Hải dương học đại cương - Chương 2 pot

NӃu nhѭ các tính chҩt vұt lý cӫa nѭӟc cҩt nѭӟc tinh khiӃt chӍ phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ và áp suҩt, thì các tính chҩt vұt lý cӫa nѭӟc biӇn còn chӏu ҧnh hѭӣng mҥnh cӫa ÿӝ muӕi.. Thí dө, ÿӝ m

Ch ѭѫng 2 Thành phҫn, các tính chҩt vұt lý và hóa hӑc cӫa

n ѭӟc biӇn

Năm 1780 Kavedish và Lavoize ÿã xác lұp ÿѭӧc rҵng chҩt mà chúng ta

gӑi là nѭӟc, là mӝt hӧp chҩt hóa hӑc ÿѫn giҧn nhҩt và әn ÿӏnh trong các ÿiӅu

kiӋn bình thѭӡng cӫa hyÿrô H và ôxy O, cҩu tҥo tӯ hai nguyên tӱ H và mӝt

nguyên tӱ O, hay vӅ tӍ lӋ trӑng lѭӧng - tӯ 11,19 % hyÿrô và 88,81 % ôxy Ӣ

dҥng tinh khiӃt, nѭӟc là chҩt lӓng không màu, không có mùi và vӏ Trong tӵ

nhiên, thӵc tӃ không gһp nѭӟc “tinh khiӃt”, vì do nhӳng ÿһc thù cҩu tҥo phân

tӱ cӫa mình, nѭӟc có tính chҩt hòa tan rҩt tӕt các hӧp chҩt hóa hӑc và các

chҩt khí Vì vұy nѭӟc tӵ nhiên luôn là mӝt dung dӏch yӃu

Hàm lѭӧng các chҩt hòa tan trong nѭӟc ÿѭӧc gӑi là ÿӝ muӕi cӫa nѭӟc

vàÿѭӧc biӇu thӏ bҵng g/kg hay phҫn nghìn (%o) Theo hàm lѭӧng các muӕi,

ngѭӡi ta phân chia nѭӟc tӵ nhiên thành bӕn nhóm: nѭӟc ngӑt (ÿӝ muӕi nhӓ

hѫn 1 %o), nѭӟc lӧ (1-25 %o), nѭӟc mһn (25-50 %o) và nѭӟc rҩt mһn (nѭӟc

muӕi) (hѫn 50 %o) Theo hӋ thӕng phân loҥi này nѭӟc biӇn thuӝc loҥi nѭӟc

mһn và chӍ có nѭӟc biӇn ӣ ven bӡ gҫn các cӱa sông lӟn mӟi là nѭӟc lӧ

Sӵ hiӋn diӋn cӫa muӕi trong nѭӟc biӇn tҥo nên mӕi liên hӋ lүn nhau

giӳa các tính chҩt vұt lý và hóa hӑc cӫa nó NӃu nhѭ các tính chҩt vұt lý cӫa

nѭӟc cҩt (nѭӟc tinh khiӃt) chӍ phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ và áp suҩt, thì các tính

chҩt vұt lý cӫa nѭӟc biӇn còn chӏu ҧnh hѭӣng mҥnh cӫa ÿӝ muӕi Thí dө, ÿӝ

muӕi tăng kéo theo sӵ tăng cӫa mұt ÿӝ, ÿӝ nhӟt phân tӱ, hӋ sӕ dãn nӣ nhiӋt,

tӕc ÿӝ âm, áp suҩt thҭm thҩu, chӍ sӕ khúc xҥ và ngѭӧc lҥi, làm giҧm nhiӋt

dung riêng, nhiӋt ÿӝ ÿóng băng, nhiӋt ÿӝ mұt ÿӝ cӵc ÿҥi, áp suҩt hѫi nѭӟc

bên trên mһt biӇn Ĉӝ muӕi làm cho nѭӟc biӇn có mӝt sӕ tính chҩt mà nѭӟc

cҩt không có, nhѭ ÿӝ dүn ÿiӋn, áp suҩt thҭm thҩu Vì vұy, ÿӝ muӕi có thӇ

ÿӗng thӡi ÿѭӧc xem nhѭ mӝt tham sӕ hóa hӑc và tham sӕ vұt lý

Trong chѭѫng này chӍ xét nhӳng tính chҩt vұt lý cѫ bҧn cӫa nѭӟc biӇn

Mӝt sӕ tính chҩt trong ÿó, cө thӇ là các tính chҩt âm hӑc và quang hӑc, có giá trӏ khoa hӑc và thӵc tiӉn rҩt quan trӑng, sӁ ÿѭӧc xét ӣ các chѭѫng riêng

2.1 Cҩu tҥo phân tӱ cӫa nѭӟc

Nhѭ ÿã biӃt, nhiӅu tính chҩt vұt lý và hóa hӑc cӫa nѭӟc tӵ nhiên là do cҩu trúc phân tӱ nѭӟc gây nên Ĉѭӧc biӃt, phân tӱ nѭӟc không ÿӕi xӭng: ba hҥt nhân làm thành mӝt tam giác cân vӟi hai hҥt nhân hyÿrô nҵm ӣ ÿáy và mӝt hҥt nhân ôxy ӣ ÿӍnh Góc tҥi ÿӍnh bҵng 104o27’, còn chiӅu dài cҥnh, bҵng 096 108

˜, cm, có thӇ chҩp nhұn làm bán kính cӫa phân tӱ Khӕi lѭӧng

1 phân tӱ gam nѭӟc bҵng 18,02 g và trong ÿó chӭa phân tӱ Do

ÿó, khӕi lѭӧng trung bình mӝt phân tӱ nѭӟc bҵng khoҧng g Vì mұt

ÿӝ nѭӟc tinh khiӃt bҵng 1 g/cm3, thӇ tích mӝt phân tӱ sӁ tѭѫng ӭng vӟi10

3 cm3 NӃu biӇu diӉn các phân tӱ nѭӟc dѭӟi dҥng nhӳng hình cҫu, thì bán kính cӫa chúng xét theo thӇ tích trên sӁ bҵng cm, tӭc nhӓ hѫnnhiӅu so vӟi khoҧng cách bên trong phân tӱ ĈiӅu này có nghƭa rҵng các phân tӱ H2O trong nѭӟc ÿѭӧc “xӃp ÿһt” không gӑn lҳm

