Маринов - Хидродинамика на подземни води
Документи
Хидродинамика на подземни води. Физички својства на водата. 1
ФИЗИЧКИ СВОЈСТВА НА ВОДА
Најважните физички карактеристики на природната вода се: температура,
густина, специфична тежина, содржина на цврсти материи, вискозитет, напнатост
површина, термички капацитет, енталпија, притисок на испарување, топлина
Нормалната температура на водата е помеѓу 0 и 350 C. Повеќето
физичките својства на водата варираат во зависност од температурата (Табела 1.1).
Defineе дефинираме некои од физичките својства на водата, без да навлегуваме во описи
Густина на вода е масата содржана во единичниот волумен (просечна густина) .
Густина во точка во доменот на флуидот
Единицата за мерење на густината, n Si е kg/m3. SI = ML-3
Густината на чиста вода има максимум, еднаква на 1000 кг/м3 на температура од 4
се намалува со температурата (350 C, a = 994 kg/m3). помеѓу 0
0 C и 40 C густина се зголемува со
температура На 00C, чиста вода има = 999,87 кг/м3. Густината може да се пресмета, n
во зависност од температурата со релацијата Тизен-Шил-Дизелхорст:
G е гравитационата сила на привлекување што
вежба по единица волумен. SI = N/m3. Чиста вода, на 200 C, има = 9789 N/m
За цврсти материи, растворени во вода, ако не и не
S = густина на вода што содржи растворени цврсти материи
Хидродинамика на подземни води. Физички својства на водата. 2
- нормална густина на вода (зависи од Т);
ds - густина на растворена цврста состојба;
Концентрацијата на растворена цврста состојба може да се изрази во n (mg/l, концентрација); (ppm)
(o/oo) или g/kg - соленост), (kg/m)
Концентрацијата на цврста состојба растворена во чиста вода, во mg/l е
приближно иста како соленоста * 1000 или концентрацијата во ppm .
Соленоста е маса на сол во g/(кг морска вода = маса на сол + маса на
ap) Равенката (1.2) може да се користи за да се одреди концентрацијата или соленоста n
Во пракса, се користат приближни формули.
A = 8.24493 10-1 - 4.0899 10-3 T + 7.643810-5 T2 - 8.246710-7 T3 + 5.3675 10-9 T4
Б = -5,724 10-3 + 1,0227 10-4 Т - 1,6546 10-6 Т2
Вискозитетот е својство на течностите да покажат тангенцијални стресови на
одвојувачката површина помеѓу два слоја на движење во однос на едни со други.
Динамичка вискозност е мерка за отпорноста на течноста кон стрес
тангенцијални триење vscoas. За tonутновите течности (вода) е константа на
пропорционалност што поврзува тангенцијален напор со триење vscoas со градиентот на
брзина du/dy (tonутнов закон за вискозитет):
каде што u - е хоризонтална брзина, и y - е нормална насока на проток .
Хидродинамика на подземни води. Физички својства на водата. 3
и се намалува со зголемување на молекуларната агитација (со зголемување на температурата).
Примери на емпириски формули за динамичен вискозитет се оние препорачани од
Hardy and Cottington and Swidells n Weast, прирачник за хемија и физика 1986 година .
каде е изразено n Ns/m2, T n (0 C) и
20 = 0,001002 Ns/m2 (динамичен вискозитет на 200 C)
САД Национално биро за стандарди .
Пресметаните вредности се претставени во табела 1.1
1.3. ВЕЧНА ТЕНЗИЈА .
Површинска напнатост на интерфејсот помеѓу вода и воздух или помеѓу два флуида
не може да се мешаат резултатите од интеракцијата помеѓу молекулите кои ја формираат слободната површина i
молекули во внатрешноста на течноста. Молекулите што ја формираат слободната површина се
силно привлечени од внатрешноста на течноста. Ова создава вид на молекули
како мембрана што се придвижува од сили како оние на сликата (во случај на течност што се навлажнува)
theидот, на пример вода + стакло). Ако водата е во тенка цевка (капиларна цевка,
г 5 мм), поради постоење на површинска напнатост, феномен наречен
Хидродинамика на подземни води. Физички својства на водата. 4
Водата во цевката ќе се искачи до висина h (висина на капиларите), што може да биде и
пресметано со формулата на Јурин. Дупката поради површинскиот напон е: F = 2r .
