Фізичні властивості води

Зміну агрегатного стану- фазовими переходами, супроводжуються виділенням або поглинанням енергії, яку називають теплотою фазового переходу (“ схованою теплотою ”).

Замерзання і кипіння води залежать від її солоності й атмосферного тиску. Морська вода замерзає при –1.0-2.0° С, а кипить при t 100.08-100.64° С (при нормальному тиску). При підвищенні тиску лід плавиться вже не при 0° С, а при від’ємних температурах.

Густина води –маса однорідної речовини, яка знаходиться в одиниці її об’єму: р = (кг/м³)

Залежить від t, солоності й тиску (а для природних вод ще і від умісту розчинних зважених речовин) і стрибкоподібно змінюється під час фазових переходів.

Під час підвищення t густина зменшується, закономірність порушується під час плавлення льоду і нагрівання води в діапазоні від 0 до 4^°С. Відзначаються “аномалії” води:1) густина льоду (при t 0°С дорівнює 916,7 кг/м³), менша, ніж густина води; 2) у діапазоні t води від 0 до 4⁰С ρ з підвищенням t не зменшується, а збільшується. водойми не промерзають до дна, бо при охолодженні до 4⁰С вода стає більш густою і опускається на дно, а при подальшому охолодженні верхні шари її стають менш густими і залягають на поверхні.

Густина снігу змінюється від 80-140 кг/м³ свіжовипавшого до 600-700 кг/м³ мокрого в кінці танення. Свіжий сніг має густину 80-140 кг/м³, до початку танення снігу -140-300 кг/м³, на початку танення 240-350 кг/м³, в кінці танення - 300-450 кг/м³. Щільний мокрий сніг має густину до 600-700 кг/м³, лавинний сніг - 500-650 кг/м³.Густина води залежить від умісту розчинних речовин і збільшується з ростом солоності.

Питома теплоємність (к-ть теплоти необхідної для нагрівання одиниці маси води на 1^°, визначається у Дж(/кг·^°С)). При t 15^°С вона= 4190Дж (/кг⁰С).

Властивості	Порівняльна характеристика
Питома теплоємність, 4190Дж/(кг0С) при 15˚С	Найвища серед усіх твердих і рідких речовин, за винятком Н3 (аміаку)
Питома теплота плавлення льоду,330 000 Дж/кг	Найвища, за винятком Н3 (аміаку)
Питома теплота випаровування,2,5·106 при 0˚С і 2,26·106 Дж/ кг при 100˚С	Найвища серед усіх речовин
Температура максимальної густини,4 °С	Настає не в період замерзання, а під час більш високої температури
Поверхневий натяг	Найвищий серед усіх рідин (крім ртуті в рідкому стані)
Коефіцієнт в’язкості, 1,14 ·10-6 м2/с при 15˚С	Малий
Коефіцієнт теплопровідності,0,57 Вт/(м·0С) при 0˚С	Дуже малий
Прозорість	Відносно велика
Густина льоду, 917 кг/м3	Густина льоду менша за густину рідкої води
Температура плавлення (замерзання), 0˚С	Дуже висока
Температура кипіння, 100˚С	Дуже висока

Питома теплота плавлення льоду L_пл – к-ть теплоти, необхідної для перетворення одиниці маси льоду у воду при температурі плавлення і нормальному атмосферному тиску, дорівнює 330 000 Дж/кг. Стільки ж теплоти виділяється при замерзанні води.

Питома теплота пароутворення (випаровування), L_вип – к-ть теплоти, необхідної для перетворення одиниці маси води у пару (у Дж/кг) і залежить від температури:

L_вип = 2,5·10⁶ - 2,4·10³Т.

При 0⁰ і 100⁰ С L_вип відповідає 2,5·10⁶ і 2,26·10⁶ Дж/кг. Стільки ж теплоти виділяється при конденсації водяної пари.

Питома вага випаровування льоду складається з питомої теплоти плавлення L_пл і питомої теплоти випаровування L_вип: L_возг = L_пл + L_вип.

Tеплопровідність - передача енергії від частин із більшою енергією до частин із меншою енергією. Молекулярна теплопровідність чистої води 0,6 Вт/(м·⁰С), льоду 2,24 Вт/(м·⁰С), снігу 1,8Вт/(м·⁰С). Меншу теплопровідність має тільки повітря.

Поверхневий натяг води великий, із підвищенням t дещо зменшується. З усіх рідин більш високий поверхневий натяг має тільки рідка ртуть. Коефіцієнт поверхневого натягу води змінюється від 75,5·10^-3 Н/м при 0⁰ С до 57,1·10^-3 Н/м при 100⁰ С. Cприяє розмиванню ґрунтів, відіграє роль і в процесах хвильоутворення на поверхні води, обміну теплом і речовиною між водою та атмосферою. впливає забруднення води, особливо нафтова плівка.

В'язкість води, або внутрішнє тертя – властивість води чинити опір при переміщенні однієї частини її щодо іншої. У води невелика і хар-ться кінематичним коефіцієнтом в'язкості, який для води при t 0⁰ С дорівнює 1,78·10^-6 м²/с, а при t 50⁰С - 0,55·10^-6 м²/с.

Капілярність обумовлює рух по порах і змочує ґрунти, які лежать значно вище рівня ґрунтових вод, забезпечуючи коріння рослин розчиненими у воді поживними речовинами.

Оптичні властивості води. Світло проникає у воду на невелику глибину. Так, на глибині 100 м зберігається лише біля 1 % інтенсивності світла на поверхні.

Акустичні властивості води. Вода - добрий провідник звуку. Швидкість поширення звуку у воді 1400-1600 м/с, тобто в 4-5 разів більша ніж у повітрі. Швидкість звуку у воді збільшується з підвищенням t (приблизно на 3-3,5 м/с на 1⁰С), збільшенням солоності (приблиз. на 1,0 - 1,3 м/с на 1 ‰) і зростанням тиску(приблиз. на 1,5-1,8 м/с на 100 м глибини

Електропровідність води. Хім.чиста вода – поганий провідник ел струму. Питома теплопровідність такої води при температурі 18°С дорівнює 3,8·10ˉ⁶ (Ом·м)^-4. Елпровідність води трохи збільшується з підвищенням t і значно зростає зі збільшенням солоності.