2310025

Cҩu tҥo phân cӵc cӫa nѭӟc và ÿiӋn trѭӡng xuҩt hiӋn trong nѭӟc gây

nên ÿӝ thҩm ÿiӋn môi cao cӫa nѭӟc - mӝt ÿҥi lѭӧng cho biӃt các lӵc tѭѫng

tác cӫa các ÿiӋn tích khi chúng ӣ trong nѭӟc sӁ giҧm ÿi bao nhiêu lҫn so vӟi

các lӵc tѭѫng tác ÿó khi ӣ trong chân không Ĉӝ thҩm ÿiӋn môi cao cӫa nѭӟc

làm cho nó có khҧ năng ion hóa cao, tӭc khҧ năng phân tách các phân tӱ cӫa

nhӳng chҩt khác ĈiӅu này có nghƭa rҵng nѭӟc là mӝt chҩt hòa tan mҥnh

Mӛi phân tӱ nѭӟc có mӝt ÿiӋn tích dѭѫng và hai ÿiӋn tích âm có khҧ năng

tҥo thành bӕn mӕi liên kӃt hyÿrô, tӭc mӕi liên kӃt cӫa mӝt nhân hyÿrô tích

ÿiӋn dѭѫng (proton) liên hӋ hóa hӑc trong mӝt phân tӱ, vӟi mӝt nguyên tӱ

ôxy tích ÿiӋn âm thuӝc mӝt phân tӱ khác

Năm 1929 Jack và Jonston phát hiӋn rҵng ngoài các nguyên tӱ ôxy vӟi

nguyên tӱ lѭӧng 16 còn có các nguyên tӱ vӟi khӕi lѭӧng 17 và 18 (17O và

18

O) - các ÿӗng vӏ cӫa ôxy Nhѭ vұy, trong tӵ nhiên ôxy là hӛn hӧp các

nguyên tӱ khác nhau theo tӍ lӋ:16O : 18O : 17O = 3 150 : 5 : 1

B ҧng 2.1 Các hӧp phҫn cӫa nѭӟc (theo Ditrich)

ThӇ tích Các phân t ӱ nѭӟc

Năm 1931 Berge và Bliqui phát hiӋn các ÿӗng vӏ cӫa hyÿrô:2H - deteri

và 3H - triti Ngày nay ÿѭӧc biӃt năm ÿӗng vӏ cӫa hyÿrô Sӵ hiӋn diӋn cӫa

cácÿӗng vӏ cӫa ôxy và hyÿrô dүn tӟi chӛ nѭӟc là mӝt hӛn hӧp cӫa tҩt cҧ các

hӧp chҩt ÿӗng vӏ cӫa ôxy và hyÿrô Các phân tӱ nѭӟc tinh khiӃt H2 O làm thành khӕi lѭӧng chính cӫa nѭӟc, tӍ phҫn cӫa chúng bҵng 99,73 % toàn thӇtích nѭӟc Phҫn thӇ tích còn lҥi là cӫa các hӧp chҩt phân tӱ cӫa các ÿӗng vӏcӫa hyÿrô và ôxy trong dҥng các tә hӧp khác nhau (bҧng 2.1) ÿѭӧc gӑi là

và nhiӋt ÿӝ ÿóng băng

2.2 Các trҥng thái tә hӧp cӫa nѭӟc và sӵ chuyӇn pha

Trong các ÿiӅu kiӋn tӵ nhiên nѭӟc ÿѭӧc thҩy ӣ ba trҥng thái: rҳn (băng

và tuyӃt), lӓng (nѭӟc thӵc sӵ) và dҥng khí (hѫi nѭӟc) Nhӳng trҥng thái này cӫa nѭӟc gӑi là nhӳng trҥng thái tә hӧp hay còn gӑi tuҫn tӵ là các pha rҳn,

lӓng và khí Nѭӟc là vұt thӇ vұt lý duy nhҩt trên trái ÿҩt cùng lúc tӗn tҥi trong

ba trҥng thái tә hӧp

Sӵ biӃn ÿәi trҥng thái tә hӧp cӫa mӝt chҩt gӑi là sӵ biӃn ÿәi (chuyӇn)

pha Trong trѭӡng hӧp chuyӇn pha, các tính chҩt cӫa chҩt (thí dө mұt ÿӝ)

biӃn ÿәi mӝt cách ÿӝt biӃn ChuyӇn pha ÿi kèm vӟi tách ra hay hҩp thө năng

lѭӧng, gӑi là nhiӋt lѭӧng chuyӇn pha, hay ҭn nhiӋt Graÿien ÿӝ ҭm, thѭӡng

ÿѭӧc thӇ hiӋn dѭӟi dҥng áp suҩt riêng phҫn cӫa hѫi nѭӟc, là nhân tӕ ÿiӅu

chӍnh hѭӟng và cѭӡng ÿӝ cӫa các quá trình trao ÿәi ҭm lѭӧng Thí dө, nӃu tҥi

biên phân cách nѭӟc - không khí mà áp suҩt riêng phҫn cӫa hѫi nѭӟc làm

bão hòa không gian tҥi áp suҩt khí quyӇn và nhiӋt ÿӝ mһt nѭӟc vѭӧt trӝi áp

suҩt riêng phҫn cӫa hѫi nѭӟc trong không khí, thì diӉn ra sӵ bӕc hѫi NӃu

graÿien ÿӝ ҭm hѭӟng vӅ phía ngѭӧc lҥi - ngѭng tө nѭӟc tӯ không khí xuӕng

mһt nѭӟc

Trong trѭӡng hӧp tәng quát, sӵ biӃn ÿәi nѭӟc tӯ mӝt pha này sang pha

khác là do sӵ biӃn ÿәi cӫa nhiӋt ÿӝ và áp suҩt Mӕi phө thuӝc cӫa trҥng thái

tә hӧp cӫa nѭӟc vào hai tham sӕ ÿã nêu ÿѭӧc gӑi là biӇu ÿӗ trҥng thái cӫa

nѭӟc hay biӇu ÿӗ pha (hình 2.1)

Hình 2.1 BiӇu ÿӗ trҥng thái cӫa nѭӟc

Ĉѭӡng cong B c B O trên hình 2.1 có tên là ÿ˱ͥng cong nóng ch̫y Khi

chuyӇn qua ÿѭӡng cong này tӯ trái sang phҧi diӉn ra sӵ tan băng, còn tӯ phҧisang trái - tҥo băng (sӵ tinh thӇ hóa nѭӟc) Ĉѭӡng cong OK gӑi là ÿ˱ͥng

cong t ̩o h˯i Khi chuyӇn qua ÿѭӡng cong này tӯ trái sang phҧi sӁ thҩy sӵ sôi

cӫa nѭӟc, còn tӯ phҧi sang trái - ngѭng tө hѫi nѭӟc Ĉѭӡng cong AO gӑi là ÿ˱ͥng cong thăng hoa Khi chuyӇn qua ÿѭӡng cong này tӯ trái sang phҧidiӉn ra sӵ bӕc hѫi băng (thăng hoa), còn tӯ phҧi sang trái - ngѭng tө hѫi

nѭӟc thành pha rҳn (hóa rҳn)

Tҥi ÿiӇm ,ӭng vӟi áp suҩt 610,6 Pa và nhiӋt ÿӝ 0,01oC, nѭӟc có thӇ

ÿӗng thӡi ӣ trong ba trҥng thái tә hӧp Vì vұy ÿiӇm này gӑi là ÿi͋m rͅ ba.

