第二章――海洋物理基础知识PPT课件

纯水的特性
纯水的密度随温度变化表现出反常变化。纯水在大气压 力下，温度4℃时密度最大，为1000 ；4 ℃以上时，密度 随温度升高而减小，4 ℃以下时，密度却随温度降低而减 小。水结冰时，体积增大，密度减小为916.7，故冰总浮 在水面上。
水具有极强的溶解能力。海水正是水溶解了来自陆地和 海底的许多物质后而形成的一种复杂溶液。而这些溶解 物质又使海水具有一些不同于纯水的特性。
§由一个氧原子和两个氢原子组成的，即，两 个氢原子并不对称排列在氧原子的两侧，而是以104.5°的 键角排列在氧原子的一侧，这样氧原子和两个氢原子的正 负电荷不能相互抵消，所以水分子是极性分子。分子极性 使得相邻水分子之间形成氢键，进而缔合成较为复杂的水 分子。这种缔合水分子并不改变水的化学性质，但使水具 有了一些独特而有趣的物理性质。
海水密度也影响着海水中声速的传播。 密度(Kgm-3)、比容a(mKg-1)，其关系为：a=1/ 。和 a均是海水温度t、盐度S及压力p的函数，即=(S，t，p)、 a=a(S，t，p)，分别称为现场密度和现场比容。
Knudsen 参数
(1)103
上式中 应理解为海水的比重，因而 是个无量纲参数，且也是 S、t和p的函数。在海面（p=0），(S,t,0)，此时 称为条件密度，
海水盐度：
由于海水的电导与盐度具有对应关系， 通过测定海水水样的电导和Cl‰，算出 盐度，便可归纳出海水盐度与其电导的 函数关系。海水绝对电导很小，通常采 用水样在一定条件下相对于标准海水电 导的电导比，它被定义为“一个标准大 气压下，15°C时水样的电导率C（S， 15，0）与同温同压下标准海水电导率 C（35，15，0）之比值”，即
海水温度的变化取决于其热量平衡状况，影响海水热 量平衡的因素主要有辐射、蒸发、海气间显热交换等过程。 海水温度在不同水域、不同深度层均存在着差异，这种差 异主要由于： （1）季节性变化 （2）外界天气的变化 （3）地域的变化 （4）纬度的变化等引起的
海水热性质
➢ 热容 一物体温度升高（或降低）1℃ 所吸收（或放出）
记为 t ，仅是温度和盐度的函数σ t (S,t)
t (S ,t,0 ) 1 130
当p=0、t=0时， t 仅为盐度S的函数，记为 0
0 (S ,0 ,0 ) 1 130
密度超量
10K 0g 0 m3
与 具有相同的量纲 Kg m3 ，且与 数值相同，
从而保证了海洋资料的连贯性
§2.5 海水状态方程
Chapter 2: 海水的物理和化学性质
Physical and Chemical Characters of Sea Water
赵建虎
本
水的结构和特性
章
水温度和热性质
内
海水盐度
容
海水密度
海水状态方程
海洋光学
海洋声学
本章重点
参考文献
海水是一种溶解有多种无机盐、有机物质和
气体及含有许多悬浮物质的混合液体，这使海水的 一些理化特性与纯水的有很大差异。然而海水中无 机盐等的含量约占3.5%，极大部分是纯水，因而 海水的基本理化特性与纯水的有着密切关系
5
a i 3 .0 5000
i 0
实用盐度公式适用范围为 2S42。实用盐度不再使用 符号‰，因而其值是旧盐度值的1000倍。显然，K15=1 时，水样的实用盐度S精确为35。海水的绝对盐度 （ SA）——单位质量（Kg）海水中所有溶质的总质量， 是无法直接测量的，它与实用盐度值略有差异。
§2.4 海水密度
总是温度升高而增大。
➢ 压缩性 海水体积随压力变化而改变，
其负的相对变化率称为海水压缩系数， 有等温压缩系数和绝热压缩系数两种。 等温压缩系数以 t 表示
t
1
p
S
,t
t 随S、t和p的增大而减小。与其它液体
相比，海水压缩系数是很小的，故海洋
学中常将海水视为不可压缩。
➢ 绝热变化 海水微团绝热上升或下沉过 程中，其温度随压力改变而变化。若一 定深度处的海水现场温度为t，该处海水 微团绝热上升至海面温度下降，则称为 该水团在该深度处的位温。位温适用于 研究深层水温分布，因为那里绝热变化 效应较为明显。
R15
C(S,15,0) C(35,15,0)
实用盐度公式：
5
S
a Ki 2 i 15
i 0
式中，是在一个标准大气压下，15°C时水样的电导 率C（S，15，0）与同温同压下标准KCl溶液电导率C （32.4356，15，0）之比值，即
K15C(3C2(.4S,135,5,01)65,0)
a 0 0 .0,0 a 1 8 0 .1 0,6 a 2 9 2 .3 2 5,8 a 3 5 1 .0 1 4,9 a 4 4 7 .0 1,2 a 5 6 2 .7 1 ,0
海水状态方程是海水密度p或a与其状态参数S、t、p 的函数关系式，据此可利用现场实测的S、t、p来计算海 水的密度。
一个大气压国际海水状态方程
表示在一个标准大气压（海压p=0）下，海水密度与实用 盐度S和温度t之间的函数关系。
与其它液体相比，水的热性质有许多异常。如与氧族元 素的其它氢化物相比，水的熔点、沸点、比热、蒸发潜 热和表面张力都异常的高。水的相对分子量最小，其理 论上的熔点和沸点应分别为-90°C和-80°C。
纯水的这些特性均可由水独特的分子结构得以解释。
§2.2 水温度和热性质
海水温度
海水温度是表示海水冷热程度的物理量，以摄氏度表 示。其高低反映了海水分子热运动平均动能的大小。海水 温度的变化取决于其热量平衡状况，影响海水热量平衡的 因素主要有辐射、蒸发、海气间显热交换等过程。
的容位热称体量为积称比物为热体热容的容（热，简容单称称位比为为热容）积J，热C单容1位，为单。位J单为K位g质J1量m C物13体C ；的1 单。热
➢ 海水比热 指海水在一定压力下的比热，即定压比热 （或定压比热容），它是海水温度、盐度、与压力的函 数。大致规律为：一个大气压下，随盐度的增高而降低； 低温、低盐时，随温度升高而减小，高温、高盐时则随 温度升高而增大。通常在盐度S>30、温度t>10°C时，