Sıvıların fiziksel özellikleri, davranışlarının özelliklerinde kendini gösterir. çeşitli koşullar. Hidroliğin birçok kanununun ve bağımlılığının temelini bunlar oluşturur. Ana konuyu düşünün fiziki ozellikleri sıvıları damlatın.

1. Sıvı yoğunluğu. Yoğunluk [kg / m3 ] birim hacimde bulunan sıvının kütlesidir. Homojen bir sıvı için:

, (1.1)

sıvının kütlesi nerede; - hacim.

Homojen olmayan bir sıvı için belirli bir noktadaki yoğunluk aşağıdaki formülle belirlenir:

.

4 0 С'de suyun yoğunluğu - .

2. Spesifik yer çekimi. Özgül ağırlık [N/m3 ] birim hacimde bulunan sıvının ağırlığıdır. Homojen bir sıvı için:

(1.2)

hacimdeki sıvının ağırlığı nerede .

Homojen olmayan bir sıvı için belirli bir noktadaki özgül ağırlık

.

4 0 С'de suyun özgül ağırlığı - .

Kütle ve ağırlık arasında olduğu gibi özgül ağırlık ile kütle yoğunluğu arasında da aynı ilişki vardır. , - elde etmek

,

serbest düşüş ivmesi nerede.

Genel durumda, homojen olmayan, sıkıştırılabilir bir akışkan için yoğunluk, noktanın koordinatına bağlıdır. , zaman - , sıcaklık - ve basınç , yani. . Basınç ve sıcaklıktaki bir değişiklik, sıvının molekülleri arasındaki mesafede bir değişikliğe ve dolayısıyla yoğunlukta bir değişikliğe yol açar.

Uygulamada, sıvının yoğunluğunun 4 0 C'deki suyun yoğunluğuna oranına eşit olan sıvının bağıl yoğunluğu da kullanılır.

. (1.3)

Normal koşullardaki hava için, yani. bir sıcaklıkta Ve atmosferik basınç mmHg Sanat. ( ):

Ve .

Teknik ve fiziksel atmosfer arasında ayrım yapın.

teknik atmosfer- 1at \u003d 1kg / cm2 \u003d

735,6 mm. rt. Sanat. = 10 m w.c. Sanat. \u003d 10000 kg / m2.

fiziksel atmosfer- 1 atm \u003d 1,033 kg / cm2 \u003d

760 mm. rt. Sanat. \u003d 10,33 m su. Sanat. \u003d 10330 kg / m2.

3. Bir sıvının sıkıştırılabilirliği. Sıkıştırılabilirlik, bir sıvının basınç altında hacmini değiştirme özelliğidir. Birim basınç başına hacimdeki bağıl değişiklik olan hacimsel sıkıştırma oranı [m2/N veya Pa-1] ile karakterize edilir;

. (1.4)

Formüldeki eksi işareti, basınçtaki pozitif artışın sıvının hacmindeki negatif artışa (yani azalmaya) karşılık gelmesinden kaynaklanmaktadır. .

Formül (1.4)’ün sonlu artışlar cinsinden ifade edilmesi , aldık

. (1.5)

Eşitlik göz önünde bulundurularak (1.4), yoğunluğu belirlemek için yaklaşık bir formül buluyoruz

, (1.6)

nerede ve basınçlardaki yoğunluklar ve .

Katsayının tersi elastikiyetin toplu modülüdür . Modül ve sonlu farklar açısından formül (1.4), genelleştirilmiş Hooke yasası adı verilen bir bağımlılık olarak yeniden yazılabilir.

, (1.7)

basınçtaki artışa bağlı olarak sıvının hacminde bir artış (bu durumda bir azalma) nerede.

Damlayan sıvılar için modül artan sıcaklıkla bir miktar azalır ve artan basınçla artar. Örneğin atmosfer basıncındaki su için (veya ). Bu nedenle üzerindeki baskı arttıkça (1at) suyun hacmi yalnızca 1/20.000 oranında azalır. Elastikiyet modülü diğer damlayan sıvılar için (örneğin mineral yağlar için) aynı düzendedir; yaklaşık olarak şuna eşittir: .

Formül (1.7)'den takip edildiği gibi, su basıncındaki bir artışla, örneğin 40 MPa'ya kadar, yoğunluğu yalnızca% 2 artar ve yağ -% 3 artar. Bu nedenle çoğu durumda damlayan sıvıların pratik olarak sıkıştırılamaz olduğu düşünülebilir; yoğunluklarını basınçtan bağımsız olarak alın. Ancak çok yüksek basınçlarda ve elastik titreşimlerde sıvıların sıkıştırılabilirliği dikkate alınmalıdır.

Adyabatik ve izotermal elastisite modülü vardır. Birincisi ikinciden yaklaşık 1,5 kat daha büyüktür ve ısı transferi olmadan hızlı sıvı sıkıştırma süreçlerinde kendini gösterir. Yukarıdaki değerler izotermal modül değerleridir. Bazı sıvıların izotermal elastikiyet modülünün ortalama değerleri Ek 5'te verilmiştir.

4. Gazların sıkıştırılabilirliği. Gazların sıkıştırılabilirliğini değerlendirmek için hacimsel sıkıştırma katsayısının pek faydası yoktur, çünkü değeri basınçla keskin bir şekilde değişir. Bu tahmini gazın durum denklemini kullanarak yapmak daha uygundur. Normale yakın atmosferik koşullar altında, gazın durumu Clapeyron denklemi (1834) ile yeterli doğrulukla tanımlanır.

,

gaz sabiti nerede;

mutlak sıcaklık.

İçin izotermal süreç durum denklemi Boyle-Mariotte denklemi (1662) biçimini alır. Sabit bir gaz kütlesi için bu denklem aşağıdaki gibi yazılabilir:

. (1.8)

İki durum için denklem (1.8) yazıldığında şunu elde ederiz:

veya ,

, (1.9)

mutlak basınçta gazın başlangıç ​​hacmi nerede;

Aynı kütledeki gazın mutlak basınçtaki hacmi.

Her iki durumda da ayar yapan iki örneği düşünün .

Örnek 1.1. Verilen: , .

, veya .

Bu nedenle, basınçtaki 1 atm'lik artışla hacimdeki nispi değişim, başlangıç ​​hacminin %50'sidir.

Örnek 1.2. Verilen: , . Artan basınçla gazın hacmindeki bağıl değişimi bulun.

, veya .

Böylece, belirli koşullar altında, basınçtaki 1 atm'lik artışla gaz hacmindeki nispi değişiklik, başlangıç ​​​​hacminin% 25'i kadardır.

Bu örnekler, bir gazın bağıl sıkıştırılabilirliğinin mutlak basınçla önemli ölçüde değiştiğini doğrulamaktadır. Daha da önemlisi, bir gazın sıkıştırılabilirliği, damlayan bir sıvının sıkıştırılabilirliğinden kıyaslanamaz derecede daha fazladır. Örneğin, basınçtaki 1 atm'lik bir değişiklikle suyun hacmi% 0,006, gazın hacmi% 50,% 25 vb. Bu nedenle, sıradan hidrodinamiğin problemlerini çözerken, damlayan bir sıvının sıkıştırılabilirliği ihmal edilebilirken, prensip olarak bir gazın sıkıştırılabilirliği dikkate alınmalıdır.

Bununla birlikte, düşen bir sıvıyı her zaman sıkıştırılamaz olarak kabul etmek ve her durumda bir gazı sıkıştırılabilir bir sıvı olarak düşünmek yanlış olacaktır. Basınçtaki önemli ve ani değişikliklerle, düşen bir sıvının hacmi, göreceli olarak düşük sıkıştırılabilirliğine rağmen o kadar değişebilir ki, bu değişikliği göz ardı etmek büyük bir hataya yol açacaktır.

Bir örnek, basınçtaki ani bir değişimin neden olduğu borulardaki su darbesidir. Uzun bir süre bilim adamları borulardaki su darbesi problemini çözemediler, çünkü asırlık geleneğe göre damlayan bir sıvının kesinlikle sıkıştırılamaz olduğunu düşünüyorlardı. Bu sorun ilk olarak N.E. 1899'da Zhukovski. Kanıtladığı teorem, sıvının sıkıştırılabilirliğini ve boru hattının deformasyonunu hesaba katıyor.

Öte yandan, basınçtaki önemsiz değişiklikler ve nispeten küçük (ses hızıyla karşılaştırıldığında) akış hızı için, gazın sıkıştırılabilirliği bile ihmal edilebilir. Bu varsayım üzerine, "düşük hızların" sözde aerodinamiği inşa edilmiştir.

Yoğunluktaki bağıl değişimlerin küçük olduğu hareket durumlarında da gazlar sıkıştırılamaz olarak kabul edilebilir; . Bu hüküm, 70 m/s'ye kadar akış hızlarına ve nispeten küçük basınç düşüşlerine sahip hava ve diğer gazlar için geçerlidir.

Çekme kuvvetleri. Bildiğiniz gibi gazlar, ne kadar büyük olursa olsun kendilerine sağlanan herhangi bir hacmi doldurarak çekme kuvvetlerinin etkisine direnmezler. Sıvıların düşürülmesine gelince, onlara çekme kuvvetleri uygulanabilir, ancak ortaya çıkan gerilimler çoğunlukla ihmal edilebilir düzeydedir. Örnek olarak genellikle yeryüzünde en yaygın olarak bulunan sıvı olan su gösterilmektedir. Normal teknik uygulama koşullarında onu kırmak için, karbon çeliğini kırmaya göre 10 milyon kat daha az bir kuvvet (birim alan başına) yeterlidir. Aynı zamanda enine eksen etrafında dönen bir kılcal borunun (Şekil 1.3) içinde bulunan damıtılmış sudaki çekme gerilmesinin 280 kg / cm2'ye kadar ulaşabildiği bilinmektedir.

Pirinç. 1.3. Damlayan bir sıvıda meydana gelen bir örnek

önemli kırılma stresi

İlk bakışta çelişkili olan bu gözlemler, yalnızca normal koşullar altında, safsızlıklarla kirlenmiş teknik akışkanlar gerilime maruz kaldığında, çekme geriliminin ihmal edilebileceğini ve yalnızca özel günler bu gerilmeler kısa süreliğine önemli değerlere ulaşabilmektedir.

Genel durumda, damlayan bir sıvının nihai mukavemeti, herhangi bir sıcaklıkta pozitif bir değere sahip olan (basınç geriliminin pozitif bir değerine karşılık gelen) mutlak buharlaşma basıncı olarak düşünülmelidir.

5. Termal genleşme Bir sıvının sıcaklıktaki değişiklikle hacmini değiştirme yeteneği. Sıcaklıkta 1 ° C'lik bir değişiklikle hacimdeki nispi değişiklik olan hacim genleşme katsayısı ile karakterize edilir. sabit basınç yani

. (1.10)

Sonlu artışlar dikkate alındığında , ve alıyor , alıyoruz

, (1.11)

ve eşitlik göz önüne alındığında yoğunluğunu belirlemek için yaklaşık bir formül buluyoruz

, (1.12)

sıcaklıklarda yoğunluklar nerede ve vardır ve .

Su için katsayı artan basınç ve sıcaklıkla artar:

itibaren en Ve ;

önce

en Ve .

Basınç aralığındaki mineral yağlar için hacim genleşme katsayısı -

6. Viskozite- bir sıvının katmanlarının kaymasına (kaymasına) direnme özelliği. Bu özellik, hareket sırasında sıvıda teğetsel gerilimlerin ortaya çıkmasıyla kendini gösterir. Viskozite, akışkanlığın zıt özelliğidir: daha viskoz sıvılar (gliserin, yağlama yağları vb.) daha az akışkandır ve bunun tersi de geçerlidir. İdeal bir akışkan mutlak akışkanlık özelliğine sahiptir.

Viskoz bir sıvının düz bir duvar boyunca akışını düşünün (Şekil 1.4). Parçacıkların enine karıştırma (laminer akış) olmadan paralel katmanlar halinde hareket etmesine izin verin.

Pirinç. 1.4. Viskoz akışta hız profili

duvar boyunca sıvı

İç sürtünme etkisi altında, duvara yaklaştıkça hız, duvarın yakınında sıfıra eşit oluncaya kadar azalacaktır; .

Akışta duvara paralel, aralarında mesafe olan iki katman seçelim. Katmana ait akışkanın hızı şöyle olsun: ve katman maç hızı , katmandan katmana hız artışı nerede.

İlk kez 1686 yılında I. Newton tarafından ortaya atılan ve daha sonra prof. N.P. Petrov, 1883'te bir akışkandaki kayma gerilmesinin türüne bağlı olduğunu ve katmanlı bir akışta enine hız gradyanı ile orantılı olarak değiştiğini ortaya koydu.

, (1.13)

enine hız gradyanı nerede (yani katmanlar arasındaki noktada teğetin eğiminin teğeti). Degradenin değeri seçilen yöne bağlı olarak pozitif veya negatif olabilir. Her zaman pozitif bir değer elde etmek için mutlak değeri formüle dahil edilir;

Sıvının türüne ve sıcaklığa bağlı olarak bir sıvının dinamik viskozite katsayısı.

- Koordinat artışına karşılık gelen hız artışı (bkz. Şekil 1.4).

Bir sıvının viskozitesinden dolayı ortaya çıkan teğetsel gerilmeler moleküler bağlara bağlıdır. Bağımlılık (1.13) denir Newton'un viskoz sürtünme yasası , ve bu yasaya uyan sıvılar - Newtoncu. Newton tipi akışkanlar, gazların yanı sıra su ve diğer yüksek akışkanlığa sahip sıvıları da içerir.

Newton'un viskoz sürtünme kanununa uymayan tüm akışkanlara sırasıyla denir. anormal veya Newtonyen olmayan sıvılar. Bunlar arasında süspansiyonlar, kolloidler ve dinlenme halindeyken de kayma gerilmelerinin mümkün olduğu ve viskozitenin hız eğimine bağlı olduğu diğer sıvılar yer alır. Sıvının viskozitesi polimer katkı maddeleri, yüzey aktif maddeler vb. ile değiştirilebilir. Çeşitli anormal akışkanların yük altındaki davranışı ve dinamik özellikleri reolojide incelenir ve sonuçları büyük önem Hem akışkanlar mekaniği hem de plastisite teorisi için.