Ngoài ÿiӇm rӁ ba có thӇ thҩy hai ÿiӇm ÿһc biӋt nӳa Tҥi ÿiӇm C , ӭng vӟi áp

suҩt Pa và nhiӋt ÿӝ 100 oC, nѭӟc sôi và tҥi ÿiӇm

O

510013

Pa và nhiӋt ÿӝ 374,2oC hѫi nѭӟc chuyӇn sang trҥng thái lӓng bҵngcách nén

710

˜212,

Vұy ta ÿã thҩy vai trò quyӃt ÿӏnh cӫa nhiӋt ÿӝ trong sӵ biӃn ÿәi trҥng thái tә hӧp cӫa nѭӟc Tuy nhiên, biӃn thiên áp suҩt ӣ mӭc ÿӝ nhҩt ÿӏnh cNJngҧnh hѭӣng tӟi các quá trình chuyӇn pha cӫa nѭӟc và hành vi cӫa các ÿiӇmÿһc biӋt ĈiӅu này ÿһc biӋt rõ vӟi nhiӋt ÿӝ ÿóng băng: trong dҧi biӃn thiên áp suҩt tӯ 610 ÿӃn Pa (1 atm) nhiӋt ÿӝ ÿóng băng hѫi suy giҧm (tӯ0,01 ÿӃn 0oC), sau ÿó khi tăng áp suҩt gҫn ÿӃn Pa (600 atm) nhiӋt ÿӝnày giҧm tӟi và khi áp suҩt tiӃp tөc tăng ÿӃn Pa (2200 atm) nhiӋt ÿӝ ÿóng băng giҧm ÿӃn Khi áp suҩt rҩt lӟn sӁ tҥo thành nhӳng

“biӃn thӇ” ÿһc biӋt cӫa băng (IIVIII) có nhӳng tính chҩt khác vӟi băng bình

thѭӡng (I).

510013

1, ˜C

5$

710

6 ˜22,

Các tham sӕ vұt lý cѫ bҧn quyӃt ÿӏnh trҥng thái nѭӟc biӇn là nhiӋt ÿӝ,

áp suҩt thӫy tƭnh và mұt ÿӝ Nhѭng nӃu nhiӋt ÿӝ và áp suҩt có thӇ trӵc tiӃp

ÿo ÿѭӧc, thì mұt ÿӝ không ÿo ÿѭӧc, mà là mӝt hàm sӕ phi tuyӃn phӭc tҥp cӫa

nhiӋt ÿӝ, áp suҩt và ÿӝ muӕi VӅ phía mình, ÿӝ muӕi cNJng là mӝt ÿһc trѭng

gián tiӃp và phө thuӝc vào lѭӧng chҩt hòa tan trong nѭӟc Trên thӵc tӃ tҩt cҧ

các tính chҩt nhiӋt hӑc, ÿӝng lӵc hӑc và nhӳng tính chҩt khác cӫa nѭӟc biӇn

bӏ quy ÿӏnh bӣi các tham sӕ nêu trên và nhӳng ÿһc ÿiӇm cӫa cҩu tҥo phân tӱ

nѭӟc

2.3.1 NhiӋt ÿӝ nѭӟc

NhiӋt ÿӝ trong hҧi dѭѫng hӑc thѭӡng ÿѭӧc ÿo bҵng ÿӝ bách phân (oC)

và sai sӕ chuҭn xác ÿӏnh nhiӋt ÿӝ không nhӓ hѫn 0,01oC Trong mӝt sӕ

trѭӡng hӧp, thí dө trong các tính toán năng lѭӧng, ngѭӡi ta biӇu thӏ nhiӋt ÿӝ

bҵng ÿѫn vӏ cӫa thang nhiӋt ÿӝ tuyӋt ÿӕi (nhiӋt ÿӝng lӵc hӑc) cӫa Kelvin và

mӕc tính tӯ không tuyӋt ÿӕi, tӭc T K = ToC + 273,15

Ngѭӡi ta phân biӋt nhiӋt ÿӝ in situ (biӇu diӉn bҵng T ) và nhiӋt ÿӝ thӃ

vӏ T NhiӋt ÿӝ in situ (có nghƭa là “tҥi chӛ”) là nhiӋt ÿӝ quan trҳc ÿѭӧc tҥi

mӝt ÿiӇm tѭѫng ӭng cӫa biӇn bҵng dөng cө ÿo Nhi͏t ÿ͡ th͇ v͓ là nhiӋt ÿӝ

cӫa mӝt hҥt nѭӟc tҥi ÿiӇm quan trҳc ÿѭӧc qui ÿoҥn nhiӋt vӅ áp suҩt chuҭn (áp

suҩt khí quyӇn), tӭc nhiӋt ÿӝ mà ta có thӇ ÿã ÿo ÿѭӧc ӣ ÿiӇm ÿó nӃu nhѭ

không có các quá trình phi ÿoҥn nhiӋt

Quá trình phi ÿoҥn nhiӋt là sӵ biӃn ÿәi trҥng thái cӫa hӋ nhiӋt ÿӝng lӵc

hӑc diӉn ra trong khi có trao ÿәi nhiӋt vӟi môi trѭӡng xung quanh Trong quá

trìnhÿoҥn nhiӋt thì không có sӵ trao ÿәi nhiӋt vӟi môi trѭӡng bên ngoài KӃt

quҧ là trong quá trình ÿoҥn nhiӋt, nӝi năng và cùng vӟi nó là nhiӋt ÿӝ cӫa

nѭӟc biӃn ÿәi không chӍ do công nén hay dãn nӣ Khi mӝt thӇ tích nѭӟc hҥ

xuӕng tӟi mӝt ÿӝ sâu nào ÿó, nó sӁ bӏ nén và hӋ quҧ là nӝi năng và nhiӋt ÿӝ

cӫa nó tăng lên

NhiӋt ÿӝ thӃ vӏ ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng công thӭc sau:

A

T

T in situ '

trong ÿó hiӋu chӍnh ÿoҥn nhiӋt, là mӝt hàm phӭc tҥp cӫa nhiӋt ÿӝ, áp

suҩt và ÿӝ muӕi Các trӏ sӕ cӫa ÿã ÿѭӧc lұp bҧng và dүn trong “Bҧng

hҧi dѭѫng hӑc” Trên hình 2.2 dүn ÿӗ thӏ hiӋu chӍnh theo biӃn thiên cӫanhiӋt ÿӝ in situ và áp suҩt tҥi ÿӝ muӕi

Hình 2.2 HiӋu chӍnh ÿoҥn nhiӋt 'T in situ

situ in

T

phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ quan trҳc và áp suҩt thӫy tƭnh P

Ta dүn thí dө tính T nhӡ ÿӗ thӏ này Giҧ sӱ tҥi ÿӝ sâu 9 000 dba,

C Khi ÿó hiӋu chӍnh khi nâng nѭӟc lên mһt theo hình 2.3 bҵng C, nhiӋt ÿӝ thӃ vӏ bҵng C Bây giӡ, nӃu nѭӟcnày chìm xuӕng tӟi ÿӝ 6000 dba ta có 'TA 0,61$C ,52$C

