100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Правда ли, что лед из морской воды пресный?

Правда ли, что лед из морской воды пресный?

  • ТочкаГостей: 27
  • ТочкаСкрытых: 0
  • ТочкаПользователей: 2
  • ТочкаСейчас на форуме:
  • alt=»user» />ЛиС
  • alt=»user» />Рябинушка

Календарь

  • — Дни рождения —
  • birthdayTwinPix (30)
  • — Дни рождения —
  • birthdayВасилек

Рейтинг разделов

  • boardСвежие и актуальные новости
  • Тем: 13095 | Сообщений: 19707
  • boardНовости и слухи ДОМ-2
  • Тем: 15136 | Сообщений: 16892
  • boardТочка зрения
  • Тем: 10214 | Сообщений: 14066
  • boardВоенное обозрение
  • Тем: 7552 | Сообщений: 10272
  • boardПолит информация
  • Тем: 6875 | Сообщений: 10151
  • boardДавайте поговорим .
  • Тем: 49 | Сообщений: 9243
  • boardЮмор без границ
  • Тем: 2870 | Сообщений: 8071
  • boardНа злобу дня
  • Тем: 5151 | Сообщений: 7802
  • boardНовости шоу-бизнеса
  • Тем: 5682 | Сообщений: 6640
  • boardЭто интересно
  • Тем: 4545 | Сообщений: 6626
  • boardЛитературная гостиная
  • Тем: 182 | Сообщений: 5855
  • boardВ мире животных
  • Тем: 2930 | Сообщений: 5671
  • boardЗарубежные новости
  • Тем: 3316 | Сообщений: 5610
  • board«АНТИУКРОП» Донбасс. Оперативная лента военных событий
  • Тем: 2593 | Сообщений: 4427
  • boardАстрология
  • Тем: 2007 | Сообщений: 3654
  • boardПроисшествия,Киберпреступность
  • Тем: 2509 | Сообщений: 3642
  • boardПсихология для всех
  • Тем: 2141 | Сообщений: 3044
  • boardПаранормальные новости со всего мира
  • Тем: 2019 | Сообщений: 2825
  • board-Первые блюда и другие вкусности
  • Тем: 1511 | Сообщений: 2781
  • boardКлуб любителей музыки
  • Тем: 1167 | Сообщений: 2762

Отвечаем на вопрос: какая вода замерзает скорее — пресная или соленая, и почему?

Пресная и соленая вода – это различные по составу растворы. Их физические свойства различаются. Незначительно, но это влияет на их хозяйственное использование.

Температура замерзания – это одна из ее качественных характеристик. О том, какая вода замерзает быстрее — пресная или соленая, и почему, расскажем в статье.

Какая превратится в лед быстрее?

При одинаковых внешних факторах скорость кристаллизации пресной воды будет выше, чем соленой. При резком охлаждении молекулы воды начинают сцепляться друг с другом, и формируется осколок льда.

Скорость образования льда из питьевой воды при -43°С составляет одну миллионную секунды (0,000001 с). В нормальных условиях кристаллизация пресной воды начинается при 0°С.

foto19093-2

Поэтому скорость образования льда в природе, исходя из исследований американских ученых, составляет 2,32 секунды.

Соленая вода не имеет четко установленной температуры замерзания. Этот показатель зависит от концентрации растворенных веществ.

Рассчитать показатели, при которых начинается образование льда можно по формуле:

Результат всегда будет ниже 0 градусов. Кроме этого, механизм образования льда такого раствора отличается от процессов, проходящих в питьевой воде.

Сравнительные показатели

Наличие примесей существенно влияет на физические свойства вещества:

  • Изменяется плотность,
  • температурные режимы,
  • поведение при переходах из одного агрегатного состояния в другое.

Температура замерзания

Минерализация питьевой воды составляет 0,1%, поэтому температура замерзания 0 градусов Цельсия. Концентрация минеральных добавок в соленой воде варьируется. Температуру замерзания рассчитывают по формуле t3 = -0,0545*S, то есть изменение происходит на -0,54°С на каждые 10 промилле солености.

Читайте так же:
Правда ли, что в апельсине всегда 10 долек?

Например, при минерализации раствора равной 24,7 промилле (морская вода) показатель равен -1,33°С. В Мертвом море насыщенность минеральными добавками достигает 350 промилле. Вода в нем будет кристаллизоваться при -19° Цельсия.

Почему несоленая замерзнет при 0 градусов, а соленая – меньше 0 градусов?

Соленые и пресные воды отличаются по составу. Это 2 различных раствора. Они отличаются по физическим показателям. Поэтому температуры кристаллизации отличаются.