Teğetsel sürtünme stresini bilerek sıvıdaki iç sürtünme kuvvetini belirlemek mümkündür.

, (1.14)

sürtünme kuvveti nerede;

Bitişik katmanların alanı.

Sürtünme kanunundan (1.14), sürtünme gerilmelerinin yalnızca hareketli bir akışkanda mümkün olduğu sonucu çıkar; Bir sıvının viskozitesi yalnızca aktığında ortaya çıkar.

Yukarıdakiler, viskozite nedeniyle sıvılardaki sürtünmenin, sürtünme yasasından temel olarak farklı bir yasaya tabi olduğu sonucuna varmamızı sağlar. katılar sürtünme kuvvetinin normal basınca bağlı olduğu ve sürtünme yüzeylerinin alanına bağlı olmadığı yer.

Dinamik viskozitenin boyutunu belirlemek için denklem (1.13)'ten şunu elde ederiz:

İÇİNDE uluslararası sistem birim (SI) dinamik viskozite aşağıdaki birimlerle ifade edilir: veya .

İÇİNDE fiziksel sistem CGS dinamik viskozite birimi olarak alınır denge () insan damarlarındaki kan hareketi yasalarını inceleyen Fransız doktor Poiseuille'in anısına ; .

Teknik birim sisteminde dinamik viskozite şu boyuta sahiptir: .

Dinamik viskozitenin yanı sıra birçok sonuç ve hesaplamada, dinamik viskozitenin bir sıvının yoğunluğuna oranı olan kinematik viskozite kullanılır.

. (1.15)

Kinematik viskozitenin boyutu

,

ve SI sistemindeki birimi .

Cgs sisteminde kinematik viskozite birimi stoklamak () (İngiliz fizikçi Stokes'un onuruna). Stokes'un yüzde birine centistokes (): denir.

Sıvıların viskozitesi büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır (Şekil 1.5). Burada:

Damlayan sıvıların viskozitesi artan sıcaklıkla azalır;

Gazların viskozitesi artar.

Bu, sıvılarda ve gazlarda viskozitenin doğasındaki farkla açıklanmaktadır. Sıvılarda moleküller birbirine çok daha yakındır (gazlara göre) ve viskoziteye moleküler yapışma kuvvetleri neden olur. Bu kuvvetler sıcaklık arttıkça azalır, dolayısıyla viskozite azalır.

Pirinç. 1.5. Kinematik viskozitenin bağımlılığı

sıcaklık

Saf tatlı su için dinamik viskozite katsayısının sıcaklığa bağımlılığı Poiseuille formülü ile belirlenir.

, (1.16)

Nerede - sıcaklıktaki su sıvısının dinamik viskozitesi (denge); - sıcaklık .

Sıcaklığın 0'dan 100 0 C'ye artmasıyla suyun viskozitesi neredeyse 7 kat azalır (bkz. Tablo 1). 20 0 C sıcaklıkta suyun dinamik viskozitesi (denge)'dir.

Gazlarda viskozite esas olarak moleküllerin rastgele termal hareketinden kaynaklanır ve yoğunluğu sıcaklık arttıkça artar. Bu nedenle sıcaklık arttıkça moleküllerin çarpışma sayısı artar ve gazların dinamik viskozitesi artar. Örneğin hava için

burada pascal saniye cinsinden ifade edilir;

Santigrat derece cinsinden.

Su en az viskoz sıvılara aittir. Pratik olarak kullanılan sıvılardan yalnızca birkaçının (örneğin eter ve alkol) viskozitesi sudan biraz daha düşüktür. Sıvı karbondioksit en düşük viskoziteye sahiptir (suyun viskozitesinden 50 kat daha az). Tüm sıvı yağların viskozitesi sudan çok daha yüksektir (20 0 C'deki hint yağı, aynı sıcaklıktaki sudan 1000 kat daha yüksek bir viskoziteye sahiptir). Tablo 1.1 suyun yoğunluk, kinematik ve dinamik viskozite değerlerini sıcaklığa karşı gösterirken, tablo 1.2 bazı gazların yoğunluk ve viskozite değerlerini göstermektedir.

Sıvıların viskozitesi viskozimetreler kullanılarak ölçülür. En yaygın olanı, tabanına 2,8 mm'lik kısa bir tüp yerleştirilmiş, 106 mm çapında silindirik bir kap olan Engler viskozimetresidir. Yerçekimi etkisi altında viskozimetreden bu tüp boyunca 200 cm3 test sıvısının akış süresi, aynı hacimdeki damıtılmış suyun akış zamanına bölünür 20°C'de viskoziteyi Engler derecesi cinsinden ifade eder

.

Mineral yağlarda Engler derecelerini Stokes'a dönüştürmek için aşağıdaki formülü kullanın:

. (1.18)

Tablo 1.1

Su parametrelerinin sıcaklığa bağımlılığı

Hidroekolojinin temelleri

Bunun nedeni, termal enerjinin belirli bir kısmının ilgili moleküllerdeki hidrojen bağlarını kırmak için harcanmasıdır. Şu tarihte:

hava sıcaklığında önemli bir artış, su olur

daha sıcaktır, ancak sıcaklığı hiçbir zaman atmosfere ulaşmaz. yüksek buharlaşma ısısı. Böylece, O sıcaklığında buharlaşmanın (buharlaşma) özgül ısısı ve 100 °С

sırasıyla 2,50·10 6 ve 2,26·10 6 Jjkg'dir. Boğucu bir şekilde

günlerde su buharlaşmasının yoğunluğu artar ve buna bağlı olarak

ve aşırı ısınmayı önlemek için ısı dağılımı. Ve tam tersi, ne zaman

sıcaklığın OC'nin altına düşmesi ve buz oluşumu

önemli miktarda ısı verilir ve dolayısıyla soğutma suyu

yavaş yiyor. Özısı eriyen buz 333.000 j/kg, özısı normal basınçta

nii ve O os- 2,12 10 3 J / (kg 0 C) ve termal iletkenlik katsayısı

ti- 2,24 W / (m 0 C). Karda ise bu rakam 1,80,

su için - 0,60 W / (m 0 C).

Suyun yüksek ısı kapasitesi nedeniyle dalgalanma aralığı

Hidrobiyontların yaşadığı su ortamının sıcaklığı nadiren bu değerleri aşıyor 1-35 °C. Sudaki organizmalarla karşılaştırıldığında karasal Organizmalar çok daha geniş aralıktaki çevresel sıcaklık dalgalanmalarına uyum sağlamak zorunda kalıyor.

9.3. Suyun yoğunluğu

Suyun yoğunluğu birim hacminin kütlesidir.

ve 1 m3 başına kilogram (kgjm3) cinsinden ifade edilir. Bu tempoya bağlı

sıcaklık, çözünmüş tuzların varlığı ve ayrıca atmosferik

Su kütlelerinin basıncı ve basıncı.

kimyasal olarak saf suyun en yüksek yoğunluğu

sıcaklıkta pratikte çözünmüş tuz içermez

3,98 °С 1 gcm3'e eşittir Sıcaklık 00 С'ye düştüğünde, eu

Su henüz buza dönüşmemişse yoğunluğu

998,87 kgjm3 olup, buz durumuna geçince hemen 916,70 kgjm3'e düşer. Suyun yoğunluğu azalır ve arttıkça artar.

sıcaklığı 4 °C'nin üzerindedir. 30 °C'de 995,67 kgm3'tür

Sıcaklığın 0'dan 4 °C'ye artmasıyla birlikte suyun yoğunluğundaki artış, buzun erimesi sırasında moleküllerin yaklaşması ve bunun sonucunda moleküller arası boşlukların kaybolmasıyla açıklanır. Sıcaklıktaki daha fazla artışa H2 0 moleküllerinin farklılaşması eşlik eder ve

suyun yoğunluğu azalır.

Farklı sıcaklıklarda suyun yoğunluğu aşağıdaki gibi değişir:

yol.

Raadel 111. FJ Ekosistemlerinde A6otik Faktörler

Suyun yoğunluğu sıcaklığa ek olarak miktarından da etkilenir. çözünmüş tuzlar. Tuzluluk arttıkça suyun yoğunluğu da bir miktar artar. Ancak suyun sıcaklığı, tuzluluğu ve yoğunluğu arasında hiçbir fark yoktur. doğrusal bağımlılık. Yani suyun yoğunluğu olması gerekenden daha az azalır

sıcaklığı ve mineralizasyonundaki artış derecesinden beklenen

. Bu, su ekosistemlerinin sürdürülebilirliğinin sağlanmasında suyun son derece önemli rolünü açıklamaktadır. Suyu karıştırırken

sıcaklık ve tuzluluk farklı olduğundan karışık su oluşur

evet, her birinden biraz daha yüksek bir yoğunluğa sahip

ayrı ayrı. Yani deniz tuzlu suyu Dnep'e girdiğinde

rovsko-bugskiy taze, yaşla karıştığı haliç Nehir suyunun yoğunluğu yoktur, bu da konsantrasyonunu esas olarak alt katmanlarda belirler. arasındaki geçiş bölgesinde

ayrı su kütleleri farklı sıcaklık ve ortak

tembellik, artan bir yoğunluk var. Bu bölgeye denir

Hidrolojik cephe. Kenarda görünebilir nehir ağızlarında (nehir ağızlarında) tatlı ve tuzlu sular arasında

ön) denize akıyor.

Su yoğunluğundaki artış (hidrolojik cephe)

yükseliş nedeniyle Karadeniz'de Kırım kıyısına yakın yerlerde gözlemleyin

Ma derin, daha soğuk sular yüzey tabakasının rüzgârla sürüklenmesi sırasında yüzeye çıkar. Bu fenomene isim verildi

Yükseliş.

Bu süreçler nedeniyle biyolojik göç

Dip çökeltilerinden suyun fotik katmanına kadar genetik elementler

(bitkilerin sentezi için yeterli ışığın olduğu yer)

güneş enerjisi kullanan organik madde) ve,

sonuç olarak fi'nin üretim faaliyeti

toplankton ve fito- ve zooplanktonun biyokütlesi artar. Faktör

Pelajik organizmaların yaşamında su yoğunluğu önemli bir rol oynar

Su yoğunluğundaki en büyük dalgalanmalar

karışım sınırında bulunan tonlarca ekosistem

deniz tuzu ve temiz su nehir akışıyla birlikte geliyor.

Tatlı su kütlelerinin derinliğinin artmasıyla birlikte

4°C sıcaklıkta 10,3 m, basınç 1 atm artar. İçin

Hidroekolojinin temelleri

deniz tuzlu sularında bu derinlik biraz daha küçüktür - 9.986 m.

Tatlı ve tuzlu su arasındaki basınç farkı "~

tuz konsantrasyonunun daha yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. deniz suyu. Açık

okyanusların büyük derinliklerinde basınç,

yüzeyindeki değeri 1000 atm'den fazla olan iyon. Basınç hassasiyetine göre su organizmaları

Leniasyon, geniş bir aralıktaki basınç dalgalanmalarına dayanabilen eurybatic ve su basıncındaki önemli dalgalanmalara dayanamayan stenobitnye'ye bölünmüştür.

9.4. Suyun viskozitesi ve yüzey basıncı

Özgül ısı kapasitesi gibi, suyun viskozitesi de (diğer sıvılarla karşılaştırıldığında) benzersiz bir özelliğidir, çünkü su kütlelerinin hareketliliğini belirler ve suda yaşayan organizmaların yüzmesini kolaylaştırır. Viskozite birimi saniye başına pascaldır (Pa·s). Viskozite sıcaklığa göre değişir.

sıcaklık: 10 °C'de 1,3 × 10-3, 20 °C'de 1,1 × 10-3 ve 30 °C'de 0,87 × 10-3 Pa·s'dir ve arttıkça hafifçe artar.

su tuzluluğu.

Hidrobiantların su sütununa dalma hızı ve planktonik organizmaların su içinde yükselme hızı viskoziteye bağlıdır. İÇİNDE

Bununla bağlantılı olarak, evrim sürecinde ikincisi özel bir gelişme gösterdi.

Yüzeydeki sürtünme kuvvetini artıran tüm oluşumlar su (büyümeler, pterygoid oluşumlar vb.) ve izin verilmesi

su sütununa dalmadan onları "yüzer" tutun.

Suyun bir diğer spesifik özelliği ise yüksek

katsayı yüzey gerilimi, ölçülen metre başına Newton (N/m). Sıcaklığa ve tuzluluğa bağlı olarak 0,765-0,771 Njm'dir. Yüzey kuvvetlerinin bir sonucu olarak

su ile atmosfer arasındaki temas bölgesindeki gerilim

yüzey filmi kırılmış. Birçok su organizması

dış ortamın ıslanabilirliği nedeniyle içinde yaşamaya uyarlanmıştır.

vücut kapakları. Yüzeyi ıslanmayan organizmalar için yüzey filmi bir tür destek görevi görür ve hidrobiantlar bunun üzerinde tutulur (veya aşağıdan asılı kalır), hatta

Sudan daha ağırlarsa, daha hafif hidrobiyantlar film ve hatta üzerinde çalıştırılabilir.

Kirli koşullar altında yüzey gerilimi azalır

sudaki organik maddeler, özellikle yüzey aktif madde

Nyms'in yanı sıra suyun "çiçek açması" ve yüksek rezervuarların aşırı büyümesi sırasında

Shimi su bitkileri. Önemli bir düşüşle

yüzeydeki gerginlik (20 10-5 Njcm'ye kadar) organizmalar

filmler ölür.

kırmızı euglena

Bölüm 1l. Su ekosistemlerinin abiyotik faktörleri

9.5. Su rengi

Renk doğal sularçözünmüş maddenin rengine bağlıdır

böceklerin yaşadığı maddeler, asılı parçacıklar ve mikroorganizmalar

su sütununu dağıtın. Suyun özelliklerinin birleşiminden kaynaklanmaktadır.

rezervuar kıyılarının ortamı ve özelliklerinin yanı sıra meteorolojik

kim faktörleri. Suyun rengi, otokton (su içi) ve allakton (dışarıdan gelen) kökenli asılı maddenin varlığından etkilenir.