, thang chia ÿӝ bên trái ÿѭӧc dùng ÿӇ lҩy giá trӏ cӫa

$3

situ in

$ sâu

091,

ng

$911,

T

và T in situ 2

T ) Tӯ ÿâythҩy rҵ Ӄn ÿәi nhiӋt ÿӝ ÿoҥn nhiӋt trong ÿҥi dѭѫng tӓ ra rҩt ÿáng kӇ Hѫnnӳa, nhѭ các kӃt quҧ nghiên cӭu thӵc nghiӋm ÿã cho thҩy, phân bӕ thҷng ÿӭng cӫa nhiӋt ÿӝ ӣ các rãnh sâu cӫa Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi rҩt gҫn vӟi quá trình ÿoҥn nhiӋt ĈӇ làm thí dө, trên hình 2.3 biӇu diӉn phân bӕ nhiӋt ÿӝ thӵc

và nhiӋt ÿӝ thӃ vӏ ÿo ÿѭӧc ngày 15-16/5/1930 ӣ rãnh sâu Minÿanao

ng bi

(M 9 0cN O ng trên hình vӁ ӭng vӟi

biӃn ÿәi nhiӋt ÿӝ ÿoҥn nhiӋt vӟi ÿӝ sâu khi T 1,25oC Vì ÿ khá

trùng vӟi các ÿiӇm nhiӋt ÿӝ quan trҳc, ÿiӅu này chӭng tӓ vӅ quá trình ÿoҥn

nhiӋt biӃn ÿәi nhiӋt ÿӝ ӣ rãnh Minÿanao

06810E1

126o c h

o

m) Ĉѭӡng co

ѭӡng cong

Hình 2.3 Phân bӕ theo ÿӝ sâu cӫa các nhiӋt ÿӝ thӵc (1) và thӃ vӏ (2)

ӣ rãnh sâu Minÿanao (theo O.I Mamaev)

Khái niӋm nhiӋt ÿӝ thӃ vӏ ÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trong phép phân tích

nhiӋt muӕi các khӕi nѭӟc, trong ÿӝng lӵc hӑc các dòng chҧy và các chuyên

mөc khác cӫa hҧi dѭѫng hӑc

2.3.2 Áp suҩt thӫy tƭnh

Áp suҩt trong ÿҥi dѭѫng biӃn thiên tӯ mӝt atm trên mһt ÿӃn hàng trăm

atm ӣ các lӟp sâu ĈӇ xác ÿӏnh áp suҩt ngѭӡi ta sӱ dөng phѭѫng trình thӫy

tƭnh hӑc

z d g

dP U , (2.1) trong ÿó g gia tӕc rѫi tӵ do, U mұt ÿӝ nѭӟc, z khoҧng cách theo ÿѭӡng thҷng ÿӭng vӟi chiӅu dѭѫng hѭӟng xuӕng phía dѭӟi Tích phân (2.1) theo phѭѫng thҷng ÿӭng tӯ mһt tӟi ÿӝ sâu h và chҩp nhұn áp suҩt trên mһtbҵng áp suҩt khí quyӇn , ta ÿѭӧc công thӭc sau ÿây ÿӇ tính áp suҩt tҥi ÿӝsâu :

0

P h

và lѭu ý rҵng dao ÿӝng cӫa áp suҩt khí quyӇn nhӓ so vӟi biӃn thiên áp suҩt trong ÿҥi dѭѫng, thì có thӇ xem là không ÿәi, thí dө có thӇ bҵng 0 Khi ÿó, tӯ quan hӋ (2.2) ta sӁ có công thӭc ÿѫn giҧn ÿѭӧc dùng trong thӵc tӃ

h

0

0

P

h g P

P h 0  U (2.3) NӃu ta sӱ dөng giá trӏ ÿһc trѭng cӫa mұt ÿӝ nѭӟc biӇn bҵng3

kg/m3, tӯ công thӭc (2.3) suy ra tăng ÿӝ sâu lên 1 m tѭѫng ӭng vӟi tăng áp suҩt lên mӝt lѭӧng

1003

1 ˜ ,

U

P

G :

Pa10N/m10094101100318

˜u

h g

P h 104 U

, (2.5) trong ÿó g tính bҵng m/s2, U tính bҵng kg/m3 và tính bh ҵng m

Sӵ tѭѫng ӭng hình thӭc giӳa ÿӝ sâu tính bҵng mét và áp suҩt tính bҵng ÿêxiba (sai khác nhӓ hѫn 2 %) ÿѭӧc dùng trong thӵc tiӉn hҧi dѭѫng hӑc,trong ÿó có “Bҧng hҧi dѭѫng hӑc”, ÿӇ thay thӃ mӝt ÿҥi lѭӧng bҵng mӝt ÿҥi

lѭӧng khác Ngoài ra, nhҵm mөc ÿích ÿó còn có thӇ sӱ dөng mӝt quan hӋ

thӵc nghiӋm nhұn ÿѭӧc cho ÿҥi dѭѫng chuҭn ( 35 0oC

T

S %o, ) và vƭ ÿӝ

M dѭӟi dҥng:

2 6 3

255925

Nhѭ ÿã biӃt tӯ vұt lý hӑc, mұt ÿӝ nѭӟc U là khӕi lѭӧng cӫa nó chӭa

trong mӝt ÿѫn vӏ thӇ tích Trong hӋ SI mұt ÿӝ biӇu diӉn bҵng kg/m3 Mұt ÿӝ

nѭӟc biӇn hѫi cao hѫn mұt ÿӝ nѭӟc ngӑt (bҵng 1000 kg/m3, hay 1 g/cm3),ÿó

là do ÿӝ muӕi Ngoài ra, mұt ÿӝ phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ và áp suҩt Liên hӋ

giӳa mұt ÿӝ nѭӟc biӇn và các tham sӕ quyӃt ÿӏnh nó là liên hӋ phi tuyӃn, và

thұm chí ÿӃn nay chѭa có mӝt công thӭc lí thuyӃt ÿѫn giҧn ÿӇ biӇu diӉn Vì

vұy thông thѭӡng mұt ÿӝ ÿѭӧc xác ÿӏnh theo các công thӭc thӵc nghiӋm

thiӃt lұp sӵ phө thuӝc cӫa nó vào mӝt hoһc mӝt sӕ tham sӕ Nhӳng công thӭc

ÿó ÿѭӧc lұp thành bҧng và ÿѭӧc in trong “Bҧng hҧi dѭѫng hӑc” Các tham sӕ

liên hӋ vӟi mұt ÿӝ vұt lý và ÿѭӧc dùng trong hҧi dѭѫng hӑc là thӇ tích riêng

và trӑng lѭӧng riêng

ThӇ tích riêng là ÿҥi lѭӧng nghӏch ÿҧo vӟi mұt ÿӝ, tӭc Thӭ

nguyên cӫa thӇ tích riêng biӇu diӉn bҵng m3/kg Dƭ nhiên là các trӏ sӕ thӇ tích

riêng cӫa nѭӟc biӇn luôn hѫi nhӓ hѫn 1,000 Thí dө, tҥi nhiӋt ÿӝ T 20oC

˜,

v

Trӑng lѭӧng riêng s là tӍ sӕ mұt ÿӝ U cӫa mүu nѭӟc ÿang xét trên

mұt ÿӝ cӫa mүu tiêu chuҭn (nѭӟc tinh khiӃt tҥi mұt ÿӝ cӵc ÿҥi) Um, tӭc

U

Vì các giá trӏ cӫa mұt ÿӝ nѭӟc ӣ các vùng ÿҥi dѭѫng biӃn thiên tѭѫng ÿӕi ít, nên trong thӵc hành ÿӇ cҳt giҧm sӕ chӳ sӕ biӇu diӉn, ngѭӡi ta ÿѭa ra nhӳng ký hiӋu:

- Dӏ thѭӡng mұt ÿӝ (mұt ÿӝ quy ѭӟc):

0001

T

U

U

V (2.9) Thí dө, trӏ sӕ s 1,02813 tѭѫng ӭng vӟi trӑng lѭӧng riêng quy ѭӟc

1328,

U

U 103  ,thì thӃ biӇu thӭc này vào công thӭc (2.7), ta ÿѭӧc

)( 1000

U

V (2.10) Tѭѫng tӵ, thay vì thӇ tích riêng ngѭӡi ta sӱ dөng thӇ tích riêng quy ѭӟc:

ѭӟc in situ, tӭc tҥi nhiӋt ÿӝ, ÿӝ muӕi và áp suҩt ÿang xét, ÿѭӧc ký hiӋu bҵng

8175,

T

v

pts

v

Trong tính toán thӵc tӃ, thuұn tiӋn hѫn cҧ là tìm mұt ÿӝ nѭӟc biӇn

thông qua thӇ tích riêng quy ѭӟc Nhҵm mөc ÿích ÿó, có thӇ sӱ dөng

“Bҧng hҧi dѭѫng hӑc” Trѭӟc hӃt nhӡ mӝt bҧng tѭѫng ӭng, theo nhiӋt ÿӝ và

ÿӝ muӕi xác ÿӏnh ÿҥi lѭӧng , sau ÿó tìm mӝt loҥt các hiӋu chӍnh tính tӟi

ҧnh hѭӣng: riêng biӋt cӫa áp suҩt ,ÿӗng thӡi cӫa nhiӋt ÿӝ và áp suҩt ,

ÿӝ muӕi và áp suҩt và hiӋu chӍnh tәng cӝng KӃt quҧ ta có

v G G G G (2.12) Ĉôi khi, thay vì các bҧng ÿӇ xác ÿӏnh thӇ tích riêng quy ѭӟc ngѭӡi ta

dùng nhӳng ÿӗ thӏ chuyên dөng, gӑi là nhӳng biӇu ÿӗ T  , ӣ ÿó trong S

trѭӡng các tӑa ÿӝ “nhiӋt ÿӝ - ÿӝ muӕi” ngѭӡi ta vӁ các ÿѭӡng ÿҷng trӏ

(hình 2.4)

T

v

Hình 2.4 Mӝt mҧng cӫa toán ÿӗTS

2.4 Ph ѭѫng trình trҥng thái cӫa nѭӟc biӇn

BiӇu thӭc liên hӋ giӳa các tham sӕ trҥng thái: mұt ÿӝ (hay thӇ tích

riêng), nhiӋt ÿӝ, ÿӝ muӕi và áp suҩt - ÿѭӧc gӑi là phѭѫng trình trҥng thái

cӫa nѭӟc biӇn Dѭӟi dҥng tәng quát, phѭѫng trình trҥng thái có thӇ viӃt nhѭ

sau:

0),,,( S T P

f U hay f(v T,S,T,P) 0 (2.13) Xuҩt phát tӯ (2.13) có thӇ lұp biӇu thӭc cӫa vi phân toàn phҫn cӫa thӇ

tích riêng v T nhѭ mӝt hàm cӫa ba biӃn S, T và P nhѭ sau:

dP P

v dT T

v dS S

v dv

T T P

S T P

T

T T

, ,

v v

v v

v T1 T D E  (2.18) BiӇu thӭc này là phѭѫng trình trҥng thái dѭӟi dҥng vi phân Nhѭ vұymұt ÿӝ nѭӟc trong ÿҥi dѭѫng phө thuӝc phi tuyӃn vào ba tham sӕ: nhiӋt ÿӝ,

ÿӝ muӕi và áp suҩt Do nhӳng ÿһc ÿiӇm cҩu tҥo phân tӱ và nhӳng tính chҩt

dӏ thѭӡng cӫa nѭӟc, phѭѫng trình trҥng thái cӫa nѭӟc rҩt phӭc tҥp và không thӇ biӇu diӉn ÿѭӧc dѭӟi dҥng giҧi tích

ĈӃn nay ÿã có rҩt nhiӅu nhӳng phѭѫng án khác nhau cӫa phѭѫng trình trҥng thái Tӯ ÿҫu thӃ kӍ 20 phѭѫng trình trҥng thái ÿѭӧc sӱ dөng phә biӃnnhҩt là phѭѫng trình trҥng thái cӫa Knudsen - Ekman Năm 1980 ÿã ÿѭa ra mӝt phѭѫng trình trҥng thái chính xác hѫn, gӑi là phѭѫng trình trҥng thái quӕc tӃ, có dҥng:

,,0227 10 4 16546 10 6 2 3 / 2 48314 10 4 2

trong ÿó U tính bҵng kg/m3, mұt ÿӝ nѭӟc ÿҥi dѭѫng trung bình tiêu

chuҭn, ÿѭӧc dùng làm tiêu chuҭn cӫa nѭӟc tinh khiӃt và ÿѭӧc xác ÿӏnh nhѭ

U

5 9 4

6 3

4 1120083 10 6536332 1010

Tuy nhiên khi giҧi quyӃt nhiӅu bài toán thӵc tӃ có thӇ sӱ dөng nhӳng

phѭѫng trình trҥng thái ÿѫn giҧn hóa Chҷng hҥn, phѭѫng trình trҥng thái sau

ÿây do O.I Mamaev ÿӅ xuҩt có thӇ cho ѭӟc lѭӧng khá chính xác mұt ÿӝ:

,,

(08020002 35

 T S (2.20) Trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp, khi ÿѭӧc phép chӍ cҫn ѭӟc lѭӧng gҫn ÿúng

vӅ mұt ÿӝ, thì ngѭӡi ta ÿѫn giҧn hóa phѭѫng trình trҥng thái bҵng mӕi phө

thuӝc tuyӃn tính vào mӝt sӕ nhân tӕ Vӟi mөc ÿích này, có thӇ sӱ dөng xҩp

thái tuyӃn tính dҥng

)]

()(

0 1D T T E SS

U

Trong các công thӭc này các trӏ sӕ qui chiӃu không ÿәi

cӫa mұt ÿӝ, nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi, còn các hӋ sӕ

0 0

0,T , S

U

D và E thѭӡng ÿѭӧc chҩpnhұn bҵng hҵng sӕ và ÿӕi vӟi nhӳng ÿiӅu kiӋn trung bình bҵng