Факторы и их влияние

На начало процесса образования льда в питьевой воде оказывает влияние 2 фактора – процент растворенных минеральных веществ и давление.

Если понизить давление, то процесс кристаллизации замедлится. При изменении показателя на 1 атмосферу температура повышается на 0,01°C.

Факторы, влияющие на температуру образования льда из соленой воды:

  • концентрация минеральных веществ;
  • внешние условия – погода, наличие ветра, лабораторные условия или естественная среда.

Как происходит кристаллизация в различных растворах?

Процесс кристаллизации жидкости отличается в зависимости от степени ее минерализации:

foto19093-4

    Пресная – после образования начального кристалла льда начинается хаотическое изменение ее агрегатного состояния. Могут сформироваться шестиугольный и кубический лед.

Дальнейший процесс зависит от внешних факторов. Соленая вода замерзает, начиная от края емкости, в центре образуется непрозрачный стержень. В нем содержится большая часть минеральных добавок. Эта часть замерзает последней.

Если процесс идет в естественных условиях, то верхняя охлажденная часть будет опускаться вниз. На поверхность поднимаются теплые потоки.

Видео по теме статьи

Какая вода замерзнет быстрее — соленая или пресная, видео-эксперимент:

Заключение

Сравнивать скорость замерзания пресной и соленой воды некорректно. Так как это разные растворы с различными физическими характеристиками.

В одинаковых условиях лед в емкости с первой образуется раньше, чем в пробирке со второй. Ведь их способы и механизмы кристаллизации различны, как и плотность растворов.

Морской лёд

Морско́й лёд — лёд, образовавшийся в море (океане) при замерзании воды. Так как морская вода солёная, замерзание воды с солёностью, равной средней солёности Мирового океана происходит при температуре около −1,8 °C.

Оценка количества (густоты) морского льда даётся в баллах — от 0 (чистая вода) до 10 (сплошной лёд).

Содержание

Свойства

Важнейшие свойства морского льда — пористость и солёность, определяющие его плотность (от 0,85 до 0,94 г/см³). Из-за малой плотности льда льдины возвышаются над поверхностью воды на 1/7 — 1/10 их толщины. Таяние морского льда начинается при температуре выше −2,3 °C. По сравнению с пресноводным он труднее поддаётся раздроблению на части и более эластичен.

Солёность

Солёность морского льда зависит от солёности воды, скорости льдообразования, интенсивности перемешивания воды и его возраста [1] . В среднем солёность льда в 4 раза ниже солёности образовавшей его воды, колеблясь от 0 до 15 промилле (в среднем 3-8 промилле) [2] .

Читайте так же:
Почему Марс красный? Описание, фото и видео

Плотность

Морской лёд является сложным физическим телом, состоящим из кристаллов пресного льда, рассола, пузырьков воздуха и различных примесей. Соотношение составляющих зависит от условий льдообразования и последующих ледовых процессов и влияет на среднюю плотность льда. Так, наличие пузырьков воздуха (пористость [3] ) значительно уменьшает плотность льда. Солёность льда оказывает на плотность меньшее воздействие, чем пористость. При солёности льда 2 промилле и нулевой пористости плотность льда составляет 922 килограмма на кубический метр, а при пористости 6 процентов понижается до 867. В то же время при нулевой пористости увеличение солёности с 2 до 6 промилле приводит к увеличению плотности льда только с 922 до 928 килограммов на кубический метр [4] .

Теплофизические свойства

Средняя удельная теплопроводность морского льда примерно в пять раз выше, чем у воды, и в восемь раз выше, чем у снега, и составляет около 2,1 Вт/м·градус, но к нижней и верхней поверхностям льда может уменьшаться из-за увеличения солёности и роста количества пор.

Теплоёмкость морского льда приближается к теплоёмкости пресного льда с понижением температуры льда, когда солевой рассол вымерзает. С ростом солёности, а следовательно, увеличением массы рассола, теплоёмкость морского льда всё больше зависит от теплоты фазовых преобразований, то есть изменений температуры. Эффективная теплоёмкость льда увеличивается с повышением его солёности и температуры.

Теплота плавления (и кристаллизации) морского льда колеблется от 150 до 397 кДж/кг в зависимости от температуры и солёности (с повышением температуры или солёности теплота плавления понижается).

Оптические свойства

Чистый лёд прозрачен для световых лучей. Включения (воздушные пузырьки, солевой рассол, пыль) рассеивают лучи, значительно уменьшая прозрачность льда.

Оттенки цвета морского льда в больших массивах варьируют от белого до коричневого.

Белый лёд образуется из снега и имеет много пузырьков воздуха или ячеек с рассолом.