Suyun kendi rengi (mavi) yalnızca bazı suların karakteristiğidir. temiz dağ gölleri. Güneş spektrumundan ışınların seçici olarak emilmesine bağlıdır: en

uzun ışık dalgaları (tayfın kırmızı kısmı) ve sonuncusu

mavi kısmının kısa dalgaları. Güneş ışığı içinden geçmek su, kırmızı ışınlarını kaybederek yavaş yavaş beyazdan maviye döner.

Doğal sular, esas olarak sakız varlığından dolayı yeşil, sarı, kahverengi ve hatta siyah renkte olabilir.

Ayrıca suyun rengi kütle nedeniyle sıklıkla değişir.

Bazı planktonik organizmaların rezervuarlarında gelişme. Bu sözde bitkisel renklenmedir. Özellikle mavi-yeşil alglerin neden olduğu suyun “çiçeklenmesi” sırasında su kendi rengini alır, ayrıştığında ise fikosiyanin ve fikobilin pigmentlerinin salınması nedeniyle koyu mavi bir renk alır. Yeşil algler suyu renklendiriyor yeşil renk, diatomlar bağlanır

sarımsı tonu, salin dunaliella (Dunaliella sa-

lina), (Euglena rubra) ve küçük bir tane(Primnesium parvum) - kırmızı renk.

Pasifik ve Atlanti'de suyun renginin değiştiği bilinen vakalar

mikroskobik dinofun gelişmesi nedeniyle okyanuslar

sözde kırmızı gelgitlere neden olan algler

Pasifik kıyısına yakınsın Güney Amerika. Sırasında

bu gelgitlerde balık ve omurgasız ölümleri oluyor,

algler tarafından toksik maddelerin salınmasıyla ilişkilidir.

9.6. Suyun sıcaklığı ve termal rejimi

nesneler

Su alanındaki su sıcaklığı ve derinliğindeki değişiklikler

belirli bir süre boyunca tempera denir

su kütlesinin tury rejimi. Su ekosistemlerinde su sıcaklığındaki dalgalanmalar günlük, aylık, mevsimsel, yıllık ve uzun vadeli olabilir. Bu gibi durumlarda günlük ortalamadan söz edilir.

Hidroekolojinin temelleri

Nuh, ortalama aylık, ortalama mevsimsel ve birkaç yıl boyunca ortalama sıcaklık. Sıcaklık, termal özellikleri belirler su kütlelerinin rejimi. İkincisi yalnızca bir değişiklik olarak anlaşılmıyor

sıcaklık değil, aynı zamanda su tarafından tutulan ısı rezervleri

kitleler. İçerisindeki su miktarı ise

su kütlesi ve ortalama günlük (veya başka bir süre için) sıcaklığı, daha sonra ısı rezervi hesaplanabilir - su kütlesinde biriken ve 00 C sıcaklıkta değerini aşan ısı miktarı.

Su ekosistemlerindeki su aşağıdaki formülü kullanır:

burada C suyun ısı kapasitesidir; p yoğunluğudur; T-orta

daha düşük su sıcaklığı; V suyun hacmidir.

Su kütlelerindeki en büyük ısı rezervleri geliyor

Günlük ısı kaybının neredeyse eşit olduğu yaz sonu

güneş enerjisi ile alınma sıralaması. Isı rezervinin maksimum ve minimum değerleri arasındaki farka rezervuarın termal rezervi denir. Bu, su ortamının çok önemli bir çevresel göstergesidir. Özellikle yıllık ortalamalar arasında olduğu tespit edildi. ilkbahar yaz, su sıcaklığı ve Doğal su kütlelerinde yaşayan balıkların büyüme oranları arasında doğrudan bir ilişki vardır. Örneğin, balıkçılıkta yetiştirme mevsimi boyunca derece günlerinin toplamı

su birikintilerinin sayısı 2000 veya daha fazla olduğunda, iki yaşındaki sazanların kütlesi 450-500 g'a ulaştı ve daha serin yazlarda (1700-1800 derece-gün) 370 g'ı geçmedi.

bağımlılık bir yandan balığın vücudundaki metabolik süreçlerin yoğunlaşmasından, diğer yandan daha uygun bir durumdan kaynaklanmaktadır.

gıda organizmalarının gelişimi için uygun koşullar -

algler ve omurgasızlar plankton ve bentos.

Van't Hoff yasasına uygun olarak artan sıcaklıkla

Her 10 °C metabolizma hızı için hidrobiyantların vücut turları

hangi tepkiler iki katına çıkar. Sıcaklığın yeniden hıza etkisi

hisseler katsayı ile belirlenir:

Soru 10 -[~)~"

k2 t1-t2

burada k 1 ve k 2, t 1 ve t 2 sıcaklıklarındaki reaksiyonların hız sabitleridir Biyolojik sıcaklık aralığında değer Benim için 10. soru

metabolik reaksiyonlar 2-2,5 arasında değişmektedir. Suda yaşayan hayvanların oksijen tüketimini karşılaştırdığımızda şunu buluruz:

aktif durumda ve dinlenme durumunda güçlü, mümkündür

bu durumların karakteristik metabolik seviyelerini belirlemek farklı sıcaklık koşulları altında. Örneğin bir yumuşakçada

Raadel III. Su ekosistemlerinde abiyotik faktörler

Aktif durum ve dinlenme için Cardium Q 10 değerleri sırasıyla 1,84 ve 1,2'dir.

Rezervuarlar ısınır: sırasında yüzeye olan akış nedeniyle

güneş enerjisi. Suyun alt katmanları ile ısı alışverişi, su yüzeyinin sıcaklığına bağlıdır. Ayrıca, suyun farklı derinliklerde eşit olmayan şekilde ısıtılması ve soğutulması nedeniyle, rezervuarların su kolonunun tabakalaşması ilk önce meydana gelir. fiziksel özellikler "l" size ve ardından kimyasal ve biyolojik özelliklere göre. Aquato tarafından su sıcaklığındaki değişiklikler rii ve derinlik günlük, mevsimsel, yıllık ve çok yıllıktır hayır. Her şeyden önce, alınma şekline bağlıdırlar ve güneş enerjisinin emilimi. ısıtılmış yüzey tabakasıçeşitlilik nedeniyle su daha derin katmanlara karışır

farklı hidrodinamik süreçler.

Su kütlelerinin sıcaklık rejimi gündüz dönemlerini içerir ve

İlkbahar-yaz ısıtma ve gece ve sonbahar-kış soğutma

niya. Bu tür sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle su kütlelerinin dinamik karışımı meydana gelir. ısıtma süreleri ve

yüzey katmanının soğuması oluşumuna yol açar

sıcaklık atlama katmanının belirli bir derinliği veya ter moklia, suyun yoğunluğunun arttığı yer. Su kütlesi rezervuarlar katmanlı üç katmanlı bir kılavuz karakterine sahiptir

üst ısıtmalı kısmı içeren rolojik yapı

su katmanı (epilimnion), sıcaklık sıçramasının orta katmanı (metalimnion) ve en alttaki, en soğuk katman (hipolimnion). Böylece sıcaklık sıçrama bölgesi veya termoklin

dikey sıcaklık gradyanlarının olduğu bir su tabakasından oluşur

Sırtlar, konumlanan su katmanlarının üstündeki ve altındaki eğimlere kıyasla daha belirgindir. Termoklin derinlerde oluşur

göller, rezervuarlar, denizler ve okyanuslar (Şek. 101). Bu tür tabakalı göl ve rezervuarlarda

Epi ve hipolimniyon arasında madde ve enerji alışverişi.

Su sirkülasyonunun gerçekleşmediği sıcaklık tabakalaşması dönemine durgunluk dönemi denir. Wose

rax ve yavaş su akışına sahip diğer su kütleleri, böyle bir durum

yılın kış ve yaz dönemlerinde görülebilmektedir.

Pirinç. 101.Sıcaklık

gölde tabakalaşma.

Hidroekolojinin temelleri

Kışın durgunluk sırasında, daha sıcak su yoğunlaşır Xia alt katmanlarda, yaz döneminde ise tam tersi. Ulusun durgunluğu sırasında, içeriğin değiştiği bir oksijen ikilemi ortaya çıkar.

suyun yüzey katmanlarındaki oksijen tüketimi çok daha yüksektir,

derinlerden daha.

Su kütlelerinin sıcaklık tabakalaşması önemlidir

çevresel faktör. Yılın mevsimine bağlı olarak

Derin derinliklerde, su kütlelerinin yüzeyinden dibine kadar su sıcaklığı değişir. Yaz aylarında derinlik arttıkça su soğur ve

kışın ise tam tersine daha sıcaktır. Bu genel eğilimle,

su sıcaklığındaki bölge değişiklikleri not edilir ve bazı

Sıcaklık tabakalaşmasında kış döneminin özellikleri

rezervuarlar. Kış döneminin farklı aşamalarıyla ilişkilidirler. İÇİNDE

özellikle buz örtüsünün olmadığı durumlarda soğutma aşaması

su kütlelerinin yüzeyi daha sıcak bir tabanla karakterize edilir

yüzeye kıyasla su tabakası. Tersine, buz örtüsünün altındaki su kütlelerinin soğuma fazı terstir.

tabakalaşma, yani buz altı suları ısınır bentikten mi. Bu ısı transferi nedeniyle olur. alt topraklar, daha sıcak suları yukarıya doğru yükseltir buz örtüsünün onları soğumaya karşı koruduğu yer. Çok

Su katmanları, ayrışmayla ilişkili anaerobik süreçlerin yoğun olarak gerçekleştiği alt katmanlara göre daha fazla oksijen içerir.

organik maddelerin tüketimi. Derin buzla kaplı göllerde

balıkların ve planktonik organizmaların barındığı raks ve rezervuarlar daha yakın yüzey katmanları su (Şek. 102).

İÇİNDE Sıcaklık olmadığında bahar karıştırma aşaması

göldeki yuvarlak tabakalaşma, hidrobiyontlar, özellikle balıklar tüm su sütunu boyunca dağılmıştır (Şekil 103).

İÇİNDE sıcaklık geriliminin açıkça ortaya çıktığı yaz ortası.

Rezervuarlarda sınıflandırma ve termiklin su kolonunu bölümlere ayırır.

suyun daha soğuk ve daha az doymuş olduğu üst kısım (epilimnion) ve alt kısım (hypolimnion)

Pirinç. 102. Oksijen ve

sıcaklık katmanlaşması

Kışın suyun üst tabakası donduğunda göl ekosistemindeki katyon (balık

zirveye yakın dur

Bölüm III. Su ekosistemlerinin abiyotik faktörleri

Pirinç. 103. Sıcaklık ve

homoterminin bahar evresinde göl ekosistemindeki oksijen tabakalaşması

Roksijen

oksijen nedeniyle plankton organizmaları ve balıklar rezervuarın üst kısmında yoğunlaşmıştır (Şek. 104).

Su kütlelerinin termal rejimi coğrafi konumlarına bağlıdır konumu, iklimi, yatağın doğası ve su değişiminin yoğunluğuüzerinde. Hidrolojik ve sıcaklık rejimlerinde büyük farklılıklar gösterebilirler. Bu nedenle, sığ akan rezervuarlarda suyun yoğun bir şekilde karıştırılmasıyla sıcaklık oluşmayabilir.

tabakalaşma ve su kütlelerinin sıcaklığı kalır

kalınlıkları boyunca homojendir.

Yıl boyunca sıcaklık dolaşımının özelliklerine bağlı olarak, su kütleleri dimiktik (iki mevsimsel su karıştırma döngüsüne sahip), monomiktik (bir karışım), polimiktik (dolaşım meydana gelir) olarak ayrılır.

sürekli olarak), oligomiktik (dolaşım yavaşlar veya

nadiren meydana gelir) ve meromiktik (sabit

tabakalaşma).

Su yollarının ve rezervuarların hidrolojik rejimi

doğruluk, yazın zayıf bir şekilde belirgin doğrudan sıcaklık tabakalaşması ve kışın yokluğu veya ters karakteri ile karakterize edilir. Bu tür su kütleleri için gelen suyun sıcaklığı tabakalaşmanın doğasında belirleyici bir rol oynar.

Pirinç. 104. Sıcaklık ve

oksijen tabakalaşması

Yaz aylarında göl ekosistemindeki azalma (balık popülasyonu)

----Sıcaklık

yüzeye yakın bulunan

Oksijen deposu).

Hidroekolojinin temelleri

öl. Tabakalaşmanın alışılmadık doğası şudur:

Akan su kütlelerindeki madenler daha sıcak su yüzeye daha yakın yükselir.

Zayıf akan rezervuarlarda,

Dinyeper'da önemli mekansal ve diğer zamanlar var

termal koşullar. Tam dikey homotermi (rezervuarın su alanı üzerinde sıcaklığın eşit dağılımı) ile buz örtüsünün ilkbaharda erimesi döneminde, sığ su bölgelerindeki su sıcaklığı, derin su sıcaklığını aşabilir.

4-5°C. Bu daha sıcak havaların gelmesi nedeniyle olur

kollardan gelen su. Baraj yakınındaki rezervuarların en derin kısımlarında sonbahar soğuması döneminde sıcaklık

ra suyu üst kısımlara göre 2-3 eşekarısı daha yüksekte tutulur, burada

kolların basamaklarının daha soğuk suyu.

Rezervuarlar ve rezervuarlardaki su kütlelerinin sıcaklık tabakalaşması

akımlar hem aşırı ısınmayı hem de

anında yeteneğine sahip olan hidrobiyontların aşırı soğutulması su sıcaklığının daha uygun olduğu bölgelere gidin.

9. 7. Buz modu

Rezervuarlarda ve sularda sıcaklık O 0 C ve altına düştüğünde

akıntılar bir buz örtüsü oluşturur. Dondurma dönemi başlıyor gelişinden beri kristal yapılar ilk başta akıntının çok hızlı olmadığı ve suyun derinliğinin donduğu kıyıya yakın su (buz)

rezervuarların derin kısımlarından çok daha az. zamanlar

görünüme yol açan buz oluşumu sürecini ayırt eder

yüzen buz ve sürekli bir buz örtüsünün oluşması.

İlk durumda suyun kristalleşmesi ayrı ayrı meydana gelir.

sıcaklığın 0 os ve altına düştüğü yerler. Daha sonra yüzey

su kütleleri kaplıdır katı buz donma nedeniyle

ayrı buz oluşumları cepleri.

