Hva er temperaturen på vannet i elva under isen. Termisk regime av elver

Hvorfor fryser ikke vannet i reservoarene til bunnen om vinteren?

Hallo!

Temperatur for høyeste vanntetthet: +4 C, se: http://news.mail.ru/society/2815577/

Denne egenskapen til vann er grunnleggende viktig for overlevelsen til levende skapninger i mange reservoarer. Når temperaturen på luften (og følgelig vannet) begynner å synke om høsten og i førvinterperioden, først, ved temperaturer over +4 C, synker kaldere vann fra overflaten av reservoaret ned (som tyngre vann). ), og varmt vann, som lettere vann, stiger opp og går i vanlig vertikal retning under omrøring av vannet. Men så snart T = +4 C er etablert vertikalt i hele vannmassen, stopper prosessen med vertikal sirkulasjon, siden fra overflaten blir vannet allerede ved +3 C lettere enn det som er under (ved +4 C) og den turbulente varmeoverføringen av kulde vertikalt reduseres kraftig. Som et resultat begynner vannet til og med å fryse fra overflaten, da etableres et isdekke, men samtidig vinterperiode overføringen av kulde til de nedre vannlagene reduseres kraftig, siden selve islaget på toppen, og enda mer snølaget som har falt på isen ovenfra, har visse varmeisolasjonsegenskaper! Derfor vil det i bunnen av reservoaret nesten alltid være minst et tynt lag med vann ved T = + 4C - og dette er overlevelsestemperaturen til elv, sump, innsjø og andre levende skapninger i reservoaret. Hvis det ikke var for denne interessante og viktige egenskapen til vann (Maksimal tetthet ved +4C), ville reservoarene på land fryse til bunnen hver vinter, og livet i dem ville ikke vært så rikelig!

Alt godt!

En svært viktig egenskap ved vann er på jobb her. Fast vann (is) er lettere enn flytende tilstand. Takket være dette er isen alltid på toppen og beskytter de nedre vannlagene mot frost. Bare svært små vannmasser kan fryse til bunnen i svært alvorlig frost. I vanlige tilfeller er det alltid vann under islaget, der alt undervannsliv er bevart.

Det hele avhenger av alvorlighetsgraden av frosten noen ganger kan til og med dyptstående reservoarer fryse til bunnen. hvis frost under minus 40 varer i flere uker. Men i utgangspunktet fryser ikke reservoarene, noe som gjør det mulig for fisken og plantene som bor i dem å overleve. Og poenget her er en så merkelig egenskap ved vann som negativ koeffisient ekspansjon, som vann har ved temperaturer fra +4 grader og under. Det vil si at hvis vannet varmes opp over 4 grader, vil det etter hvert som temperaturen øker, ha en tendens til å oppta et større volum, dets tetthet reduseres og det stiger. Hvis vannet avkjøles under 4 grader endres situasjonen til det motsatte - enn kaldere vann, jo lettere den blir og jo lavere tetthet, og derfor tenderer de kaldere vannlagene til toppen, og de med en temperatur på +4 - ned. Dermed, under isen, er vanntemperaturen satt til +4 grader. Grenselagene med vann ved siden av isen vil enten oversvømme isen eller fryse seg selv, og øke tykkelsen på isen til en dynamisk likevekt er etablert - like mye is smelter fra varmt vann, like mye vann vil fryse fra kald is. Vel, alt er allerede sagt om den termiske ledningsevnen til is.

Du gikk glipp av mye viktig poeng: den høyeste tettheten av vann er ved en temperatur på +4 grader. Derfor, før reservoaret begynner å fryse, blir alt vannet i det, blandet, avkjølt til disse pluss fire, og først da topplag avkjøles til null og begynner å fryse. Siden is er lettere enn vann, synker den ikke til bunnen, men blir liggende på overflaten. I tillegg har is svært lav varmeledningsevne og dette reduserer varmevekslingen mellom kald luft og vannlaget under isen kraftig.