Молодой морской лёд зернистой структуры со значительным количеством воздуха и рассола часто имеет зелёный цвет.

Многолетние торосистые льды, из которых выдавлены примеси, и молодые льды, которые замерзали в спокойных условиях, часто имеют голубой или синий цвет. Голубым также бывает глетчерный лёд и айсберги. В голубом льду чётко видна игольчатая структура кристаллов.

Коричневый или желтоватый лёд имеет речной или прибрежный генезис, в нём имеются примеси глины или гуминовых кислот.

Начальные виды льда (ледяное сало, шуга) имеют тёмно-серый цвет, иногда со стальным оттенком. С увеличением толщины льда его цвет становится светлее, постепенно переходя в белый. При таянии тонкие льдинки снова становятся серыми.

Читайте так же:
Почему чокаются бокалами?

В случае, если лёд содержит большое количество минеральных или органических примесей (планктон, эоловые взвеси, бактерии), его цвет может меняться на красный, розовый, жёлтый, вплоть до чёрного.

В связи со свойством льда задерживать длинноволновую радиацию, он способен создавать парниковый эффект, что приводит к нагреванию находящейся под ним воды.

Механические свойства

Под механическими свойствами льда понимают его способность противостоять деформациям.

Типичные виды деформации льда: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб. Выделяют три стадии деформации льда: упругая, упруго-пластическая, стадия разрушения. Учёт механических свойств льда важен при определении оптимального курса ледоколов, а также при размещении на льдинах грузов, полярных станций, при расчёте прочности корпуса судна.

Условия образования

При образовании морского льда между целиком пресными кристаллами льда оказываются мелкие капли солёной воды, которые постепенно стекают вниз. Температура замерзания и температура наибольшей плотности морской воды зависит от её солёности. Морская вода, солёность которой ниже 24,695 промилле (так называемая солоноватая вода), при охлаждении сначала достигает наибольшей плотности, как и пресная вода, а при дальнейшем охлаждении и отсутствии перемешивания быстро достигает температуры замерзания. Если солёность воды выше 24,695 промилле (солёная вода), она охлаждается до температуры замерзания при постоянном увеличении плотности с непрерывным перемешиванием (обменом между верхними холодными и нижними более тёплыми слоями воды), что не создаёт условий для быстрого выхолаживания и замерзания воды, то есть при одинаковых погодных условиях солёная океаническая вода замерзает позже солоноватой.

Классификации

Морской лёд по своему местоположению и подвижности разделяется на три типа:

    ,
  • плавучие (дрейфующие) льды, .

По стадиям развития льда выделяют несколько так называемых начальных видов льда (в порядке времени образования):

    ,
  • ледяное сало, , ,
  • внутриводный (в том числе донный или якорный), образующийся на некоторой глубине и находящихся в воде предметах в условиях турбулентного перемешивания воды.

Дальнейшие по времени образования виды льда — ниласовые льды:

  • нилас, образующийся при спокойной поверхности моря из сала и снежуры (тёмный нилас до 5 см толщиной, светлый нилас до 10 см толщиной) — тонкая эластичная корка льда, легко прогибающаяся на воде или зыби и образующая при сжатии зубчатые наслоения;
  • склянки, образующиеся в распреснённой воде при спокойном море (в основном, в заливах, около устьев рек) — хрупкая блестящая корка льда, которая легко ломается под действием волны и ветра;
  • блинчатый лёд, образующийся при слабом волнении из ледяного сала, снежуры или шуги или вследствие разлома в результате волнения склянки, ниласа или так называемого молодого льда. Представляет собой пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре и толщиной 10 — 15 см с приподнятыми краями из-за обтирания и ударов льдин.
Читайте так же:
Правило 18 минут — как сфокусироваться на действительно важном

Дальнейшей стадией развития льдообразования являются молодые льды, которые подразделяются на серый (толщина 10 — 15 см) и серо-белый (толщиной 15 — 30 см) лёд.

Морской лёд, развивающийся из молодого льда и имеющий возраст не более одного зимнего периода, называется однолетним льдом. Этот однолетний лёд может быть:

  • тонким однолетним льдом — белый лёд толщиной 30 — 70 см,
  • средней толщины — 70 — 120 см,
  • толстым однолетним льдом — толщиной более 120 см.

Если морской лёд подвергался таянию хотя бы в течение одного года, он относится к старым льдам. Старые льды подразделяются на:

  • остаточный однолетний — не растаявший летом лёд, находящийся вновь в стадии замерзания,
  • двухлетний — просуществовавший более одного года (толщина достигает 2 м),
  • многолетний — старый лёд толщиной 3 м и более, переживший таяние не менее двух лет. Поверхность такого льда покрыта многочисленными неровностями, буграми, образовавшимися в результате неоднократного таяния. Нижняя поверхность многолетних льдов также отличается большой неровностью и разнообразием формы.