İki tür buz tabakası vardır: statik ve dinamik.

mikrofon. Birincisi zayıf akan sığ sular için tipiktir.

nyh ve küçük su kütleleri (göller, rezervuarlar,

göletler, nehirlerin ayrı durgun bölgeleri, kanallar). Çok buzlu

kapağın düz bir yüzeyi ve küçük bir başlangıç ​​kalınlığı vardır

yorulmak. Yoğun nedeniyle dinamik bir donma türü ile

su kütlelerinin karıştırılması, tümünün aşırı soğutulması

su sütunu ve kristalizasyon çekirdeklerinin derinliğe getirilmesi. Takip etme

Sonuç olarak, su içi buz olarak adlandırılan miktar

belirli aşamalarda buz miktarını aşmak

göl ve rezervuarların yüzeyinde yoğun olarak

suyu karıştırmak. Dinamik tipte buz örtüsü

hızlı akıntıya sahip nehir bölümlerinin karakteristiği. Ne kadar kolay

Padett I II. Su ekosistemlerinin abiyotikleri/işaret faktörleri.m.

ki:e suyun alt fazıyla karşılaştırıldığında, bu kadar derin deniz

kristalleşme merkezleri yüzeye doğru yüzer;

onların utanç yürüyüşleri.

Dağ nehirlerinde çok hızlı bir akışla (üzerinde 1,6-1,8 m/s) sürekli buz örtüsü oluşmayabilir. Güçlü bir şekilde soğutma suyu, su içi buz donmaz ancak aktarılır

yerel küçük birikimler şeklinde hızlı su akışları,

suga'ya denir. Dağ nehirlerinde çamur perek'e ayrılıyor max ve daha yavaş seyirli alanlara aktarıldığında ayrı küresel kümelere ayrılır.

Kışın başında su kütlelerinin donma dönemi vardır. Buz rejiminin gelişiminin çeşitli şekil ve aşamalarındaki buz oluşumlarının ortaya çıkması ile karakterize edilir. her yerde eğitimüstte sabit olan buz tabakası

Rezervuarların ve su yollarının varlığına donma denir.

Donma dönemi canlı popülasyonunu olumsuz etkiliyor

su nesneleri. Buz örtüsü suyu havadan izole eder,

makbuzu askıya alır atmosferik oksijen, ve daha sonra

buz yüzeyine kar yağışı nüfuzu azaltır

Güneş radyasyonu. Alglerin fotosentezi sönmüş ve yüksek

oksijen oluşumunu keskin bir şekilde yavaşlatan shih su bitkileri

evet fotosentetik reaksiyonlarda ve su ortamına girişinde

du. Bu arka plana karşı, bakterilerin oksijen tüketimi, su

Yaşamlarını sürdürmek için bitki ve hayvanlar

performans, oksijen eksikliğinin gelişimini keskin bir şekilde hızlandırır (de

gerçek). En şiddetli ve uzun kışlarda kıtlık

oksijen o kadar önemlidir ki

balıklar ve diğer suda yaşayan organizmalar, kütleleriyle birlikte

ölüm. Son yıllarda bu tür olaylar defalarca tekrarlandı.

Ukrayna'daki Dinyeper rezervuarlarında ve diğer rezervuarlarda gözlemlendi. Bu olumsuz etkiler aşağıdaki yöntemlerle azaltılabilir:

buz örtüsünü kırmak veya buzun altına hava pompalamak

su kütlelerinin durgun bölgeleri.

İlkbaharda hava ve su sıcaklıklarının artmasıyla birlikte buzlar erimeye başlar.

erimez. Erime yüzeyden başlar. Göllerde ve rezervuarlarda

buz örtüsünün kalınlığında% 25-50 oranında azalma olan ovalar

İlk kalınlıktan itibaren buz kırılmaya başlar ve

süreksiz. Açılış, buz rejiminin bir aşamasıdır;

buz örtüsünün tahrip edilmesinden kaynaklanmaktadır.

Rüzgâr genellikle buzun kırılmasına ve açılmasına katkıda bulunur.

onu kıyıdan uzaklaştırarak buz alanının yerini değiştirdi. Üzerinde buzsuz su kütleleri alanları oluşur. rüzgar dalgaları. Onlar da su kütlelerinin tüm yüzeyinde buzun açılmasını hızlandırırlar. Önemli kitlelerin aktarılması

Su seviyesi yükseldiğinde oluşan buz ve

CI<орости течения, называется ледоходом.

Hidroekolojinin temelleri

9.8. Işık ve suyun işleyişindeki rolü

ekosistemler

Işık dünya yüzeyine düz bir çizgi ve dağınık bir şekilde ulaşır. birlikte toplam radyasyon olarak tahmin edilen güneş radyasyonu. Burada spektrumun görünür kısmı hesaba katılır

yaklaşık %48, kızılötesi radyasyon için - %45 ve ultraviyole için

yaz - %7 enerji. Güneş radyasyonu kaynağıdır gezegenimizdeki yaşamla ilişkili biyosferdeki tüm süreçler için enerji sağlar ve yüzeydeki sıcaklığını belirler

Dünya yüzeyinin birim başına düşen güneş ışınımı akışına güneş sabiti denir. Bunun gücü

akış 340 Wjm2

Atmosferden yansıyan güneş ışınımı akışının çıkarılmasıyla sürüsü ve Dünya'nın yüzeyi, güneş ışınımının gücü, ulaşır

gezegenimizin yanan yüzeyi yaklaşık 150 Wjm2'dir

Güneş enerjisi miktarı metrekare başına watt cinsinden ölçülür

metre (Wjm 2 ). Ancak diğer birimlerle de ifade edilebilir: 1 W/m2 = 10~3 kWjm2 = 0,00143 caljcm2 s= 698 J;m~2 s.

Güneş enerjisinin büyük bir kısmı Dünya'ya geliyor

ekvator ve tropik bölgelerde lu, en küçüğü - yayda

tik ve antarktika. Bulunduğu enlemlerde

"Ukrayna bölgesi (45-52 ° kuzey enlemi), sol sayısı

Dünya yüzeyinin birimi başına hain enerji,

450-700 cal/cm2 dk aralığındadır.

Yansıtmanın yanı sıra su yüzeyine gelen bir ışık huzmesi

kırılma, kırınıma, polarizasyona maruz kalır ve

spektral bölünme. Ayrıca sırasında emilir.

su sütunundan geçerek (ışık emilimi) ve yansıtarak

suda asılı kalan parçacıklardan, bunun sonucunda farklı dağlar

şemsiyeler farklı miktarda güneş enerjisinden sorumludur ve bu

derinlik arttıkça aydınlatmanın azalmasına neden olur. İlk yaklaşımda (farklı dağılımların özelliklerini dikkate almadan)

spektrumun bileşenleri, aydınlatmanın çözünmüş ve asılı maddelerin varlığına bağımlılığı ve diğer ek

faktörler) suya dik açıyla (normalde yüzeye) giren tek renkli bir ışının emilim yoğunluğu su yoğunluğu) kanunla tanımlanır Lambert-Bouger:

I. = l0 e~~z,

nerede I. - derinlikte aydınlatmaz; 1 0 - ışık yoğunluğu

suyun yüzeyinde; e - doğal logaritmanın tabanı; "fJ- herhangi bir dalga boyundaki ışınlar için sabit (sönme katsayısı

Her monokromatik ışınım türü için durum farklıdır).

Raadel IIJ. Su ekosistemlerinin abiyotik faktörleri.m.

Log emilimi ve yayılması nedeniyle ışığın toplam zayıflaması

su; e doğal logaritmanın tabanıdır; (K + t) - toplam

ışık sönme katsayısı.

Su şeffaflığı F, z (l.) katmanından geçen radyasyon akısının giren akıya oranı olarak anlaşılmaktadır.

içine (! 0):

F = (IziO) = e-

Aydınlatmayı ölçmek için özel cihazlar kullanılır - hidrofotometreler. Bazı hidrofotometre modelleri

yalnızca toplam aydınlatmayı ölçmenize olanak tanır ve daha mükemmel

iyonik - aynı zamanda güneşin tek renkli bileşenleri

Güneş radyasyonu, fotobiyolojik süreçler yoluyla biyosferdeki yaşamı etkiler. Güneş radyasyonu spektrumunun dar bir aralığıyla ilişkilidirler. 300 ila 900 nm. Örneğin bir ototrof Suda yaşayan organizmalar (algler, daha yüksek su bitkileri) 380-710 nm aralığında güneş radyasyonu spektrumunu kullanır. Su bitkilerinin fotosenteziyle ilişkili fizyolojik süreçleri en iyi şekilde etkileyen bu radyasyondur.

Spektrumun bu bölgesine fotosentetik olarak aktif denir.

radyasyon (PAR). Doğrudan güneş radyasyonu %28-43 içerir PAR ve dağınık 50-60%.

Doğal çevrenin çeşitli fiziksel faktörleri arasında en çok

Güneş ışınımının fotobiyolojik süreçler üzerinde daha büyük etkisi vardır. 300 ila 1100 nm arasındaki dalga boyu aralığı, Dünya'ya giren tüm güneş radyasyonunun %75'ini oluşturur. Kesinlikle

fotokimyasal reaksiyonlar için en büyük öneme sahiptirler.

Güneş ışınımının tamamı dünyanın (su) yüzeyine ulaşmaz. Kısa dalga güneş enerjisinin çoğu

ışık (290 nm'den az) ozon tabakası tarafından emilir. uzun

Güneş ışınımının dalga kısmı kısmen gecikmiştir.

atmosferde su buharı, karbondioksit ve ozon bulunur. Dünya'ya ulaşan kısmen yüzeyinden yansır.

Yansıyan ışınım miktarının yüzeydeki tüm olaylara oranı yüzde olarak belirlenir ve buna denir.

bela. Açık su yüzeyi için ortalama

%7. Dalga formunun amplifikasyonu ile albedo hafifçe artar.

rezervuarda ve su bulanıklığında artışla birlikte. Nai

en yüksek albedo saf kar örtüsüne sahiptir (%95-98), en yüksek albedo

daha küçük (%25-45) - buz. Albedo önemli bir ekolojik: Su ortamına giren güneş enerjisi miktarını hesaplamanızı sağlayan bir gösterge.

Hidroekolojinin temelleri

Ekolojik açıdan suyun önemli bir özelliği güneş ışığını iletme yeteneğidir. Suyun rengine ve şeffaflığına bağlıdır. İkincisi, çözünmüş organik, ağırlıklı olarak renkli (humik asitler, fulvik asitler vb.), maddeler, asılı parçacıklar ve planktonik organizmaların moleküler yapısı ve konsantrasyonu ile belirlenir. Hidroekolojik çalışmalarda suyun göreceli şeffaflığı beyaz bir disk (Secchi diski) kullanılarak belirlenir. Göreceli şeffaflık katman kalınlığına göre tahmin edilir

yüzen tesislerin gölgeli tarafından daldırıldığında bu diski (30 cm çapında) görebileceğiniz su. C hayır

bu yöntemin gücü göreceli şeffaflığı tahmin etmek için kullanılabilir

5 o / o'ya KADAR SU İLE doğruluğu Sıhhi ve hijyenik analiz için laboratuvar koşullarında

suyun özellikleri, şeffaflığı yüksekliğe göre belirlenir

içinden görebileceğiniz bir ölçüm silindirindeki su sütunu standart yazı tipi. Modern optik cihazlar (şeffaf ölçüm cihazları) penetrasyon yoğunluğunun kaydedilmesine olanak tanır bir fotoğraf kullanarak farklı derinliklerde güneş radyasyonu

elementler.

Suyun şeffaflığı mevsime göre değişir.

asılı parçacıkların kalitesi, su kütlelerinin derinliği ve diğerleri

sebepler. Zararlı rezervuarlarda su şeffaflığı

Artan bulanıklık nedeniyle alt katmanda azalmalar,

Taban topraklarının bozulmasıyla bağlantılı olarak tabakalı topraklarda en yüksek su şeffaflığı hipolimniyonda gözlenir ve

en küçüğü - fitoplanktonun maksimum gelişim bölgesinde.

Termal klip alanındaki su şeffaflığı, daha yüksek sıcaklık nedeniyle azalır.

yoğunluğunun suyu ve döküntülerin tutulması.

Dinyeper ve rezervuarlarında en yüksek su şeffaflığı kışın, en düşük su şeffaflığı ise ilkbahar taşkınlarında görülür. Yani kışın Kiev rezervuarında 1,5-2,1 m, Kakhovskoye'de ise 2,4-3,7 m'dir.

Güneş radyasyonu suya yalnızca belirli bir süre nüfuz eder

derinlik. Çoğu suyun üst katmanları tarafından emilir.

Daha önce de belirtildiği gibi, üstteki atmosferi geçtikten sonra

güneş enerjisi 150 Wjm2'ye ulaştı

suya nüfuz ettiğinde bu enerjinin önemli bir kısmı emilir

zaten suyun üst katmanlarında. Yani 0,7 m şeffaflıkla ve

Güneşin yüksekliği 12° olup, bir metrelik su tabakası yaklaşık olarak emilir.

Enerjinin %92'si, 1,2 m şeffaflık ve 39° Güneş yüksekliği ile - %76'ya kadar ve 1,6 m şeffaflık ve 58° Güneş yüksekliği ile - %46'ya kadar.

Daha yüksek su bitkilerinin çalılıkları, güneş ışınımının su sütununa nüfuzunu olumsuz yönde etkiler. Evet, karşılaştırmalı olarak

açık su alanlarına sahip niyu, su yüzeyinde uzun kuyruklu

Bölüm III. Abiyotikler/Cue fa/Su depoları e/Sosystems

mikro yapraklılar (aşırı büyümüş örtünün %50-60'ı) %40'ını alır,

ve adi kamışlarla (kalın örtünün %90-95'i) -

Güneş radyasyonunun yalnızca %25'i. Daha da az güneş enerjisi

gee su sütununa nüfuz eder. Örneğin derinliğe kadar 0,3 m'lik yüzen kudret helvası çalılıklarında %90 kalın örtü ile %15 girer ve %60 -%80 örtü ile Güneş enerjisi. Güneş enerjisinin önemli bir kısmının üst su katmanlarında emilimi

radyasyon su sütunundaki yayılmayı keskin bir şekilde sınırlıyor

tosentetik bitkiler. Kıtasal su kütlelerinde, denizlerde ve nispeten sığ derinliklerde gelişebilirler.