-1 o

Ĉҥi dѭѫng ÿѭӧc coi là ÿӗng nhҩt nӃu mұt ÿӝ nѭӟc không biӃn ÿәi theo

chiӅu thҷng ÿӭng tӯ mһt xuӕng ÿáy, tӭc U(z) const.Ĉҥi dѭѫng chính áp

làÿҥi dѭѫng trong ÿó phân bӕ thҷng ÿӭng cӫa mұt ÿӝ chӍ phө thuӝc vào áp suҩt thӫy tƭnh, tӭc )U(z) f(P Cuӕi cùng, trong ÿҥi dѭѫng tà áp phân bӕcӫa mұt ÿӝ chӏu ҧnh hѭӣng cӫa tҩt cҧ các tham sӕ trҥng thái: nhiӋt ÿӝ, ÿӝmuӕi, áp suҩt, tӭc )U(z) F(T,S,P Dƭ nhiên, ÿҥi dѭѫng thӵc là ÿҥi dѭѫng

tà áp Song trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp, chӫ yӃu liên quan tӟi xây dӵng các mô hình toán, nhӳng khái niӋm chính áp và ÿӗng nhҩt ÿѭӧc sӱ dөng nhѭ là nhӳng phép ÿѫn giҧn hóa hӳu ích và cҫn thiӃt ÿӕi vӟi các quá trình ÿѭӧcnghiên cӭu

Do tính chҩt phi tuyӃn cӫa mӕi phө thuӝc cӫa mұt ÿӝ vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝmuӕi ÿã xuҩt hiӋn nhӳng hiӋu ӭng phi tuyӃn trong các tính chҩt cӫa nѭӟcbiӇn Thí dө, hiӋu ӭng ÿұm ÿһc (hay nén) khi hòa trӝn Ta xét hiӋu ӭng này thông qua mӝt thí dө ÿѫn giҧn sau ÿây Giҧ sӱ có hai khӕi nѭӟc ÿӗng nhҩt A

và L nҵm dѭӟi áp suҩt khí quyӇn tuҫn tӵ vӟi nhiӋt ÿӝ 30o

C, o

C và ÿӝ muӕi %o, %o (hình 2.5)

A

T

51,

L

T  S A 35,36 S L 27,38Mұt ÿӝ qui ѭӟc ban ÿҫu cӫa cҧ hai khӕi nѭӟc này bҵng nhau ( 2202) Khӕi nѭӟc thӭ nhҩt xҩp xӍ tѭѫng ӭng vӟi nѭӟc trong hҧi lѭuGѫnstrim, khӕi nѭӟc thӭ hai tѭѫng ӭng vӟi nѭӟc cӫa hҧi lѭu Labraÿo ӣ vùng chúng gһp nhau gҫn bӡ Niuphѫnlan NӃu nhѭ hai thӇ tích bҵng nhau cӫa hai khӕi nѭӟc này ÿѭӧc trӝn lүn, thì nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi cӫa hӛn hӧp sӁ tuҫn tӵbҵng: 14,25 oC và 31,18 %o Theo ÿӗ thӏ hình 2.5 ta thҩy mұt ÿӝ qui ѭӟc ӭngvӟi nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi ÿó sӁ là , giá trӏ này lӟn hѫn mұt ÿӝ ban

T

V

361,'VT

Hình 2.5 Giҧi thích sӵ ÿұm ÿһc khi hòa trӝn hai khӕi nѭӟc

Nhѭ vұy ÿã diӉn ra sӵ ÿұm ÿһc nѭӟc, nӃu nói vӅ mұt ÿӝ, hay sӵ nén

nѭӟc, nӃu nói vӅ thӇ tích riêng Tuy nhiên, cho ÿӃn tұn ngày nay chúng ta

chѭa biӃt ÿҫy ÿӫ vӅ bҧn chҩt vұt lý - hóa hӑc cӫa hiӋu ӭng ÿұm ÿһc Có thӇ là

hiӋu ӭng này liên quan tӟi sӵ tә chӭc lҥi các tә hӧp ÿa phân tӱ trong nѭӟc

trong các ÿiӅu kiӋn ÿһc biӋt cӫa chҩt ÿiӋn phân HiӋu ӭng ÿұm ÿһc có ҧnh

hѭӣng ÿáng kӇ tӟi các quá trình xáo trӝn, hình thành và vұn chuyӇn các khӕi

nѭӟc trong ÿҥi dѭѫng, ÿһc biӋt tҥi nhӳng vùng front ÿҥi dѭѫng

2.5 Các ÿһc trѭng nhiӋt cѫ bҧn cӫa nѭӟc biӇn

NhiӋt dung (riêng) cӫa nѭӟc cҩt khi áp suҩt không ÿәi và trong khoҧng

nhiӋt ÿӝ tӯ 19,5 ÿӃn 20,5 oC ÿѭӧc chҩp nhұn làm tiêu chuҭn:

cal/(g.oC) = 4,19˜103 J/(kg.oC) NhiӋt dung cӫa nѭӟc biӇn phө thuӝc

vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi, ngoài ra khi các ÿһc trѭng này tăng lên thì nhiӋt

dung giҧm (bҧng 2.3) ÿӃn 37,5 %o, sau ÿó bҳt ÿҫu tăng lên

1

p

c

NhiӋt dung cӫa nѭӟc lӟn hѫn nhiӋt dung cӫa phҫn lӟn các chҩt Tình

hình này có vai trò hàng ÿҫu ÿӕi vӟi sӵ hình thành các ÿiӅu kiӋn khí hұu trên Trái Ĉҩt Có thӇ phân tích vai trò cӫa nhiӋt dung lӟn cӫa ÿҥi dѭѫng thông qua thí dө sau ÿây

Bҧng 2.3 NhiӋt dung riêng cӫa nѭӟc biӇn dѭӟi áp suҩt khí quyӇn, 103J /

(kg.oC)

Ĉӝ muӕi (% o ) NhiӋt ÿӝ

khÝ

)(UVc p UVc p ,trong ÿó ӣ vӃ trái là mұt ÿӝ, thӇ tích và nhiӋt dung cӫa nѭӟc, còn vӃ phҧi là nhӳng ÿҥi lѭӧng tѭѫng tӵ cӫa không khí ThӃ các giá trӏ tѭѫng ӭng vào biӇuthӭc này

3 n‡íc ,103˜10

U kg/m3, UkhÝ ,00013˜103 kg/m3,

310992,

khÝ

p

ta nhұn ÿѭӧc rҵng khi lҥnh ÿi 1 oC mӝt ÿѫn vӏ thӇ tích nѭӟc sӁ sѭӣi nóng gҫn

3 200 thӇ tích không khí lên 1 oC ĈiӅu này chӭng tӓ rҵng khi lҥnh ÿi ÿҥidѭѫng sӁ truyӅn vào khí quyӇn mӝt lѭӧng nhiӋt to lӟn, bҵng cách ÿó làm ôn hòa khí hұu trên mӝt phҫn rӝng lӟn bӅ mһt trái ÿҩt