Temperatur under isen 0,1-0,3° over null, om våren under isdrift overstiger den ikke 1 °. I perioder uten is avhenger vanntemperaturen hovedsakelig av lufttemperaturen. Den gjennomsnittlige daglige vanntemperaturen før midtsommer er vanligvis lavere enn lufttemperaturen, på slutten av sommeren og høsten er den høyere.

Under reservoarene er temperaturen på elvevannet om sommeren betydelig lavere enn vanlig, og høyere om vinteren, noe som fører til at det dukker opp mange kilometer med isfrie deler av elven. Rikelig underjordisk fôring av elven kjøler ned vannet sommerperiode, fører om vinteren til en nedgang i isdekket, og noen ganger til dannelsen av polynyer.

Daglige maksimale vanntemperaturer er 1-2 timer bak lufttemperaturen.

På små og mellomstore elver endres vanntemperaturen praktisk talt ikke i dybden; store elver den kan avta om sommeren i de nedre lagene med 1-2°.

Termisk vask(W m i J eller kcal) - mengden varme som føres gjennom en gitt elveseksjon over et tidsintervall (∆ t):

W m = L smelte ·ρ·T·V, Hvor V- volum av vannstrøm over samme tidsintervall, T - gjennomsnittlig vanntemperatur, ρ - dens tetthet, L smelte - spesifikk varmekapasitet til vann.

Store elver som renner i meridional retning - transsonale elver- ha en vanntemperatur som ikke er typisk for elver i området.

Elver etter karakter isregime De er delt inn i tre grupper: frysende, med ustabil isdannelse og ikke-frysing.

På iskalde elver skilles det ut tre perioder med karakteristiske isfenomener: 1) frysing, eller høstisfenomener, 2) frysing, 3) åpnings- eller vårisfenomener.

Frysing av elver Når vanntemperaturen synker til null, begynner høstisfenomener i elva. Fett - flytende flekker av isfilm, bestående av iskrystaller i form av tynne nåler. Omtrent samtidig dannes det banker - strimler av ubevegelig is utenfor kysten. Når vannet superkjøles (til brøkdeler av en grad under null), kan det dannes intra-vann-is i tykkelsen og i bunnen - en ugjennomsiktig, svampete ismasse av kaotisk smeltede iskrystaller. Ansamlingen av innlandsis på overflaten eller i tykkelsen av strømmen danner slaps. Dens bevegelse kalles samtidig isflak på overflaten krystallis. Bevegelsen deres er høstens isdrift Blokkering av elveleiet av slaps kalles en syltetøy, og av isflak - en syltetøy.

Frysing er dannelsen av et kontinuerlig, ubevegelig isdekke. Små isfrie områder er polynyer. De er koblet til utgangene grunnvann eller med rask strøm, noen ganger med utslipp av varmt vann i elven fra industrielle og kommunale virksomheter. Når tykkelsen på isdekket øker, avtar tverrsnittet av kanalen. Under påvirkning av det resulterende trykket kan vann strømme inn på overflaten av isen. Når det fryser, dannes det is.

Åpning av elver. Med begynnelsen av positive lufttemperaturer om våren, begynner snø og deretter is å smelte. Det dannes striper av rent vann på elven nær bredden - kanter. Adhesjonen av isdekket til kysten opphører, og det oppstår sprekker. Noen ganger etter dette observeres liten (flere meter) forskyvning av isfeltene - isbevegelser. Deretter deles isdekket i separate isflak, hvis bevegelse dannes vårens isdrift. Oftere enn om høsten oppstår overbelastning, spesielt på store elver som renner fra sør til nord. På små elver smelter isdekket ofte på plass uten isdrift.

Naturen overrasker oss uforklarlige fenomener. En av dem er vannkrystallisering. Mange er interessert i dette uvanlig spørsmål, hvorfor det ved minusgrader dannes is på overflaten av et reservoar, men under isen beholder vannet sin flytende form. Hvordan forklare dette?