Yeterli miktarda suyun bulunduğu üst tabaka

bitkiler tarafından organik maddenin sentezi için ışığın özelliği

Güneş enerjisini kullananlara fotik denir, daha düşük

Güneş enerjisinin girmediği katman afotiktir.

Fotosentez yoğunluğunun bitki solunumunun yoğunluğunu aştığı ışık nüfuz bölgesine öfotik bölge denir. Fotosentezin dengelendiği alt sınırı

nefes almanın yoğunluğunu diker, buna telafi edici denir

ufuk.

Suda uzun dalga boylarındaki tuz en yoğun şekilde emilir. fotobiyolojik açıdan en önemli olan gece radyasyonu süreçler. Tatlı ve deniz sularının kalınlığı boyunca, ağırlıklı olarak spektrumun mavi kısmının radyasyonu, bir dalga boyu ile nüfuz eder. 4 75-480 nm. Fotobiyolojik reaksiyonlar sürecinde enerji Güneş ışınımı ayrı parçacıklar tarafından emilir.

foton veya kuantum denir. Bakterilerde fotosentez, 400-900 nm, daha yüksek yeşil bitkiler - 400-700 nm, algler - 400-660 nm spektral aralığında ilerler. Eğer öküz

ny: 300 nm'den kısa, proteinlerin moleküler yapısı ve

yeni<леиновых кислот и соответственно - нормальное функциони­

yaşam sistemlerinin geliştirilmesi. Bu yüzden biyolojik açıdan tehdit oluşturuyorlar

kürelerin azalması ve ozon tabakasının kırılması, bu da gecikmeye neden olur

Güneş enerjisinin bu kadar bir miktarının Dünya'ya nüfuz etmesi

radyasyon.

2 ve 7,5 m su şeffaflığıyla fotosentez süreci en yoğun şekilde sırasıyla 1,5 ve 6,3 m derinliğe kadar ilerler.

fotosentetik aktif radyasyon miktarının pa olmadığı katman

0,17-0,22 Jjcm2'nin altında değer verir (maks.

düşük fotosentez oranı).

Güneş radyasyonu su ekosistemlerinin işleyişinde son derece önemli bir rol oynar. Davranışlarla ilişkilidir ve

Biyotoplarda hidrobiyontların yerleşimi. Hidrobiantlar arasında op vardır.

Suyun üst katmanlarında yoğun olarak gelişen organizmalar;

en fazla güneş enerjisini alır. Bu ön-

Hidroekolojinin temelleri

Esasen ototrofik organizmalar: algler, fotosentetikler

cal bakterileri, yüksek su bitkileri. Fotosentez sırasında

tezi, büyük miktarda enerjiyi organik madde (birincil üretim) biçiminde depolarlar ve daha sonra kullanırlar.

diğer trofik seviyelerdeki organizmalar tarafından.

Güneş enerjisinin katılımıyla meydana gelen diğer süreçler

Enerjilerin güneş enerjisinin dönüşümüyle doğrudan ilgisi yoktur.

ışığı kimyasal bileşiklerin enerjisine çevirir. Işık çıkabilir Sudaki davranışı belirleyen bilgilendirici bir faktör olarak bitkiler ve hayvanlar. Örneğin, bitkilerin üreme döngülerinin aşamalarını senkronize eden fotoperiyodik reaksiyonları,

fitokrom pigmenti yardımıyla gerçekleştirilir.

Suda yaşayan hayvanlarda üreme döngüleri aynı zamanda aşağıdakilerle de ilişkilidir:

pyg aracılı fotoperiyodik reaksiyonlar

zihinsel sistemler. Fotoğraf gibi su reaksiyonları

taksiler ve fototropizm su kütlelerinin aydınlatılmasına bağlıdır.

Fototaksis, organizmaların tek bir etkenin etkisi altında hareketidir.

dış aydınlatma. Alglerde, protozoalarda, bazı çok hücreli organizmaların daha fazlasına taşınmasıyla ifade edilir su kütlelerinin daha aydınlatılmış alanları. En aktif fotoğraf

sistem sol'un ultraviyole, mor ve mavi ışınlarına neden olur

bazı spektrum.

Fototropizm büyüme yönündeki bir değişiklikle kendini gösterir

ışığın tek taraflı etkisine tepki olarak hidrobiantlar. Rezervuarlarda, sapsız koelenteratların nasıl büküldüğünü gözlemleyebiliriz. gövde rezervuarın daha aydınlık kısmına doğru.

9.9. Sedimantasyon, sedimantasyon

ve dip topraklarının oluşumu

Su sütununda her zaman belirli bir miktar bulunur

mineral ve organik kökenli asılı parçacıklar

niya. Yer çekiminin etkisi altında yavaş yavaş dibe batarlar. Asılı parçacıkların çökeltilmesi işlemine çökeltme denir. Su ekosistemlerinde fiziksel ve

biyojenik sedimantasyon.

Fiziksel çökelme, bir mineralin çökelmesi işlemidir.

Durgun sudaki parçacıklar. Bu parçacıklar farklı boyutlarda gelir. ve çeşitli kökenlerden. Bunlar kum, kil, silt, kireçtaşı, çeşitli metal tuzları vb. parçacıklar olabilir. Kıyıların, dip topraklarının erozyonu sonucu suya girerler. yakındaki bölgelerden kızarma. Fiziksel özelliklerine bağlı olarak

özellikler, biriktirme hızı değişir;

durgun su Stokes formülüne göre belirlenir:

Bölüm III. Su ekosistemlerinin A6otik faktörleri.m

burada V fiziksel çökelme hızıdır, g yerçekimi ivmesidir, r küresel parçacıkların yarıçapıdır; Ps ve Pw -

parçacıkların ve suyun yoğunluğu; ry viskozite katsayısıdır.

Sedimantasyon hızı su sıcaklığından etkilenir. Aynı zamanda

4 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda mineral parçacıklarının çökelmesi hızlanır

suyun viskozitesini azaltarak. Katmanlı suda

emax, bu tür parçacıklar bir süre daha oyalanabilir

Termoklin bölgesi.

Mineral parçacıklarının birikmesine ek olarak, su kütlelerinde ve akarsularda organik parçacıkların da çökelmesi meydana gelir.

hayati aktivite sürecinde yaşayan hidrobiyontlar. Onlara nispeten

ölü organizmalar, pelitik parçacıklar, özellikle

filtrelenmiş gıda mikropartikülleri, dışkı, pul pul dökülmüş epitel, mukus. Su kütlelerinin trofik durumuna bağlı olarak zooplanktonta günlük olarak filtrelenir.%5 ila %90 toplam hacim düşük akım hızına sahip kıtasal su kütlelerinin suları. İÇİNDE Sediment birikiminin genel sürecinde biyolojik sedimantasyon, fiziksel sedimantasyona üstün gelebilir. Ve yılın farklı mevsimlerinde

biyosedimanlar eşit olmayan sayıda ölü içerir

plankton ve bentontlar. Deniz (okyanus) ekosistemlerinde biyosedimantasyon hacimleri daha da fazladır. Yıl boyunca ortalama 5-10 % kullanılan organik karbon fi fotosentez sürecinde toplankton, derinlikteki çökeltiler

Pelitik oluşturan organizmalara-sedimentatörlere

mikropartiküller, deniz ve tatlı su siliatlarını içerir,

süngerler, solucanlar, yumuşakçalar, böcek larvaları ve diğerleri

bazı organizmalar. Çeşitli oluşum mekanizmaları vardır

pelet parçacıkları. Yani siliatlar suyu kendi etraflarında döndürürler

kirpik hareketleri. Böyle girdaplarda su çekilir

organik mukoza ve mineral parçacıkları, daha sonra

yapışıklıklar dibe daha hızlı yerleşir. Rotifer gıda parçacıkları

bir kolovra tarafından yönlendirilen bir su akışının etkisi altına yerleşmek

dikkatli aparat. Süngerler pelit mikro parçaları oluşturur

tsy, suyun özel kamçılı odalardan geçirilmesi.

Alt çökelti otokton (su içi) ve

Allachthonik (dışarıdan gelen) organik ve mineral

maddeler. Akan rezervuarlarda ve akarsularda bunlardan bazıları

Maddeler suyun akışıyla gerçekleştirilir. Yağış oranı

Rezervuarlar trofikliklerine bağlıdır. Oligotrofik su kütlelerinde bu Süreç çok yavaştır ve yüzlerce zaman alabilir.

bin yıl bile değil. Mezotropik göllerde ve rezervuarlarda

dönüşüm daha hızlıdır. Bu tür rezervuarlar daha yoğundur.

Hidroekolojinin temelleri

Antokton organik madde oluşumu nedeniyle sızıntı

sentezi su içi ortama dahil edilerek hızlandırılan va

nitrojen, fosfor ve diğer biyojenik elementlerin döngüsü, geçiş alt çökeltilerden su sütununa. Bu süreçler karakter Göl ekosisteminin mezotrofik durumdan ötrofik duruma geçişini analiz etmek

yeni aşama. Fitoplankton biyokütlesinde daha fazla artış

ve daha yüksek su bitki örtüsü önemli bir değişikliğe yol açar

organik madde ile yükleme ve distrofik aşamanın gelişimi,

veya göllerin ve rezervuarların batması süreci. Batan organik ve mineral parçacıklar

dibe doğru fiziko-kimyasal ve bakteriyel karmaşık bir yoldan geçin Al dönüşümleri ve sıkıştırma. Boyutuna bağlı olarak,

mineral parçacıklarının ve organik bileşenlerin yapıları

Başlangıçtaki tabanda çeşitli taban toprakları oluşur.

Kıtasal rezervuarların taban toprakları aşağıdakilere göre sınıflandırılır:

parçacık boyutu aşağıdaki gibidir:

Oluşum sürecinde dip çökeltilerinin özellikleri ve hatta rengi

değerler değişebilir. Böylece dip toprakları oluşmuştur.

yüksek doygunluk seviyelerine sahip, iyi havalandırılmış su kütleleri

Suyun alt katmanları oksijen, açık bir renge sahiptir. Ve tam tersi

anaerobik süreçlerin baskın olduğu ve asit eksikliği olan ağız

tür, silt sülfit bileşikleriyle doygun hale geldiğinde toprağın rengi siyah olur.

Toprakların yapısı ve özellikleri dip hidrobiantlarından (bentos) önemli ölçüde etkilenir. Bakterilerin etkisi altında oligo-

Bölüm III. Su ekosistemlerinin A6otik faktörleri

şapka, chironomidler ve diğer bentik organizmalar neredeyse hiç çözünmez

Suda yıkanan organik ve mineral bileşikler dönüştürülür

Azot, fosfor, demir ve diğer biyojeniklerin çözünmüş formları

elementler. Bunlardan önemli bir kısmı bulunur

Kılcal damarları dolduran dip çökeltilerinin statik suyu

alt toprağın bireysel parçacıkları arasında. Siltin kullanılması

Alt solucanlar gıda substratını daha yapılandırılmış hale getirir. Zoobentik organizmaların etkisi altında, alt toprağın yüzey katmanının kimyasal bileşimi giderek değişir ve

dip çökeltileri arasında madde ve enerjinin dolaşımını kolaylaştırır

zheniyami ve su sütunu. Taban toprakları ile kalınlığı arasında

Bu şekilde, su ekosistemlerinin birden fazla kez çalışmasını sağlayan biyojenik elementlerin sürekli değişimi gerçekleştirilir.

tüm bileşenlerinin birliği. Özellikle dip toprakları

su kütlelerinin ikincil kirliliğinin kaynağısınız

mallar, çünkü içlerinde birikmiş mineral ve organik maddeler

maddeler yavaş yavaş su sütununa geçer. Bu süreç oynuyor

biyojenik elementlerin yüksek içeriğinin korunmasında özel bir rol yavaş akışlı su kütlelerindeki (göller, rezervuarlar) polisler. İÇİNDE etkisi altındaki göl ekoenetemah dip silt yatakları

Organik maddeyi mineralize eden mikroorganizmalar

bağırsak ve sapropel (.çürüyen silt) haline gelir.

Dip çökeltilerinin yapısı belirleyici bir rol oynar. Bentontların bolluğu ve biyokütle oluşumunda yerleşimi. Yani, siltli topraklarda çoğunlukla siyah

kalınlığa dalabilen çiş ve böcek larvaları

toprak. Aynı zamanda yarı sıvılaşmayı önler ve kolayca dağılırlar.

yıkanmış dip toprakları.

Kumlu topraklarda yumuşakçalar esas olarak yaşar, yöntem

rezervuarların sağlam kumlu tabanına sabitlenecek. özel bıyık

Varoluş koşulları ara sularda oluşur

kumlu topraklar. Bakteriler, algler, protozoalar, küçük omurgasızlar içlerinde yoğunlaşmıştır. Alt

Kıyı bölgelerinin toprakları aynı zamanda yüksek su bitkilerinin fitosinozlarının bileşimini de belirler.

9.10. Hidrofiziksel faktörlerin rolü

hidrobiantların yaşamında

Su kütlelerinin türbülanslı karışımı, sıcaklığı, güneş radyasyonu ve çökelmesi, su kalitesinin ve biyolojik üretimin şekillenmesinde belirleyici bir rol oynar.

Su ekosistemleri. Drenaj ve rüzgar sayesinde

ölçümler suyun oksijenle doygunluğunu sağlayarak hızlanmayı sağlar

Hidroekolojinin temelleri

organik maddelerin bakteriyel ayrışması (yıkımı) süreci organdaki metabolik süreçler aktive olur

Suda yaşayan organizmaların ürünlerini olumlu yönde etkileyen ganizmi

aktivite.

