第三章海水的物理特性和世界.ppt

第三章海水的物理特性和世界大洋的层化结构 第一节海水的主要热学和力学性质 3.1.1.纯水的特性 2.水的溶解力很强 3.水的密度变化有反常（分子缔合作用） 4.水的热性质特殊（分子的离解，氢键） “反常膨胀” “热胀冷缩”是一般物质的性质。纯水在大气压力下，温度4℃时密度最大1000kg·m-3；在4℃以上时，密度随温度的降低而增大，但在4℃以下时却随温度的降低而减小。 同是氧族的氢化物，但水（H2O）与H2S 、 H2Se和H2Te相比，水的熔点、沸点、比热、蒸发潜热和表面张力值等都比氧的同族化合物高。 3.1.2.海水的盐度 海水的组成 11种主要无机盐，占99.99%。 海水：混合溶液=淡水+无机盐+有机物+悬浮质+…… 一、基于化学方法的盐度的首次定义 1902年，Knudsen定义盐度为：“1Kg海水中的碳酸盐全部转化成氧化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数。”单位是g/kg，用符号‰表示。 测定方法繁琐，现基本不直接按照定义来测量盐度 海水组成恒定性原理 Marcet原理或者Dittwar定律： 无论海水所溶解的盐类的浓度大小如何，其中常量离子间比值总是恒定的。 从而使知道其中某种离子含量推导盐度成为可能 海水盐度的计算公式（Knudsen公式） AgNO3滴定法： S ‰=0.030+1.850 Cl ‰ Cl ‰为氯度、即“1kg海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数。”单位是g/kg，用符号‰表示。 标准海水：氯度值精确为19.374 ‰的大洋水作为标准，称为标准海水。其盐度值对应为35.000 ‰ 二、盐度的重新定义 S ‰=-0.08996+28.29720 R15+12.80832 R152-10.67869 R153+5.98624 R154-1.32311 R155 式中R15为15℃，“1个标准大气压下，水样的电导率C（S，15，0）与盐度精确为35.000‰的标准海水电导率C（35，15，0）之间的比值 此方法测定盐度的精度高、速度快 国际“海洋学常用表和标准联合专家小组”（JPOTS）于1969年推荐该式为海水盐度的新定义 三、1978年实用盐度标度（PSS78） 为使盐度的测定脱离对氯度测定的依赖，JPOTS又提出了1978年实用盐度标度，并建立了计算公式，编制了查算表，自1982年1月起在国际上推行 。 为保持盐度历史资料与实用盐度资料的连续性，仍采用原来氯度为19.374‰的国际标准海水为实用盐度35.000‰的参考点。配制一种浓度为32.4356‰高纯度的KCl溶液，它在“一个标准大气压力”下，温度为15℃时，与氯度为19.374‰（盐度为35.000‰）的国际标准海水在同压同温条件下的电导率恰好相同。 实用盐度的计算公式 式中K15是在一个标准大气压力下，温度15℃时，海水样品的电导率与标准KCl溶液的电导率之比。式中a0=0.0080，a1=-0.1692，a2=25.3851，a3=14.0941，a4=-7.0261，a5=2.7081；，适用范围为2≤S≤42。 任意温度t的条件下测定电导比Rt,其计算盐度的公式为： 其中是温度变化引起的盐度改正值。系数a的值与上式中相同。系数b分别为：b0=0.0005，b1=-0.0056，b2=-0.0066 ,b3=-0.0375，b4=0.0636，b5=-0.0144且 利用CTD现场观测资料计算海水盐度的方法 。 3.1.3海水的主要热性质和力学性质 海水的热性质一般指海水的热容、比热容、绝热温度、位温、热膨胀及压缩性，热导率与比蒸发热等，它们都是海水的固有性质，是温度，盐度、压力的函数。 热容和比热容 1.海水温度升高1K（或1℃）时所吸收的热量称为热容，单位是焦耳每开尔文（记为J/K）或焦耳每摄氏度（记为J/℃） 2.单位质量海水的热容称为比热容，单位：焦耳每千克每摄氏度，记为J·kg-1·℃-1。在一定压力下测定的比热容称为定压比热容，记为cp；在一定体积下测定的比热容称为定容比热容，用cV表示。海洋学中最常使用cp ，比cV值略大。 cp值随盐度的增高而降低，随温度的变化比较复杂，低温、低盐时随温度升高而