikai tulajdonságai. 2
- normál vízsűrűség (T-től függ);
ds - az oldott szilárd anyag sűrűsége;
Az oldott szilárd anyag koncentrációja n-ben kifejezhető (mg/l, koncentráció); (ppm
(o/oo) vagy g/kg - sótartalom), (kg/m
A tiszta vízben oldott szilárd anyag koncentrációja mg/l-ben
megközelítőleg megegyezik a sótartalommal * 1000 vagy a koncentrációval ppm-ben .
A sótartalom a só tömege g/(kg tengervíz = só tömege + sós tömeg)
ap). Az (1.2) egyenlet felhasználható az n koncentráció vagy sótartalom meghatározására
A gyakorlatban hozzávetőleges képleteket használnak.
A = 8,24493 10-1 - 4,0899 10-3 T + 7,643810-5 T2 - 8,246710-7 T3 + 5,3675 10-9 T4
B = -5,724 10-3 + 1,0227 10-4 T - 1,6546 10-6 T2
A viszkozitás a folyadékok azon tulajdonsága, hogy tangenciális feszültségeket mutatnak
a két mozgási réteg közötti elválasztó felület egymáshoz képest.
A dinamikus viszkozitás a folyadék stresszel szembeni ellenállásának mértéke
tangenciális súrlódás vscoas. A newtoni folyadékok (víz) állandója
az arányosság, amely a tangenciális erőfeszítést a súrlódási vscoákhoz kapcsolja a gradienshez
sebesség du/dy (Newton-féle viszkozitási törvény):
ahol u - a vízszintes sebesség, és y - a normális áramlási irány .
A felszín alatti vizek hidrodinamikája. A víz fizikai tulajdonságai. 3
és csökken a növekvő molekuláris keverés mellett (növekvő hőmérséklet mellett).
A dinamikus viszkozitás empirikus képleteire példa az
Hardy, Cottington és Swidells n Weast, Kémia és fizika kézikönyve 1986 .
ahol n Ns/m2, T n (0 C) és
20 = 0,001002 Ns/m2 (dinamikus viszkozitás 200 C-on)
MINKET. Nemzeti Szabványügyi Iroda .
A számított értékeket az 1.1. Táblázat tartalmazza
1.3. SZuperfeszültség .
Felületi feszültség a víz és a levegő határfelületén vagy két folyadék között
a felszínt alkotó molekulák közötti kölcsönhatás nem elegyedő eredménye, i
molekulák a folyadék belsejében. A szabad felületet alkotó molekulák
erősen vonzódik a folyadék belsejéhez. Ez létrehoz egy molekulatörzset
mint egy membrán, amelyet az ábrán látható erők hajtanak (nedvesítő folyadék esetén)
a fal, például víz + üveg). Ha a víz vékony csőben van (kapilláris cső,
d 5 mm) a felületi feszültség fennállása miatt megjelenik egy úgynevezett jelenség
A talajvíz hidrodinamikája. A víz fizikai tulajdonságai. 4
A csőben lévő víz h magasságig (kapilláris magasságig) emelkedik, ami lehet
Jurin képletével számolva. A felületi feszültség miatti furat: F = 2r .
Egyensúly esetén 2rcos = h r2 g
ahol - a folyadék sűrűsége (kg/m3),
g - a gravitációs gyorsulás (m/s2),
- a cső fala és az F közötti szög (a meniszkusz érintője a
- felszíni víz feszültsége (N/m).
Ahogy a példa eredményeként a felületi feszültség miatti erő hat
merőleges a szabad felületre, a meniskust alkotó egyenes mentén (1.1. ábra),
A víz felületi feszültsége 200 C-on = 0,073 N/m. kissé eltérnek
A párolgási jelenség szimulálásához ismerni kell a nyomást
telített gőzök és a környezeti gőznyomás. Néhány gáz esetében
oldva, a levegő és a víz közötti tömegátadás összefüggésbe hozható a vízgőz cseréjével
A levegőben lévő vízgőz nyomása a molekulák mozgási energiájából adódik
víz, amelynek hatására a molekulák a szabad felületen keresztül távoznak a levegőbe. Vízmolekulák
addig pároljuk a levegőbe, amíg telítődik. Egyensúly esetén, amikor elérik a nyomást
telítettségű gőzök, a víz feletti levegőben, a molekulák kinetikus cseréje a víz között
és a levegő, valamint a levegő és a víz egyensúlyban van. Ennek az egyensúlynak a zavara, amelyet az okoz
a levegő vagy a víz hőmérsékletének változásai növelik a környezet áramlását
a másikig, amíg ismét ki nem alakul az egyensúly. A gőznyomás ct-vel nő
a hőmérséklet növekedése több vízmolekulát fúr a levegőbe. variáció
telített gőznyomás hőmérséklet mellett az 1.2. táblázatban található. (értékek
eredmények a Goff-Gratch formulációból).
A gőznyomást SI-ben, Pa-ban (N/m2) mérjük. Íme néhány
képletek a telített gőznyomás meghatározásához:
pVS = 3,868639 (0,00738TS + 0,8072) 8-0,0000191,8TS + 48 +0,001316 (1,8)
ahol pVS - telítettségű gőznyomás (kPa),
TS - felszíni víz hőmérséklete (0
A felszín alatti vizek hidrodinamikája. A víz fizikai tulajdonságai. 5.
A jég feletti gőznyomás kiszámításához a következő képlet használható:
A környezet vízgőznyomása, pV (KPa) a következő összefüggéssel számítható:
pV = pVS - 0,00066/pa (Ta-Tu) (1 + 0,00115 Tu) (1,11)
ahol pa (KPa) - légnyomás,
Ta (0 C) - száraz levegő hőmérséklete,
Ön (0 C) - párás levegő hőmérséklete,
pVS (kPa) - telítettségű gőznyomás, az (1.8) képlettel számítva.
A hőmennyiségeket J-ban (1 J = 1N m), SI-ben vagy lóban mérjük. n cgs .
A kalóriakapacitás a növekedéshez szükséges kalóriaenergia mennyisége
a víz hőmérséklete egy fokkal.
A víz kalóriakapacitása 4186,8 J/kg 0 C n SI és 1 kal/g 0 C n cgs.
Lóval. (kalória) az a hőmérsékletének emeléséhez szükséges hő
gramm vizet egy fokkal. A következőkkel dolgozunk:
ló. 4 (alacsony kalóriatartalmú 3,50 C - 4,50 C),
ló. 15 (normál kalória 14,5 0C - 15,50C).
Átlagos kalória = 1 gramm víz szükséges, amely egy gramm víz 00 ° C és 15 ° C közötti hőmérsékletének felmelegítésére szolgál
1 cal 15/g 0C = 4186,8 J/kg 0C,
A kalóriatartalmú energiacserék, a víz, Q összefüggenek a
hőmérséklet, V térfogat, sűrűség és kalóriakapacitás c:
A hőáram az egységnyi területen áthaladó hőmennyiség .
A hidrológia legfontosabb hőárama a napsugárzás fluxusa és
hosszú hullámú sugárzás a víz felszínén. n SI
a hőáramot W/m2 (J/s m vagy N/sm), és cgs n kcal/m