Su kalitesinin oluşumu, su akışındaki, pompalardaki değişikliklere tepki veren bakterilerden büyük ölçüde etkilenir.

oksijene doyması ve organik maddeyle kirlenmesi

mi. Sayıları çevresel faktörler tarafından belirlenir. Yani suyun yüzey filmindeki mikro

en üst katmanının konvektif karışımı (ilk olarak

ekolojik niş), oksijen doygunluğu ve beslenme düzeyi

katı maddeler yüksektir ve toplam bakteri sayısı

1 cm3'te 0,3 ila 4 milyar hücre bulunur

Rezervuarlardaki ikinci ekolojik niş 20-50 cm derinlikte yer alır, burada optimal aydınlatma (fotik su tabakası) nedeniyle fitoplanktonun büyük gelişimi gerçekleşir. Akış, rüzgar ve sürüklenme akıntıları sayesinde

bu katmanı iyi karıştıran işlevin yoğunluğu

Burada bakteri, fito ve zooplankton seviyeleri yüksektir. Üçüncü ekolojik niş termoklin bölgesi ile örtüşmektedir.

su parçacıklarının yoğunluğunun daha fazla olması nedeniyle tutulur

rita ve oradan gelen ölü planktonik organizmalar

üst su katmanları dibe doğru. Termoklip bölgesinde keskin bir artış var bakteri popülasyonu.

İÇİNDE suyun alt katmanı (dördüncü ekolojik niş), burada su değişimi sınırlıdır ve anaerobik durgun bölgeler vardır; bakteri popülasyonu arasında demir bakterileri, tiyo yeni, metan oksitleyici ve hidrojen oksitleyici bakteriler. Olumsuz

Sülfat indirgeyen bakteriler ve bütirik asit fermantasyonunun bakterileri, doğrudan su ile taban arasındaki temas bölgesinde baskındır.

İÇİNDE dip çökeltileri (beşinci ekolojik niş) en çok

Meyve suyunda sayılan toplam bakteri sayısı

1 cm3 ıslak çamurda onlarca, hatta yüz milyarlarca hücre bulunur.

İÇİNDE belirli derinliklerde mezotrofik göller ve rezervuarlar

metan oluşumu, sülfat indirgenmesi ve bütirik fermantasyon çamurun yüzeyinden gerçekleşmez. Bu silt tabakası karakterize edilir

bakteri popülasyonu ve az miktarda diğer bentontlar tükenir, bu da konsantrasyondaki bir azalmayla ilişkilidir

organik madde katyonları, biyojenik elementler ve hidrobiantlara toksik bileşiklerin yüksek içeriği.

Tabakalı göller ve rezervuarlardan farklı olarak

bakteri popülasyonu belirli faktörlere daha açık bir şekilde bağlıdır

nehirlerdeki ekolojik nişler yerleşmede hayati öneme sahiptir

plankton hidrodinamik ve hidrofiziksel gruba aittir

faktörler. Yani, akış hızının önemli olduğu dağ nehirlerinde

Mezhen Cum Pmovodye To Flood Hakkında

naya (2-6 m / s), ve yüksek su ve yüksek su dönemlerinde yüksek

bulanıklık, fito ve zooplanktonun gelişimi engellenir ve

Bolluğu sudan kaynaklansa da, daha fazla su bakteriyoplankton tarafından yönetilmektedir.

nispeten küçük. Ova nehirlerinde plankton bileşimi daha fazladır.

çeşitlidir ve bakterilerin yanı sıra algler ve omurgasızlar. Yüksek su ve yüksek su dönemlerinde nehirlere gelir.

çok sayıda çeşitli toprak yıkaması, ardından

bunun sonucunda su allakton bakteriyoplanktonla zenginleşir,

sayısı on kat artabilir

düşük su periyodu (Şek. 105).

Hidrodinamik süreçler önemlidir

alglerin hayati aktivitesi. Planktonik diatomlar

silika kabuğuyla yetiştirilen koşullar daha iyi gelişir

çökelmelerini önleyen aktif su karışımı

dibe doğru iner ve askıda kalmaya yardımcı olur. Farklı algler akıntının hızından farklı şekilde etkilenir. Naibo

iyi gelişen daha fazla reofilik diatom

0,7 mjs veya daha fazla akış hızında. Klorakoklar için hız sınırlaması 0,5-0,8 mjs arasındadır ve mavi için hız sınırlaması

yeşil alg "su çiçeği" patojen oranı

0,2-0,3 mjs zaten sakıncalıdır.

Akıntı, omurgasızların biyotoplardaki davranışlarını belirleyen ana faktörlerden biridir. suyun düşük akışlı alt katmanlarında yaşayan bentik omurgasızlar,

Su dinamiklerindeki değişikliklere karşı son derece hassas

ağırlık Akıntı hızı onlar için özellikle önemli bir ekolojik faktördür çünkü suyun alt katmanındaki oksijen rezervlerinin yenilenmesiyle ilişkilidir. Akış hızı ne kadar büyük olursa, içeri akış o kadar hızlı ve daha fazla miktarda meydana gelir.

bentontlara oksijen. Suda yaşayan hayvanların gözlemleri

suyun karışım yoğunluğunu gösterir.

evler ve dereler bazen onlar için daha da önemlidir,

Sayfa 2

Suyun yoğunluğu sıcaklık arttıkça azalır, tuzluluk arttıkça artar; bu miktarların her ikisi de derinlik arttıkça azalır. 25 - 200 m derinliklerde, sıcaklığın derinlikle oldukça keskin bir şekilde azaldığı ve böylece tuzluluktaki artışın telafi edildiği çeşitli seviyeler vardır. Bu seviyelerde denizaltı stabildir.

Deney sıcaklığındaki su ve havanın yoğunluğu tablolardan alınmıştır.

Suyun (10 g/cm3) ve divinilin (062 g/cm3) yoğunlukları birbirinden önemli ölçüde farklıdır. Bu nedenle aralarında geniş bir temas yüzeyi oluşturmak için karıştırma gereklidir. Divinil ve su karışımı, karıştırılmadan hızla üstteki daha hafif divinil katmanına ve daha alttaki, daha ağır olan suya ayrılır. Karıştırma ne kadar güçlü olursa, divinil ve sudaki aldehitin denge içeriği o kadar hızlı oluşturulur.

Suyun (10 g/cm3) ve bütadienin (062 g/cm3) yoğunlukları önemli ölçüde farklılık gösterir. Bu nedenle aralarında geniş bir temas yüzeyi oluşturmak için karıştırma gereklidir. Bütadien ve su karışımı, karıştırılmadan hızla üstteki daha hafif bütadien katmanına ve daha alttaki, daha ağır, sulu katmana ayrılır. Karıştırma ne kadar güçlü olursa, aldehitin bütadien ve su içindeki denge içeriği o kadar hızlı oluşturulur.

Suyun yoğunluğu, farklı konsantrasyonlarda çözünmüş madde içeren suların karıştırılması durumunda ve bu farklılıkların atık su arıtma tesislerinde akış rejimini ve reaktif tüketimini etkileyebileceği durumlarda belirlenir. Çamur ve çamur yoğunluğunun belirlenmesi önemlidir.

Katıdan sıvı duruma (О С) geçiş sırasında suyun yoğunluğu çoğu maddede olduğu gibi değişmez, ancak artar. 0 C'den 4 C'ye daha fazla ısıtıldığında suyun yoğunluğu da artar ve 4 C'de yoğunluk maksimumdur. Daha yüksek sıcaklıklarda azalır. Suyun ısı kapasitesi anormal derecede yüksektir 4 2 kJ / kg - K, bu özelliğinden dolayı su sanki Dünyanın sıcaklık düzenleyicisidir.

OS'deki suyun yoğunluğu 0 99987 kg / l'dir; En yüksek yoğunluk 1.000 kg/l veya 999.973 kg/m3 olup suyun sıcaklığı 398 C'dir.

Belirli bir sıcaklıkta suyun yoğunluğu (pH) O, referans tablosundan bulunur. Bir refraktometre kullanarak, belirli bir sıcaklıkta kırılma indisini n belirleyin.

Bir sıvının ana mekanik özellikleri arasında yoğunluk ve özgül ağırlık bulunur.

Yoğunluk ρ sıvının kütlesinin oranıdır M hacmine kadar W:

Yoğunluk birimi ρ SI sisteminde kg/m3'tür.

Spesifik yer çekimi γ (N / m3) sıvının ağırlığının hacmine oranıdır:

. (1.4)

Sıvıların ve gazların yoğunluğu sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Su dışındaki tüm sıvılar, artan sıcaklıkla yoğunlukta azalma ile karakterize edilir. Suyun yoğunluğu maksimumdur T= 4 ºС ve bu değerden sıcaklığın hem azalması hem de artmasıyla azalır. Bu suyun anormal özelliklerinden biridir.

Damıtılmış suyun yoğunluğu T\u003d 4° C, 1000 kg / m3'tür; deniz suyu - 1020 ... 1030 kg / m3; Ölü Göl'den (İsrail) su - 1300 ... 1400 kg / m3; petrol ve petrol ürünleri - 650 ... 900 kg / m3; saf cıva - 13600 kg / m3. Gazların yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan yaklaşık üç kat daha azdır. Örneğin atmosferik basınç ve sıcaklıkta havanın yoğunluğu T= 0 ºС ρ c \u003d 1,293 kg / m3.

Bir sıvının yoğunluğu doğrudan tartılarak veya Arşimed prensibine göre çalışan bir hidrometre kullanılarak belirlenebilir. Ayrıca çeşitli otomatik sıvı yoğunluk analizörleri de bulunmaktadır. Gazların yoğunluğu, çeşitli yoğunluk ölçerler (hidrometrik, titreşim, akustik vb.) kullanılarak veya dolaylı bir yöntemle (ortamın durumunun parametrelerinin ölçülmesi, bileşiminin belirlenmesi ve uygun hesaplamaların yapılması) belirlenir.

1.4. Sıvıların ve gazların temel fiziksel özellikleri

Sıkıştırılabilme. Bir sıvının basıncı değiştiğinde hacmi de değişir ve dolayısıyla yoğunluk da değişir. Bu özelliğe bir sıvının sıkıştırılabilirliği denir ve şu şekilde karakterize edilir: hacimsel sıkıştırma oranı β R, 1/Pa, birim başına basınçtaki değişiklikle sıvının hacmindeki bağıl değişikliktir:

β R = = , (1.5)

Nerede W

W 2 - sıvının son hacmi;

∆W- basınç ∆ değiştiğinde sıvının hacmindeki değişiklik R.

Formül (1.5)'teki ″–″ işareti, basınç arttıkça sıvının hacminin azaldığını gösterir ( W 2 < W 1).

Bir sıvının sıkıştırılabilirliği çok küçük olduğundan çoğu durumda mühendislik hesaplamalarında sıkıştırılabilirlik ihmal edilir. Bununla birlikte, hidrolik sistemlerin çalışması sırasında, sıvıdaki basıncın önemli ölçüde arttığı durumlar mümkündür (örneğin, boru hattındaki kapatma cihazının aniden kapanması veya açılması nedeniyle). Bu gibi durumlarda akışkanın sıkıştırılabilirliği dikkate alınmalıdır. Dünya Okyanusu'ndaki su (ortalama derinlik 3700 m) sıkıştırılamaz olsaydı, seviyesi 27 m, %7 ve kerosen ise %0,8 artacaktı.

Harici yükün kaldırılmasından sonra ∆ R sıvı üzerinde orijinal hacmi geri kazanılacaktır. Bu özellik akışkanın elastik özelliklerini karakterize eder. İfade (1.5) aslında hacimsel sıkıştırma modeli için iyi bilinen Hooke yasasıdır. Bir sıvının elastik sıkışmasının ölçüsü olarak hacimsel sıkıştırma oranının tersi olan bir değer alınır - sıvının toplu modülü e 0 , Pa:

e 0 = . (1.6)

Toplu elastikiyet modülünün fiziksel anlamı, başlangıç ​​hacminin W 1 \u003d 1 m3, basınç değişimi ∆ R= 1 Pa. Daha sonra (1.5) ve (1.6)'ya göre ifade e 0 şuna eşit olacaktır:

e 0 = ,

yani esneklik modülü, basınç bir birim değiştiğinde bir metreküp sıvıdaki değişimin tersi olarak temsil edilebilir.

İzotermal ve adyabatik elastikiyet modülü arasındaki farkı ayırt edin. Hesaplamalarda genellikle izotermal elastikiyet modülü kullanılır. e 0m, çevreyle ısı alışverişinin tamamlanması için zaman olan yavaş süreçlerin analizinde kullanılır. Adyabatik elastiklik modülü izotermal olandan biraz daha büyüktür ve hızlı işlemlerde, örneğin borulardaki hidrolik şokta kullanılır. Esneklik modülü sıcaklığa ve basınca bağlıdır ve genellikle hidrolik sistemleri hesaplarken izotermal esneklik modülünün ortalama değeri kullanılır (ortalama değerler) e Bazı sıvılar için 0t Tabloda verilmiştir. 1).

tablo 1

İzotermal elastikiyet modülünün değerleri e Bazı sıvılar için 0t

Bir sıvının yoğunluğu artan basınçla önemli ölçüde değişmez ve bu değişiklik genellikle dikkate alınmaz. Örneğin, basıncın 0,1 MPa'dan 10 MPa'ya (100 kat) artmasıyla suyun yoğunluğu %0,5 artacaktır. Böylece bir sıvının yoğunluğunun pratik olarak basınçtan bağımsız olduğunu varsayabiliriz.

Daha önce belirtildiği gibi, gazların sıkıştırılabilirliği çok önemlidir ve gaz sistemleri hesaplanırken bu dikkate alınmalıdır. Bir gazın basıncını ve hacmini ilişkilendiren yasa Boyle-Mariotte yasası olarak adlandırılır (bu yasa ilk olarak 1662'de R. Boyle tarafından keşfedildi ve daha sonra Boyle'dan bağımsız olarak 1679'da yine E. Mariotte tarafından keşfedildi): ideal bir gazın sabit sıcaklık ve kütlesinde, basıncının p ve hacminin çarpımıWsürekli:

R 1 W 1 = R 2 W 2 = yapı .

Örneğin, belirli bir miktar gaz hacminin yarısına kadar sıkıştırılırsa, gazın basıncı iki katına çıkar ve bunun tersi de geçerlidir. Bu yasa formülasyonda belirtildiği gibi ideal gazlar için geçerlidir. İdeal gaz, gaz moleküllerinin yalnızca kinetik enerjiye sahip olduğunu varsayan bir gazın matematiksel modelidir. Aynı zamanda moleküller arasında çekici veya itici kuvvetler yoktur, moleküller arasındaki etkileşimin süresi ihmal edilebilecek kadar küçüktür ve parçacıkların birbirleriyle ve kabın duvarlarıyla çarpışmaları kesinlikle elastiktir.