Hvorfor vann under tykk is ikke fryser: svar

Ved hvilken temperatur begynner det å stivne? Denne prosessen starter allerede når temperaturen synker til 0 grader Celsius, forutsatt at den blir værende normalt nivå atmosfærisk trykk.

Islaget i dette tilfellet utfører en termisk isolasjonsfunksjon. Det beskytter vannet under det fra å bli påvirket av lave temperaturer. Væskelaget som ligger rett under isskorpen har en temperatur på kun 0 grader. Men det nedre laget er annerledes forhøyet temperatur, som svinger innenfor +4 grader.

Sjekk ut vårt innlegg Hvor er svarte skoger?

Hvis lufttemperaturen fortsetter å synke, blir isen tykkere. Samtidig avkjøles laget som ligger rett under isen. Samtidig fryser ikke alt vannet, siden det har en forhøyet temperatur.

I tillegg er en viktig betingelse for dannelsen av en isskorpe at den lave temperaturen må opprettholdes over lang tid, ellers vil ikke isen rekke å danne seg.

Hvordan dannes is?

Når temperaturen synker, synker væskens tetthet. Det er nettopp dette som forklarer hvorfor mer varmt vann er nederst, og den kalde er på toppen. Eksponering for kulde forårsaker utvidelse og reduksjon i tetthet, noe som resulterer i dannelse av en isskorpe på overflaten.

Takket være disse egenskapene til vannet holdes temperaturen i de nedre lagene på +4 grader. Dette temperaturregime ideell for innbyggere i dypet av reservoarene (både fisk og skalldyr, planter). Hvis temperaturen synker, vil de dø.

Det er interessant at i den varme årstiden er det motsatte - temperaturen på reservoaret på overflaten er mye høyere enn på dypet. Hvor raskt vann fryser avhenger av hvor mange salter som er tilstede i sammensetningen. Jo høyere saltkonsentrasjon, jo dårligere fryser det.

Isskorpen hjelper til med å holde på varmen, så vannet under er litt varmere. Is forhindrer passasje av luft inn i det nedre laget, noe som bidrar til å opprettholde et visst temperaturregime.

Hvis isskorpen er tykk og reservoaret har tilstrekkelig dybde, vil vannet i det ikke fryse helt. Hvis det ikke er mye av det, er det en mulighet for at hele reservoaret fryser når det utsettes for lave temperaturer.

Årsaken til dette er en av vannanomaliene. Så vidt alle vet, tettheten ferskvann lik 1 g/cm 3 (eller 1000 kg/m 3). Denne verdien endres imidlertid avhengig av temperaturen. Den høyeste tettheten av vann observeres ved +4°C med en økning eller reduksjon i temperaturen fra dette merket, synker tetthetsverdien.

Hva skjer på reservoarene? Med høstens ankomst, når kaldt vær setter inn, begynner vannoverflaten å avkjøles og blir derfor tyngre. Tett overflatevann synker til bunnen, mens dypere vann flyter til overflaten. På denne måten skjer blandingen til alt vannet når en temperatur på +4°C. Overflatevannet fortsetter å avkjøles, men tettheten avtar nå, så det øverste laget av vann forblir på overflaten, og blanding skjer ikke lenger. Som et resultat er overflaten av reservoaret dekket med is, og dypvannet avkjøles veldig sakte, bare på grunn av termisk ledningsevne, som er svært lav i vann. Gjennom vinteren kan bunnvann holde temperaturen på 4°C. Med ankomsten av våren og sommeren skjer den omvendte prosessen, men dypt vann opprettholder igjen temperaturen.

Takket være dette interessant funksjon relativt store vannmasser fryser nesten aldri til bunnen, noe som gir fisk og annet vannlevende liv mulighet til å overleve om vinteren.

Barn oppdratt av dyr