NhiӋt dung riêng cӫa nѭӟc khi thӇ tích không ÿәi luôn nhӓ hѫn

và có thӇ ÿѭӧc xác ÿӏnh theo giá trӏ trên cѫ sӣ các tiên ÿӅ thӭ nhҩt và thӭ

v

p

c

hai cӫa nhiӋt ÿӝng lӵc hӑc và phѭѫng trình trҥng thái Trong các tính toán,

thѭӡng không phҧi giá trӏ tuyӋt ÿӕi cӫa là quan trӑng, mà chính là tӍ sӕ

, thí dө, ÿҥi lѭӧng này ÿѭӧc dùng khi tính tӕc ÿӝ âm trong nѭӟc

Ĉӕi vӟi nѭӟc cҩt ӣ nhiӋt ÿӝ mұt ÿӝ lӟn nhҩt cӫa nó (4 oC) và áp suҩt khí

quyӇn tiêu chuҭn J 1.Ĉӕi vӟi nѭӟc biӇn vӟi ÿӝ muӕi 34,85 %o J tăng tӯ

1,0004 tҥi 0 oC tӟi 1,0297 tҥi 30 oC Khi áp suҩt tăng J sӁ tăng Thí dө, tҥi 0

Ĉӝ dүn nhiӋt Trong vұt lý hӑc ÿӝ dүn nhiӋt ÿѭӧc hiӇu là lѭӧng nhiӋt

ÿѭӧc mang qua mӝt diӋn tích ÿѫn vӏ vuông góc vӟi hѭӟng cӫa graÿien nhiӋt

ÿӝ trong mӝt ÿѫn vӏ thӡi gian, khi graÿien nhiӋt ÿӝ bҵng 1 Ĉӝ dүn nhiӋt

ÿѭӧc ÿһc trѭng hoһc bҵng hӋ sӕ dүn nhiӋt phân tӱ F, khi sӵ truyӅn nhiӋt

ÿѭӧc thӵc hiӋn bӣi các phân tӱ nѭӟc trong chuyӇn ÿӝng hӛn loҥn cӫa chúng,

hoһc bҵng hӋ sӕ dүn nhiӋt rӕi, khi sӵ truyӅn nhiӋt diӉn do chuyӇn ÿӝng cuӝn

xoáy trong nѭӟc HӋ sӕ dүn nhiӋt rӕi phө thuӝc không chӍ vào nhӳng tính

chҩt vұt lý cӫa nѭӟc biӇn, mà ӣ mӭc ÿӝ ÿáng kӇ hѫn vào nhӳng ÿһc trѭng

ÿӝng lӵc hӑc: tӕc ÿӝ, qui mô rӕi, ÿӝ әn ÿӏnh cӫa các lӟp nѭӟc v.v

Sӵ dүn nhiӋt phân tӱ trong ÿҥi dѭѫng biӇu lӝ trong nhӳng trѭӡng hӧp

khi nѭӟc bҩt ÿӝng hay khi quan trҳc thҩy sӵ chuyӇn ÿӝng phân lӟp cӫa các

phҫn tӱ nѭӟc Ĉӕi vӟi ÿҥi dѭѫng thì chuyӇn ÿӝng rӕi là ÿһc trѭng Trong ÿó

hӋ sӕ dүn nhiӋt rӕi biӃn ÿәi trong nhӳng giӟi hҥn rҩt rӝng và có thӇ vѭӧt trӝi

hӋ sӕ dүn nhiӋt phân tӱ mӝt sӕ bұc

Ĉӝ dүn nhiӋt liên quan vӟi ÿӝ dүn nhiӋt ÿӝ cӫa nѭӟc biӇn Ĉӝ dүn

nhiӋt ÿӝ ÿһc trѭng cho tӕc ÿӝ vұn chuyӇn nhiӋt Nó có thӭ nguyên m2/s và

ÿѭӧc xác ÿӏnh tӯ tӍ sӕ giӳa hӋ sӕ dүn nhiӋt cӫa nѭӟc và nhiӋt dung khi áp

suҩt không ÿәi c p và mұt ÿӝ U HӋ sӕ dүn nhiӋt ÿӝ phө thuӝc yӃu vào nhiӋt

ÿӝ

NhiӋt lѭӧng bӕc hѫi (ngѭng tө) NhiӋt lѭӧng bӕc hѫi ÿѭӧc xác ÿӏnh

bҵng lѭӧng nhiӋt chi phí cho bӕc hѫi 1 kg nѭӟc thành hѫi nѭӟc có cùng nhiӋt

ÿӝ Lѭӧng nhiӋt cNJng bҵng ngҫn ҩy, ÿѭӧc tӓa ra khi ngѭng tө 1 kg hѫi nѭӟc, gӑi là nhiӋt lѭӧng ngѭng tө Vì các giá trӏ nhiӋt lѭӧng bӕc hѫi cӫa nѭӟc biӇn

và nѭӟc cҩt rҩt ít khác nhau, nên trong các tính toán thӵc tӃ ngѭӡi ta sӱ dөngcông thӭc sau:

T

L 24952,33467 (kJ/kg)

NhiӋt lѭӧng ÿóng băng (nóng chҧy) NhiӋt lѭӧng ÿóng băng (tinh thӇ

hóa) ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng lѭӧng nhiӋt tӓa ra khi chuyӇn mӝt gam nѭӟc thành băng có cùng nhiӋt ÿӝ NhiӋt lѭӧng nóng chҧy (tan băng) là lѭӧng nhiӋt bӏchi phí khi chuyӇn mӝt gam băng thành nѭӟc có cùng nhiӋt ÿӝ Hai ÿҥi lѭӧngnày bҵng nhau Ĉӕi vӟi nѭӟc ngӑt tҥi 0 oC nhiӋt lѭӧng ÿóng băng (nóng chҧy) bҵng 79,67 cal/g, hay 333,56 kJ/kg

Ĉӕi vӟi nѭӟc biӇn, sӵ tan băng diӉn ra trong khi nhiӋt ÿӝ liên tөc tăng,

vì vұy chúng ta không nên nói vӅ nhiӋt lѭӧng nóng chҧy, mà vӅ lѭӧng nhiӋtcҫn thiӃt ÿӇ làm tan 1 kg băng biӇn vӟi nhiӋt ÿӝ ban ÿҫu t Lѭӧng nhiӋt này ÿѭӧc chi phí ÿӇ làm nóng chҧy lѭӧng băng tinh khiӃt chӭa trong 1 kg băng biӇn và ÿӗng thӡi làm tăng nhiӋt ÿӝ băng tinh khiӃt và nѭӟc muӕi tҥo thành trong khi tan băng Trong bҧng 2.4 dүn nhӳng giá trӏ ѭӟc lѭӧng vӅ lѭӧng nhiӋt cҫn thiӃt ÿӇ làm tan 1 kg băng biӇn tùy thuӝc vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕicӫa nó

B ҧng 2.4 Lѭӧng nhiӋt cҫn thiӃt ÿӇ làm tan 1 kg băng biӇn

vӟi nhiӋt ÿӝ T và ÿӝ muӕi S (J/kg)