На рамнотежа 2rcos = h r2 g
каде - е густината на течноста (кг/м3),
g - е гравитационо забрзување (m/s2),
- е аголот помеѓу wallидот на цевката и F (тангент на менискусот во точката на
- тензија на површинска вода (N/m).
Како што произлезе од примерот со оглед на силата што се должи на актите на површинскиот напон
нормално на слободната површина, долж линијата што го формира менискусот (слика 1.1),
Површинскиот напон на водата на 200 C е = 0,073 N/m. варираат малку со
Со цел да се симулира феноменот на испарување, потребно е да се знае притисокот
заситени парови и притисок на амбиенталната пареа. За некои гасови
растворен, преносот на масата помеѓу воздухот и водата може да биде поврзан со размена на водена пареа
Притисокот на водена пареа во воздухот е резултат на кинетичката енергија на молекулите
вода што предизвикува молекулите да излезат преку слободната површина во воздухот. Молекули на вода
испарувајте во воздухот сè додека не стане заситен. На рамнотежа, кога ќе се постигне притисок
пареи на сатурација, во воздухот над водата, кинетичка размена на молекули помеѓу водата
и воздухот и помеѓу воздухот и водата е во рамнотежа. Нарушувања на оваа рамнотежа, предизвикани од
промените во температурата на воздухот или водата го зголемуваат протокот од околината
на другиот, сè додека повторно не се постигне рамнотежа. Притисокот на пареата се зголемува за ct
зголемувањето на температурата дупчи повеќе молекули на вода во воздухот. варијација
заситен притисок на пареа, со температура, е претставен во табела 1.2. (вредности
резултати од формулацијата Гоф-Гратч).
Притисокот на пареата се мери, во SI, во Pa (N/m2). Еве неколку
формули за одредување на заситен притисок на пареа:
pVS = 3.38639 (0.00738TS + 0.8072) 8-0.0000191.8TS + 48 +0.001316 (1.8)
каде pVS - притисок на пареа на сатурација (kPa),
ТС - температура на површинската вода (0
Хидродинамика на подземните води. Физички својства на водата. 5
За да се пресмета притисокот на пареата над мразот, може да се користи формулата:
Притисокот на водена пареа во околината, pV (KPa) може да се пресмета со релацијата:
pV = pVS - 0.00066/ден (Ta - Tu) (1 + 0.00115 Tu) (1.11)
каде pa (KPa) - барометарски притисок,
Ta (0 C) - температура на сувиот воздух,
Вие (0 C) - температура на влажен воздух,
pVS (kPa) - притисок на сатурација на пареа, пресметан со формулата (1.8).
Количините на топлина се мерат во J (1 J = 1N m), во SI или коњ. n cgs .
Калорискиот капацитет е количина на калорична енергија потребна за зголемување
температура на водата за еден степен.
Калорискиот капацитет на вода е 4186,8 J/kg 0 C n SI и 1 кал./G 0 C n cgs.
Со коњ. (калории) е топлина потребна за зголемување на температурата на а
грам вода за еден степен. Ние работиме со:
коњ 4 (нискокалорична 3,50 C - 4,50 C),
коњ 15 (нормална калорија 14,5 0С - 15,50С).
Просечна калорија = 1/100 од топлината потребна за загревање на еден грам вода од 00С до
1 кал. 15/g 0C = 4186,8 J/kg 0C,
Калориската размена на енергија, вода, Q, се поврзани со размената на
температура, волумен V, густина и калориски капацитет в:
Проток на топлина е количина на топлина што поминува низ единицата .
Најважниот топлински флукс во хидрологијата е флукс на сончево зрачење и
зрачење со долг бран низ површината на водата. n СИ
протокот на топлина се изразува во W/m2 (J/s m или N/sm) и во cgs n kcal/m