Ancak gaz sıkıştırıldığında ısı açığa çıkar ve eğer gaza sıcaklık farkını eşitlemesi için süre verilmezse (adyabatik bir süreç meydana gelecektir), bu durumda basınç artışının gaza göre daha büyük oranda gerçekleşeceği açıktır. hacimde azalma. Bu durumda Boyle-Mariotte yasası şu şekildedir:

R 1 = P 2 , (1.7)

Nerede N- sabit basınçtaki özgül ısının sabit hacimdeki özgül ısıya oranına eşit güç üssü (kuru atmosferik hava için) N = 1,405).

İzotermal bir süreçte N= 1. Uygulamada, bir gazın durumunu değiştirme süreci genellikle iki sınır (izotermal ve adyabatik süreçler) arasında gerçekleşir ve politropik olarak adlandırılır. Güç üssü N Kuru atmosferik hava için (politropik indeks) 1 arasında değişir< N < 1,405. Процесс изменения состояния газа в трубопроводах систем газоснабжения с достаточной точностью можно считать изотермическим.

sıcaklık genişlemesi. Bu, sıvıların sıcaklıktaki değişiklikle hacimlerini değiştirme özelliğidir; hacim genleşmesinin sıcaklık katsayısı ile karakterize edilir β T(1 / ºС), sabit basınçta sıcaklıkta bir birim (1 ºС) değişiklikle sıvı hacmindeki bir değişikliktir:

β T = = , (1.8)

Nerede W 1 - sıvının başlangıç ​​hacmi;

W 2 - sıvının son hacmi;

∆W- sıcaklık ∆ değiştiğinde sıvının hacmindeki değişiklik T.

Başka bir deyişle, β T - bu, sıcaklıkta 1 / ºС artışla bir sıvının hacmindeki nispi artışı ifade eden bir sayıdır. Farklı basınç ve sıcaklıklardaki su için katsayı β T içinde değişir: β T≈ 0,00014 ... 0,00066 (1 / ºС). Artan sıcaklıkla sıvının hacmindeki değişiklik önemsizdir ve genellikle önemli sıcaklık değişiklikleri dikkate alınır. Çoğu sıvı için hacim genleşme katsayısı β T artan basınçla azalır.

Kütlenin mantıksal varsayımına dayanarak, bir sıvının yoğunluğundaki değişimi sıcaklıktaki değişiklikle belirleriz. M sıcaklık değiştiğinde sıvı değişmez, hacmi ve yoğunluğu değişir:

M = ρ 0 ∙W 1 = ρ T ∙ (W 1 + ∆W), (1.9)

Nerede ρ 0 - başlangıç ​​sıcaklığında yoğunluk T 1 ;

ρ T- sıcaklıktaki yoğunluk T 2 = T 1 + ∆T (∆T- sıcaklıktaki değişiklik).

Yoğunluğu denklem (1.9)'dan ifade edelim ρ T ve (1.8)'den - hacim değişikliği ∆ W:

∆W = β T ∙W 1 ∙∆T; ρ T = ;

ρ T = ρ 0 = ρ 0 .

Sıvının yoğunluğu önemsiz olduğundan ancak basınca bağlı olduğundan, belirlerken son ifadede ρ T değeri yalnızca yaklaşık olarak tahmin edilebilir:

ρ T ≈ ρ 0 . (1.10)

Sıvı yoğunluğunun sıcaklığa bağımlılığı, ısıtma sistemlerinde doğal sirkülasyon oluşturmak, yanma ürünlerini uzaklaştırmak vb. için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Gaz hacminin sıcaklığa bağımlılığı matematiksel olarak adı verilen bir denklemle ifade edilir. Gay-Lussac yasası(Yasa ilk olarak 1802'de yayınlandı):

W = W 0 (1 + κ T), (1.11)

Nerede W 0 - 0 ºС'de gaz hacmi;

T– gerçek sıcaklık;

κ - genleşme katsayısı, sıcaklıkta 1 ºС artışla bu gazın 0 ºС'de kapladığı hacim kadar gaz hacmindeki artışa eşittir ( κ = ).

Gay-Lussac yasası, sıcaklık değiştiğinde gaz basıncının değişmemesi koşuluyla geçerlidir. Bununla birlikte, gazın yüksek oranda sıkıştırıldığı veya sıvılaşma durumuna yaklaşacak kadar soğutulduğu durumlarda bu yasanın geçerli olmadığı akılda tutulmalıdır. Bu durumda formül (1.11) kullanılamaz.

Viskozite. Bu, bir sıvının, parçacıklarının veya katmanlarının hareketine neden olan dış kuvvetlerin etkisine direnme özelliğidir.

Viskozite, sıvı katmanlarının temas yüzeyleri üzerindeki göreceli hareketi ile kayma direnci kuvvetlerinin ortaya çıkmasıyla ortaya çıkar. kuvvetler iç sürtünme veya viskozite kuvvetleri. Bu kuvvetler nedeniyle, daha yavaş hareket eden bir sıvı katmanı, daha hızlı hareket eden bitişik katmanı "yavaşlatır". İç sürtünme kuvvetleri, hareketli katmanlar arasındaki moleküller arası bağların varlığı ve moleküllerin kaotik termal hareketi nedeniyle ortaya çıkar.

Bir sıvıdaki iç sürtünme kuvvetleri ilk olarak 1686'da Newton tarafından keşfedildi ve daha sonra prof. N. P. Petrov, 1883. Viskozite kavramının fiziksel özünü açıklığa kavuşturmak için aşağıdaki şemayı göz önünde bulundurun (Şekil 1.2).

Pirinç. 1.2. Bir sıvının viskozitesini belirleme şeması

Hareket eden bir sıvıda biri belirli bir hızla hareket eden iki bitişik katmanı seçelim. sen 1 ve diğeri hız ile sen 2. Bu katmanların sıvı molekülleri, sıvı akış yönüne denk gelen yönlendirilmiş harekete sahip olabilir (moleküller A Ve İÇİNDE) ve kendi hızıyla kaotik hareket (moleküller İLE Ve D). moleküller arasında A Ve İÇİNDE Karşılıklı çekim kuvvetleri etki eder ve molekül A Daha yavaş hareket etmek molekülün hareketini "yavaşlatacaktır" İÇİNDE. Aynı zamanda molekül İLEüst katmana düşerek hareketini yavaşlatacaktır. Açıkçası, katmanlar arasında, sıvının üst katmana göre hareketine karşı yönlendirilen iç sürtünme kuvvetleri görünecektir.

Pirinç. 1.3. Viskoz bir sıvı akışında hız profili

İç sürtünme kuvvetleri yalnızca hareketli bir sıvıda mümkündür, yani bir sıvının viskozitesi yalnızca aktığında kendini gösterir. Sıvı katmanlarının farklı hızlardaki hareketi, katı yüzeyler boyunca hareket ettiğinde meydana gelir, çünkü katı bir yüzeye yakın sıvı hareketinin hızı sıfırdır. Sıvının parçacıkları yüzeye "yapışır" ve ona yapışır. Bu nedenle, sıvının hızı katı yüzeyde sıfırdan sıvı kütlesinin hızına doğru artar (Şekil 1.3).

Newton, daha sonra deneyimlerle doğrulanan iç sürtünme kuvvetlerinin olduğunu öne sürdü. F tr, katmanlar arasındaki temas alanıyla orantılıdır S ve hareketli katmanların göreceli hızı du(kayma hızı):

F tr = μ S ,

Nerede du/gün - hız gradyanı (kayma gerinim hızı), yani hız vektörünün yönüne normal yönde hızdaki değişim miktarı;

μ - Belirli sıvıların özelliklerini dikkate alan ve orantılılık faktörü olarak adlandırılan akışkan dinamiği viskozite katsayısı(ya da sadece dinamik sıvı viskozitesi).

Sürtünme kuvvetini alırsak F tr'yi birim yüzeye çıkarırsak, kesme geriliminden başka bir şey elde edemeyiz τ :

τ = μ . (1.12)

Fransız bilim adamı Poiseuille'in anısına, dinamik viskozite birimine CGS sisteminde "poise" adı verildi: 1P = 1 g / (cm·s). SI sisteminde dinamik viskozite birimi 1 Pa·s = 1 kg/(m·s)'dir; 1 Pa s \u003d 10 P.

Hidrolik hesaplamalarda dinamik viskoziteye ek olarak kavram en sık kullanılır. kinematik viskozite dinamik viskozite oranına eşit μ sıvının yoğunluğuna ρ :

ν = . (1.13)

"Kinematik viskozite" adı, boyuta yalnızca kinematik (dinamik değil) büyüklüklerin dahil edildiği gerçeğini yansıtır. Kinematik viskozitenin SI birimi m2/s'dir. CGS sisteminde, adını İngiliz bilim adamı Stokes "stokes"tan alan cm2/s birimi benimsenmiştir; 1 m 2 / s \u003d 10 4 St. Stokların yüzde birine centistokes (cSt) denir.

Newton'un iç sürtünme yasasının (1.12) geçerli olduğu sıvılara denir. Newtoniyen.

Kayma gerilimi arasındaki ilişkinin olduğu sıvılar (kolloidal süspansiyonlar, polimer çözeltileri, kil, çimento, harçlar, alt kanalizasyon çamuru, sapropeller, boyalar vb.) vardır. τ ve kayma gerinim hızı du/günşu şekilde ifade edilecektir:

τ = τ 0 + μ . (1.14)

Bu tür sıvılar Newtonyen değildir ve denir. viskoplastik, anormal veya Bingham. Bu tür sıvılarda hareketin yalnızca belirli bir kayma gerilimi değerinden sonra meydana geldiği deneysel olarak tespit edilmiştir. başlangıç ​​kayma gerilimiτ 0. Bu nedenle viskoplastik akışkanlar, hareketsiz durumdaki kayma geriliminin varlığı nedeniyle Newton akışkanlarından farklılık gösterir. τ 0 .

Damlayan sıvıların viskozitesi sıcaklığa bağlıdır ve sıcaklık arttıkça azalır. Düşen bir sıvının sıcaklığının artmasıyla birlikte, viskozite katsayıları (hem dinamik hem de kinematik), sıvı moleküllerin iç enerjisindeki moleküller arası bağların enerjisine kıyasla bir artışa bağlı olarak onlarca ve yüzlerce kez keskin bir şekilde azalır. sıvı içinde. Sıvıların viskozitesi aynı zamanda basınca da bağlıdır, ancak bu bağımlılık yalnızca nispeten büyük basınç değişikliklerinde (birkaç on MPa) önemli ölçüde kendini gösterir. Basınç arttıkça çoğu sıvının viskozitesi artar. Bunun bir istisnası, 32 ºС'ye kadar sıcaklıklarda artan basınçla viskozitenin azaldığı sudur.

Damla sıvılarının aksine, gazların viskozitesi artan sıcaklıkla artar, çünkü artan gaz sıcaklığıyla birlikte moleküllerin termal hareket hızı artar, bu da gazı daha viskoz hale getirir. Gaz viskozitesinin basınca bağımlılığı, sıvıların düşmesine olan benzer bağımlılıktan hiçbir şekilde farklı değildir.

Bütün bir fizik dalı - viskozimetri - viskoziteyi ölçmeye yönelik yöntemlerin incelenmesine ayrılmıştır. Sıvıların viskozitesi viskozimetreler kullanılarak ölçülür. Viskoziteyi ölçmek için mevcut yöntem çeşitliliği ve viskozimetre tasarımları, hem çok çeşitli viskozite değerlerinden (gazlar için 10 -5 Pa s'den, bir dizi polimer için 10 12 Pa s'ye kadar) hem de ölçüm ihtiyacından kaynaklanmaktadır. düşük veya yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında viskozite (örneğin, sıvılaştırılmış gazlar, erimiş metaller, yüksek basınçtaki su buharı vb.). Sıvıların ve gazların viskozitesini ölçmek için en yaygın üç yöntem kılcal, döner ve düşen top yöntemidir.

Kılcal viskozimetrede viskozite, belirli bir hacimdeki sıvının kalibre edilmiş bir delikten (kılcal) geçmesi için geçen süre ile belirlenir. Kural olarak kinematik viskozite belirlenir. Viskozite ilk olarak akış saniyeleri cinsinden belirlenir ve ardından formülle hesaplanır. ν = κ T, Nerede κ - pasaportta verilen viskozimetre sabiti, mm2 / s2; T- aritmetik ortalama son kullanma süresi, sn. Çeşitli ülkelerde viskoziteyi belirlemek için Engler (Avrupa'da), Saybolt (ABD'de), Redwood (İngiltere'de) viskozimetreleri kullanılmaktadır. Bir Engler viskozimetresi kullanıldığında, viskozite Engler °E derece cinsinden belirlenir (200 cm3 hacimli test sıvısının son kullanma süresinin, 20 °C sıcaklıkta aynı hacimdeki suyun son kullanma süresine oranı). ° C) ve daha sonra uygun formüle göre hesaplanır.

Rotasyonel viskozimetrelerde dinamik viskozite, belirli bir rotor hızındaki torktan veya belirli bir torktaki rotor hızından (örneğin bir Brookfield viskozimetresi) belirlenir. Viskozimetrinin rotasyonel yöntemi, test sıvısının, test ortamının kayması için gerekli olan iki gövde arasında küçük bir boşluğa yerleştirilmesi gerçeğine dayanır. Gövdelerden biri deney boyunca sabit kalır, döner viskozimetrenin rotoru adı verilen diğeri ise sabit bir hızla döner. Açıkçası, viskozimetre rotorunun dönme hareketi, viskoz bir ortamın hareketi yoluyla başka bir yüzeye iletilir. Dolayısıyla sonuç şu şekildedir - rotasyonel bir viskozimetrenin rotorunun dönme momenti, viskozitenin bir ölçüsüdür.

Düşen top yöntemi, katı bir topun viskoz bir sıvı içindeki serbest düşme hızına ve sıvının viskozitesine (örneğin düşen top Geppler viskozimetresi) bağlı olmasına dayanır.

Viskozite aynı zamanda incelenen ortama yerleştirilen bir plakanın periyodik titreşimlerinin azaltılmasıyla da belirlenir (ultrasonik yöntem). Kinematik ve dinamik viskoziteyi ölçmek için otomatik sistemler bulunmaktadır.

Gazların çözünmesi. Tüm sıvılar gazları bir dereceye kadar emer ve çözer. Bir sıvının doygun hale gelmesinden önce çözünebilen gazın bağıl miktarı, arayüzeydeki basınçla doğru orantılıdır. Gaz hacmi W Tamamen doyana kadar damlayan bir sıvı içinde çözünen g, aşağıdaki formülle hesaplanır:

W r = k G W f, (1.15)

Nerede W w sıvının hacmidir;

P 1 Ve P 2 - sırasıyla sıvı-gaz ​​arayüzündeki başlangıç ​​ve son basınç;

k r, sıvıdaki gaz çözünürlük katsayısıdır (atmosfer basıncında ve sıcaklıkta çözünen gazın hacmi). T\u003d birim sıvı hacmi başına 0 ºС).

Havanın doymadan önce gerçek bir sıvı içindeki çözünürlüğü, türüne ve yoğunluğuna bağlıdır. Çözünürlük katsayısının sınır değerleri k g 0,12 ... 0,2'ye ulaşabilir. 20 ºС sıcaklıkta ve atmosferik basınçta su, hacimce% 1,6 oranında çözünmüş hava içerir. Sıcaklık arttıkça çözünürlük katsayısı azalır. Basınçtaki bir azalmayla, formül (1.15)'e göre sıvıdan bir miktar gaz salınır. Gazın evrimi süreci çözünmeden daha yoğun ilerler.

Buharlaşma. Bu, düşen bir sıvının toplanma durumunu değiştirme, özellikle buhara dönüşme özelliğidir. Bir sıvının serbest yüzeyinde meydana gelen buharlaşmanın (buharlaşma) yoğunluğu, sıvının türüne ve bulunduğu koşullara bağlıdır. Bir sıvının uçuculuğunu karakterize eden göstergelerden biri normal atmosferik basınçtaki kaynama noktasıdır - kaynama noktası ne kadar yüksek olursa uçuculuk da o kadar düşük olur. Kaynama, bir sıvının, sıvının içinde meydana gelen gaz haline geçiş sürecidir. Kaynama noktası yüzeyindeki basınç arttıkça artar.

Buharlaşma boş alanda meydana gelirse, buharlaşma sırasında buhar fazına geçen moleküllerin neredeyse tamamı sıvının yüzeyinden çıkarılır ve geri dönmez. Sıvı kapalı bir alandaysa, içinde belirli bir buhar konsantrasyonuna ulaştıktan sonra buharlaşma ve yoğuşma işlemleri arasında bir denge kurulur ve buhar basıncı sabit hale gelir. Böyle bir buhar, kapalı bir boşlukta, bir sıvı ile termodinamik dengededir (birim zamanda sıvıdan kaçıp buhar fazına geçen molekül sayısı, aynı anda sıvıya dönen molekül sayısına eşittir). , denir zengin. Ve onun baskısı Belirli bir sıcaklıkta doymuş buhar basıncı. Bu durumda buhar ve sıvının basıncı aynı olacaktır.

Hidrolikte en önemlisi, sıvının tüm hacmi boyunca yoğun buharlaşmanın başladığı durumdur. Genellikle sıvı basıncı doymuş buhar basıncına düşürüldüğünde R np (belirli bir sıcaklıkta), sıvıda gaz kabarcıkları oluşur, yani. "soğuk kaynama" olarak adlandırılan olay meydana gelir.

Bağımlılık R Sıcaklığa göre suyun np'si sekmede verilmiştir. 2.

Tablo 2

Su için doymuş buhar basıncı değerleri

sıcaklığa bağlı

Tabloda verilen verilere göre suyun kaynama noktasına geldiği görülmektedir. T= 100 ºС ve atmosferik basınç ( R np = R adresinde). Ancak su yüzeyindeki basınç azaltılırsa R\u003d 12,6 kPa, bu, sıvı içindeki basıncın aynı değere düşeceği anlamına gelir (bu basınç, atmosferik basınçtan 8 kat daha az olacaktır), ardından su, bir sıcaklıkta kaynayacaktır. T= 50 ºС.

Bir sıvının bir boru hattından aktığını ve düşük basınç bölgesine girdiğini ve bu basıncın, belirli bir sıcaklıkta sıvının doymuş buhar basıncından daha düşük olacağını düşünün. Bu durumda, sıvı içinde çözünen gaz açığa çıkacak ve gaz boşlukları oluşacaktır (yani "soğuk kaynama" süreci meydana gelecektir). Bu fenomene kavitasyon denir (Latince "cavitas" dan - V. Froud tarafından dolaşıma sokulan bir boşluk).

Kavitasyon, belirli bir sıcaklıkta doymuş buhar basıncının altındaki basınçta yerel bir azalma nedeniyle hareketli bir sıvıda meydana gelen süreksizliktir.

Boru hattında sıvı akışıyla birlikte hareket eden kabarcıklar, yüksek basınçlı veya düşük sıcaklıktaki bir alana girer ve anında kapanır. Bu noktada buhar yoğunlaşır ve gazlar tekrar sıvıya karışır. Sıvı parçacıklar oluşan boşluklara yüksek hızlarda akar, bu da yerel hidrolik şoklara (bu yerlerde basınçta keskin ve önemli bir artış) ve ses darbelerine yol açar. Normal durumlarda kavitasyon istenmeyen bir olgudur ve aşağıdakilere yol açar:

Sıvının sıkıştırılabilirliğini arttırmak;

Yoğunlukta azalma;

Boru hattının veriminin azaltılması;

Sıvının sıcaklığının arttırılması;

Metalin kavitasyon korozyonu.

Kavitasyon olgusuyla ilk kez 1893 yılında İngiliz destroyeri Daring'in testleri sırasında gemi yapımında karşılaşıldı. Tam hızda pervane, özelliklerini önemli ölçüde değiştirdi ve bu da geminin hızının düşmesine neden oldu. Birkaç yıl sonra ilk türbin gemisi "Turbinia" test edilirken de benzer bir sorunla karşılaşıldı.

Bir sıvının doymuş buhar basıncı, örneğin kanatlı pompalı su besleme sistemlerini hesaplarken dikkate alınması gereken önemli bir parametredir. Bu basınç, çeşitli otomatik analizörler, termostatlar kullanılarak belirlenir. Bu cihazların çoğu Reid prensibine göre çalışır. Cihazın sıvı bölmesi test ürününün soğutulmuş bir numunesi ile doldurulur ve 37,8°C sıcaklıktaki hava odasına bağlanır. Cihaz, 37,8 ± 0,1 ºС sıcaklıktaki bir banyoya daldırılır ve cihaza bağlı bir manometre ile gösterilen sabit bir basınca ulaşılana kadar periyodik olarak çalkalanır. Uygun şekilde düzeltilmiş basınç göstergesi okuması Reid buhar basıncı olarak alınır.

Araştırma çalışması, Langepas şehrindeki belediye eğitim kurumu "Gymnasium No. 6" temelinde okul laboratuvarında gerçekleştirildi ve "Geleceğe Adım" bilimsel ve uygulamalı konferansının belediye aşamasında sunuldu.

İnsanlığın bilimsel ve teknolojik ilerlemelerle bağlantılı yakın tarihi, doğaya yönelik muamelede ihmalin onun açısından cevapsız kalmadığını göstermektedir. Ancak son yirminci yüzyılda insanlık ekolojik durumu o kadar kötüleştirmeyi başardı ki, bugün insanın Dünya'da hayatta kalma olasılığı sorusu meşru hale geldi.

Su kirliliğinin ana kaynakları endüstriyel işletmelerden, tarımdan ve kamu hizmetlerinden kaynaklanan sulardır; su madenleri, petrol sahaları, madenler; çeşitli minerallerin çıkarılması sırasındaki üretim atıkları; su ve demiryolu taşımacılığından kaynaklanan deşarjlar. Doğal su kütlelerine giren kirleticiler, suyun fiziksel özelliklerinde bir değişiklikle kendini gösteren niteliksel değişikliklere yol açar.

Çalışmanın amacı:Çeşitli yabancı maddelerin suyun fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini incelemek.

Görevler:

1. suyun fiziksel özelliklerini incelemek;
2. doğal su safsızlıklarının bileşimini, sudaki konsantrasyonlarını analiz etmek;
3. Nova dijital laboratuvarını kullanarak safsızlıkların suyun bazı fiziksel özellikleri üzerindeki etkisine ilişkin pratik bir çalışma yürütmek.

Saf suyun yoğunluğu 1000 kg/m3'tür. Suyun yoğunluğu sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık yükseldiğinde maddelerin hacimlerinin arttığını ve yoğunluklarının azaldığını herkes bilir. Su tamamen aynı özelliğe sahiptir ancak sıcaklığın artmasıyla hacminin artmadığı, aksine azaldığı 0 ila 4 ° C aralığında bu özellik yerine getirilmemektedir.

Su donduğunda hacmi aniden %11 oranında artar ve eridiğinde de aynı şekilde aniden azalır. Hacimdeki bu artışın hem doğada hem de insan yaşamında büyük rolü vardır. Su donup hacmi daha da arttığında genişler ve bu da güçlü bir basınca neden olur. Bu nedenle donan su kapalı boşluklarda, dağ çatlaklarında yıkıcı güce sahiptir.

Suyun bileşiminde yabancı maddelerin ortaya çıkmasıyla birlikte donma ve kaynama noktalarında bir değişiklik gözlenir. Saf çözücüleri karakterize eden sıcaklıklara kıyasla çözeltilerin kaynama noktası yükselir ve donma noktası düşer.

Yüzey gerilimi, su moleküllerinin birbirine yapışma derecesini karakterize eder. Bu parametre suyun vücut tarafından sindirilebilirlik derecesini belirler. Ne kadar çok "sıvı" su olursa, vücudun moleküler bağları kırmak ve etkileşime girmek için ihtiyaç duyduğu enerji o kadar az olur. Su "sıvı" olmalı, biyolojik olarak mevcut olmalı, kolayca sindirilebilir olmalıdır; su molekülleri arasındaki yüzey geriliminin derecesi çok yüksek olmamalıdır.

Suyun kılcallığı, Dünya'da meydana gelen birçok doğal süreçte önemli bir rol oynar. Bu sayede su toprağı ıslatır ve bitki köklerine besin solüsyonları iletir.

Suyun bileşimindeki geçiş safsızlıkları. Suyun yapısının benzersizliği onun bir çözücü olarak çok yönlülüğünü belirler. Doğal sularda Mendeleev sisteminin tamamını bulabilirsiniz. Elbette kirli suyun fiziksel özellikleri de değişiyor, bu da çok çeşitli sorunları beraberinde getiriyor.

D Çeşitli safsızlıkların suyun fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini belirlemek için aşağıdakileri içeren sulu safsızlık çözeltileri hazırlandı:

• yağ;
• asetik asit;
• yüzey aktif maddeler (çamaşır tozu);
• ağır metallerin tuzları (kurşun, bakır).

Deneysel bölümün merkezinde Kriyoskopik araştırma yöntemi, safsızlıkların çeşitli çözeltilerin donma noktaları üzerindeki etkisinin incelenmesinde yatmaktadır.

Kristalizatörde düşük sıcaklıklar oluşturmak için kırılmış buz, su ve sodyum klorürden oluşan bir soğutma karışımı kullanıldı, bu da sıcaklığın -15'e düşmesini mümkün kıldı. Test çözeltisini içeren bir test tüpü kristalleştiriciye yerleştirildi. Deney için, NOVA dijital laboratuvarının ekipmanı kullanıldı; bu, incelenen süreçlerin gerçek zamanlı olarak gözlemlenmesini ve ölçümlerin doğruluğunun iyileştirilmesini mümkün kıldı. Sürekli moddaki sıcaklık sensörleri, soğutma karışımı ve solüsyonundaki sıcaklıktaki değişikliği kaydetti. Çalışma sırasında, safsızlıkların sulu çözeltilerinin donma sıcaklıkları belirlendi. Bir test tüpündeki 5 ml hacimli test çözeltileri, buz ve tuz karışımı içeren bir kalorimetreye yerleştirildi.

Oluşturulan grafiklere bakıldığında safsızlık çözeltilerinin donma noktasının saf suyun donma noktasından daha düşük olduğu görülmektedir. Gerçek bir proseste, sıcaklık azaldıkça, kristalizasyon prosesinden önce daima sıvının aşırı soğutulması gelir ve aşırı soğutmalı çözeltiler için sıcaklık, saf bir çözücüye göre daha fazla düşer.

Donma noktasının değiştirilmesi sürecindeki en büyük fark, safsızlık olarak yağ içeren bir çözelti için gözlenir. Ağır metal tuzları ve yüzey aktif maddeler içeren çözeltiler için, grafik bağımlılıklarda sıvının aşırı soğuma alanı yoktur.

Saf suyun ve safsızlık içeren suyun yoğunluğunu belirlemek için kütleleri ve hacimleri ölçüldü. Yüzey aktif maddeler (çamaşır tozu) su yoğunluğundaki değişim üzerinde en büyük etkiye sahiptir ve metaller (kurşun, bakır) en az etkiye sahiptir.

Bu çözeltilerin yüzey gerilim katsayılarını belirlemek için damlacık ayırma yöntemi kullanıldı. Tüm yabancı maddeler yüzey gerilim katsayısını değiştirir. Ağır metal tuzları (kurşun, bakır), suyun yüzey gerilimindeki değişiklik üzerinde en büyük etkiye sahiptir - yüzey gerilim katsayısı üç kat artar.

Su, dünyadaki en eşsiz maddelerden biridir. Modern bilimin hızlı gelişimine rağmen, bilim adamları görünüşte basit olan bu maddenin doğasını henüz tam olarak incelemediler! H2O'nun basit formülünün arkasında, bilimin önde gelen pek çok dehasının hâlâ çözemediği gizemli bir madde olduğu ortaya çıktı. Su, insan faaliyetinin etkisi altında değişebilen bir dizi benzersiz ve hayvansal (anima-ruh) özelliğe sahiptir. Safsızlıkların etkisi altında suyun yoğunluğu, yüzey gerilimi katsayısı değişir ve bu çalışmada deneysel olarak kanıtlanmıştır.