Ĉӝ muӕi (% o ) Nhi Ӌt ÿӝ

2.6 Mӝt sӕ tính chҩt khác cӫa nѭӟc biӇn

Ĉӝ nén. Ĉӝ nén cӫa nѭӟc biӇn tѭѫng ÿӕi nhӓ: thӇ tích riêng dѭӟi áp

suҩt 1000 ba chӍ nhӓ hѫn 4 % thӇ tích riêng cӫa chính nѭӟc ÿó tҥi áp suҩt khí

quyӇn Tuy nhiên ÿӝ nén có ý nghƭa quan trӑng ÿӕi vӟi các quá trình vұt lý

thӫy văn diӉn ra ӣ nhӳng ÿӝ sâu lӟn cӫa ÿҥi dѭѫng

TӍ sӕ giӳa biӃn ÿәi tѭѫng ÿӕi cӫa thӇ tích riêng và biӃn ÿәi áp suҩt gây

nên sӵ biӃn ÿәi ÿó gӑi là hӋ sӕ nén “thӵc” cӫa nѭӟc biӇn k , ÿѭӧc xác ÿӏnh

theo công thӭc (2.17), tӭc hӋ sӕ k phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ, ÿӝ muӕi và áp

suҩt Tӯ công thӭc này thҩy rҵng khi áp suҩt tăng thì thӇ tích riêng giҧm Tuy

nhiên trong thӵc tӃ thѭӡng sӱ dөng mӝt hӋ sӕ gӑi là hӋ sӕ nén trung bình P,

ÿѭӧc xác ÿӏnh cho lӟp nѭӟc tӯ mһt tӟi ÿӝ sâu ӭng vӟi áp suҩt P tính bҵng

dba Các hӋ sӕ k và P liên hӋ vӟi nhau bҵng mӕi liên hӋ hàm ĈӇ khҷng

ÿӏnh ÿiӅu này, ta viӃt mӕi phө thuӝc sau:

)

v

v pts 0ts 1P , (2.23) trong ÿó v pts và v0ts  tuҫn tӵ là thӇ tích riêng tҥi ÿӝ sâu ӭng vӟi P và tҥi

mһt nѭӟc Lҩy vi phân mӕi phө thuӝc này theo P và thӃ vào biӇu thӭc cӫa

hӋ sӕ k , ta có

)

P P

w

 (2.24)

Tӯ ÿây suy ra rҵng tҥi mһt biӇn (P 0) các hӋ sӕ k và P nhѭ nhau

Tuy nhiên, khi ÿӝ sâu tăng nhӳng khác biӋt giӳa chúng tăng lên Ta xét mӭc

ÿӝ cӫa nhӳng khác biӋt ÿó thông qua thí dө sau Ta tѭӣng tѭӧng mӝt cӝt

nѭӟc thҷng ÿӭng vӟi ÿӝ cao 3800m gҫn vӟi ÿӝ sâu trung bình cӫa Ĉҥi

dѭѫng ThӃ giӟi, có thiӃt diӋn bҵng 1 m2,ÿӝ muӕi 35 %o và nhiӋt ÿӝ 5 oC Ta

sӁ tính xem cӝt nѭӟc này sӁ giҧm bao nhiêu do tác dөng cӫa ÿӝ nén Ta lҩy

Tҥi áp suҩt 3 800 dba ÿӝ cao cӫa 1 m3 sӁ giҧm ÿi 1,6 cm (trong khi giӳ

nguyên thiӃt diӋn ngang) tuân theo công thӭc (2.23) Mӝt cách gҫn ÿúng, có

thӇ cho rҵng lѭӧng biӃn ÿәi này giҧm tuyӃn tính vӅ phía mһt nѭӟc Trong trѭӡng hӧp ÿó ta có lѭӧng giҧm trung bình cӫa ÿӝ cao cӫa 1 m3 trong cӝtbҵng 0,8 cm, và nӃu tính cho toàn ÿӝ cao cӝt 3 800 m sӁ cho lѭӧng giҧm tәng cӝng bҵng 30,4 m Nhѭ vұy nӃu nhѭ hoàn toàn không có ÿӝ nén nѭӟc thì mӵc trung bình cӫa Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi có thӇ cao hѫn hiӋn tҥi 30,4 m

Sӭc căng bӅ mһt Sӭc căng bӅ mһt cӫa nѭӟc xuҩt hiӋn tҥi biên tiӃp xúc

vӟi không khí Nó do các lӵc hút giӳa các phân tӱ gây nên Bên trong nѭӟccác lӵc hút giӳa các phân tӱ bù trӯ lүn nhau Còn ÿӕi vӟi nhӳng phân tӱ nҵmgҫn mһt có mӝt lӵc tәng cӝng không bù trӯ hѭӟng tӯ mһt vào bên trong Sӭccăng bӅ mһt có xu thӃ làm giҧm mһt chҩt lӓng tӟi cӵc tiӇu

Lӵc cӫa sӭc căng bӅ mһt F tác dөng tҥi mһt tӵ do hѭӟng theo ÿѭӡng tiӃp tuyӃn vӟi bӅ mһt và vuông góc vӟi ranh giӟi mһt tӵ do Ĉӝ lӟn cӫa nó ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng công thӭc

l a

F ˜ ,trong ÿó l ÿӝ dài cӫa ÿѭӡng bao biên, a hӋ sӕ sӭc căng bӅ mһt, tính bҵng N/m2 HӋ sӕ sӭc căng bӅ mһt phө thuӝc không chӍ vào cҩu tҥo bên trong cӫa nѭӟc, mà còn vào bҧn chҩt và trҥng thái cӫa môi trѭӡng mà nó tiӃpxúc HӋ sӕ sӭc căng bӅ mһt cӫa nѭӟc biӇn phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝmuӕi, trong ÿó ҧnh hѭӣng cӫa nhiӋt ÿӝ trӝi hѫn ĈӇ ѭӟc lѭӧng nhân tӕ nhiӋtlênÿҥi lѭӧng a có thӇ sӱ dөng mӕi phө thuӝc thӵc nghiӋm

31015064

75,  , )˜

Ĉӝ nhӟt (ma sát trong) CNJng giӕng nhѭ ÿӝ dүn nhiӋt, ÿӝ nhӟt cӫa

nѭӟc biӇn ÿѭӧc xét riêng biӋt ÿӕi vӟi các chuyӇn ÿӝng phân lӟp và chuyӇnÿӝng rӕi Trong trѭӡng hӧp chuyӇn ÿӝng phân lӟp ÿӝ nhӟt ÿѭӧc ÿһc trѭng bҵng hӋ sӕ nhӟt phân tӱ, còn trong trѭӡng hӧp chuyӇn ÿӝng rӕi ÿӝ nhӟt ÿѭӧcÿһc trѭng bҵng hӋ sӕ nhӟt rӕi (cuӝn xoáy)

Ĉӝ nhӟt cӫa chҩt lӓng là lӵc cҫn thiӃt ÿӇ chӕng lҥi sӵ làm mҩt liên kӃtcӫa các phân tӱ liên kӃt tҥm thӡi vӟi nhau Ĉӝ nhӟt có thӇ xem nhѭ mӝt tính chҩt cӫa chҩt lӓng chӕng lҥi các lӵc làm tách giãn và làm xê dӏch các hҥt Tuy nhiên sӵ chӕng cӵ này chӍ biӇu lӝ khi có nhӳng tӕc ÿӝ chuyӇn ÿӝng