Толщина многолетних льдов в Северном Ледовитом океане в некоторых районах достигает 4 м.

В антарктических водах в основном находится однолетний лёд толщиной до 1,5 м, который исчезает в летнее время.

По структуре морской лёд условно делится на игольчатый, губчатый и зернистый, хотя обычно он встречается смешанной структуры.

Области распространения

По продолжительности сохранения ледяного покрова и его генезису акваторию Мирового океана обычно делят на шесть зон [5] .

Северный Ледовитый океан содержал пресную воду и был скрыт под километровым слоем льда

За последние 150 тысяч лет Северный Ледовитый океан и прилегающие к нему моря как минимум дважды покрывались шельфовым ледником толщиной до 900 метров и содержали в основном пресную, а не соленую воду, заявили ученые в исследовании, представленном в журнале Nature.

«Понимание того, какими были климат и окружающая среда в Арктическом регионе в прошлом, может помочь нам предсказать, как они могут измениться в будущем. И наши результаты показывают, что нам придется пересмотреть текущую реконструкцию уровня древнего Мирового океана, которая связана с уровнем пресной воды», – рассказывают авторы исследования.

Тающий ледник в Гренландии. Credit: Natalya Gomez, McGill University

Примерно 60 – 70 тысяч лет назад, в особенно холодный период последнего ледникового периода, большие регионы Северной Европы и Северной Америки были покрыты ледяными щитами. Европейский ледяной щит простирался на расстояние более 5 тысяч километров от Ирландии и Шотландии через Скандинавию до восточного края Карского моря. В Северной Америке большой участок территории был погребен под двумя большими ледяными щитами. Гренландия и часть побережья Берингова моря также скрывались подо льдом.

Но какой была обстановка еще дальше на север, в Северном Ледовитом океане? Был ли он покрыт толстым морским льдом? Ответы на эти вопросы пока оставались более или менее гипотетическими. В отличие от отложений на суше, где беспорядочные валуны, морены и ледниковые долины являются очевидными ориентирами, лишь несколько следов обширных шельфовых ледников обнаружены в Северном Ледовитом океане.

Читайте так же:
Почему соль — консервант?
Торий в отложениях отсутствует, значит, соленой воды не было

Новая модель прошлого Северного Ледовитого океана опирается на геологический анализ десяти кернов отложений из разных его частей, пролива Фрама и Северных морей. Суммарно они отражают климатическую историю прошлых ледников. Изучая и сравнивая записи отложений, геологи обнаружили, что важный индикатор отсутствует в одних и тех же двух временных интервалах.

Северный Ледовитый океан. Credit: Kertu

«В соленой воде распад природного урана всегда приводит к образованию изотопа тория-230. Это вещество накапливается на дне, где остается обнаруживаемым в течение более 70 тысяч лет. В нашем случае его периодическое отсутствие – это маркер, который показывает нам, что произошло. Единственное разумное объяснение этой закономерности состоит в том, что Северный Ледовитый океан был дважды заполнен пресной водой в его более ранней истории – в замерзшей и жидкой формах», – объясняют авторы исследования.

Новая картина Северного Ледовитого океана

Но как может большой океанский бассейн, соединенный несколькими проливами с Северной Атлантикой и Тихим океаном, стать абсолютно пресным?

«Такой сценарий возможен, если в периоды оледенения глобальный уровень Мирового океана был на 130 метров ниже, чем сегодня, а ледяные массы в Арктике еще больше ограничивали циркуляцию океана. Как только механизм ледяных преград «выходил из строя», более тяжелая соленая вода снова заполняла Северный Ледовитый океан, что приводило к сбросу накопленной пресной воды в Северную Атлантику», – утверждают авторы исследования.

Изоляция пресноводного Северного Ледовитого океана в ледниковые периоды. Ученые считают, что толстые шельфовые ледники, покрывающие регион, простирались до Северных морей. Низкий уровень Мирового океана в то время препятствовал обмену с Тихим океаном через Берингов пролив. Пресная вода от таяния льда на суше и осадков проникала в изолированные бассейны под шельфовыми ледниками, и в конечном итоге заполнила их. Credit: Walter Geibert et al.

Концепция, которая предполагает, что в Северном Ледовитом океане хранится огромное количество пресной воды, доступной для быстрого сброса, поможет понять связь между рядом прошлых колебаний климата, а также позволит объяснить некоторые очевидные расхождения между различными способами восстановления уровней Мирового океана в прошлом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию