При какой температуре происходит испарение льда
Зима ещё хлопочет
И на Весну ворчит…
Ф. И. Тютчев
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Какой бы долгой ни была зима, рано или поздно она сменяется весной, а когда именно произойдёт поворот от зимы к весне, точнее всего скажет… снег. Время достижения наибольшей высоты снежного покрова — переломный момент в годовом цикле природы. Зима кончается, как только снежный покров перестаёт расти (кроме тех мест, где он неустойчив или кратковременен). На огромных пространствах северной Европы и Сибири к концу февраля — началу марта, как правило, накапливаются максимальные снегозапасы. Если в это время сделать гигантский «снежный разрез», то по нему можно прочитать «биографию» уходящей зимы, ведь каждый слой — страничка из жизни снега.
Размер кристаллов свидетельствует о возрасте слоя. В самом низу, у более старого снега, кристаллы к марту становятся крупными и прозрачными. Чем выше, тем они мельче, а на самом верху снег совсем не успевает перекристаллизироваться. По числу ледяных прослоек можно установить, сколько было оттепелей. Тёмные, грязные полоски (особенно явные вблизи крупных населённых пунктов) — «справка» о том, что снег долго не выпадал. Каждый последующий слой свидетельствует об очередном снегопаде.
На большей части Евразии в феврале — марте происходит уплотнение и таяние снега. Сначала солнечные лучи только прогревают его толщу. Затем, когда температура во всём слое поднимается до нуля, начинается быстрое таяние. Снег пропитывается водой. Этот процесс напоминает поведение куска сахара в воде. А Сергей Есенин подметил, что:
Снег, словно мёд ноздреватый,
Лёг под прямой частокол…
Действительно, талая вода прокладывает вертикальные ходы в снежном покрове, и он приобретает вот такой «ноздреватый» вид.
Наступает основной период снеготаяния, который длится до схода снега на половине площади. Именно в этот период, очень короткий по сравнению со временем снегонакопления, теряется до 80% зимних снегозапасов.
Обильные северные снега, накопленные природой в течение почти полугода, могут стаять за 20 дней (примерно за такой срок освобождаются от снега Финляндия, Швеция, север России). В средней полосе процесс идёт ещё быстрее — за 8—10 дней. Всего за неделю сходит снег почти во всей Украине и в Поволжье.
Продолжительность снеготаяния имеет исключительное значение. Чем она короче, тем больше в единицу времени стекает талой воды с поверхности почвы. Трудно найти более краткое и точное описание этого периода, чем в знаменитых строках Фёдора Ивановича Тютчева (1836 год):
Ещё в полях белеет снег,
А воды уж весной шумят…
Почти через полвека ленинградский поэт Иван Дементьев написал:
Сугроб уже сутулится
От солнечных лучей,
И побежал по улице
Сверкающий ручей.
И «шум воды» и «бегущий ручей» свидетельствуют о таком бурном таянии, которое не может пройти бесследно. Не каждая речка способна принять в себя гигантский поток талой воды, особенно если она не успела освободиться ото льда после зимней спячки. Именно в период интенсивного снеготаяния возникает угроза катастрофических половодий, сильного разрушения (эрозии) почвы, деформации русел рек.
По данным метеорологов, стаивающий за сутки снег может дать около 30 л воды с 1 м2 поверхности. При особо благоприятных условиях — до 80 л. Представьте, что столько воды выливается за сутки на 1 м2 участка — в некоторых регионах страны это соответствует месячной норме осадков.
Но это там, где снега много. Где его мало, таяние заканчивается намного быстрее. В степных районах из-за сухости воздуха и интенсивной солнечной радиации возможно прямое испарение снега, без превращения его в воду. Такое «съедание» снега не угрожает разрушительным половодьем, однако лишает почву живительной влаги под будущий урожай.
Как же узнать, где снега много, а где мало, какой окажется предстоящая весна и какие «сюрпризы» нам преподнесёт природа? Чтобы получить ответы на эти вопросы, метеорологи систематически проводят снегомерную съёмку почти на всей заснеженной площади планеты. Из-за разнообразия климата и рельефа картина распределения снега получается довольно пёстрой…
Как же исчезает снег? Постепенно, почти незаметно. Даже в устойчивую, без единой оттепели морозную зиму снежный покров истончается, так что к весне он оказывается полностью «съеденным». Не успевая растаять, снег испаряется…
Физики называют процесс испарения снега или льда, то есть перехода вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое, сублимацией или возгонкой. Физические законы (включая термодинамические), по которым происходит испарение и кристаллизация ледяных частиц, достаточно сложны. Количественные характеристики этих процессов зависят как от многообразных свойств снега, так и от условий внешней среды, к которым помимо температуры и влажности воздуха относится и ветер — он иногда становится хозяином снега. Благодаря ветру снег может не только падать вниз, но и взлетать, перемещаться на большие расстояния, рассеиваться, усиленно испаряться.
Учесть все перемещения снега, оценить его потери, определить сроки исчезновения позволяют балансовые методы расчёта. Как в хорошей бухгалтерии, по ним можно проследить каждый этап жизни снега: выпадение, перемещение, отложение, исчезновение.
Если сопоставить массу всех выпадающих из облака снежинок с массой снега, уже достигшего земли, то они не будут равны. Внизу наверняка обнаружится существенная «недостача». Естественным объяснением этого будет «усушка» снега по дороге между небом и землёй. Действительно, количество снега, достигшего земли, гораздо меньше, чем начавшего падать с облака. Но это явление — в рамках законов физики.
Известно, что мелкие капли и ледяные кристаллики испаряются при дефиците влажности воздуха поразительно быстро, буквально на лету. Объясняется это тем, что продолжительность испарения таких частиц приблизительно пропорциональна квадрату их радиуса. Следовательно, при прочих равных условиях частица радиусом 0,1 мм испарится и исчезнет в 100 раз быстрее, чем частица радиусом 1 мм. Чем меньше становится снежинка, тем быстрее она испаряется, а начав «худеть», она уже не может остановиться.
Но для сильного «похудания» нужно время. Хватит ли его снежинке на сравнительно коротком пути к земле? Временем она располагает немалым, ведь срок жизни свободно парящей снежинки составляет десятки минут. Например, при высоте облачного слоя 2 км над поверхностью земли и средней скорости падения снежинок 1 м/с снежинка пройдёт свой путь за 2000 секунд, или 33 минуты. Если воздух достаточно холодный и влажный, то снежинки, не очень «исхудав», успевают долететь до земли и образовать снежный покров. Если же воздух окажется более тёплым и сухим, то снежинки испарятся, не достигнув земли. Ситуация, о которой говорят: «тучи есть, а снега нет».
Знание высоты и продолжительности полёта снега, его способности испаряться в воздухе имеет большое практическое значение. От этих параметров зависят весенние снегозапасы, а следовательно, и водность рек. Установлено, что в одном и том же географическом районе на возвышенностях снега выпадает больше, чем на равнинах. Причина — меньший путь от облаков до земли и соответственно меньшие потери снега на испарение. Балансовые расчёты снега позволяют увидеть многие знакомые явления с новой, неожиданной стороны, дают им научное объяснение.
Например, уже давно замечен интересный факт: после сильной метели количество снега в наметённых сугробах не соответствует убыли снега на обдуваемых полях — оно значительно меньше. Куда же исчезает с поля остальной снег?
Лишь сравнительно недавно удалось экспериментально доказать, что переносимые ветром частицы снега во время своего полёта интенсивно испаряются. Выяснилось, что в сухом воздухе для снежинки среднего размера существует максимальная длина переноса, которая определяет, быть снежинке в сугробе или исчезнуть по дороге. Чем больше скорость ветра, тем меньше время перелёта этого критического расстояния и, следовательно, больше дальность переноса снега.
Какой же путь успевает совершить снежинка до своего исчезновения? Это зависит и от рельефа, и от сухости (влажности) воздуха. Различия в «длине пробега» очень велики. Например, в горных районах на расстояние больше 0,5 км снег не перемещается. На равнинах Западной Сибири снежинки могут улететь за 30—50 км от того места, где их подхватил порыв ветра. Вот почему при сравнительно небольшом количестве зимних осадков снега там всегда вдосталь.
В Приволжье, в степях Казахстана и Западной Сибири потери снега с открытых мест в среднем составляют 50% от выпавших осадков. В условиях малоснежных зим это губительно отражается на урожае. Недаром возникла старинная пословица, фиксирующая эту связь: «снегу надует — хлеба прибудет» (то есть надует на поля).
Многие, возможно, обращали внимание, что падающий без ветра снег старательно повторяет все тонкости местного рельефа. Но уже через несколько часов эти тонкости начинают стираться. Через несколько дней поверхность снежного покрова выравнивается, а к концу сезона приближается к плоской, какой её видел А. И. Полежаев (1835 год):
Вдали, кругом, холодная немая —
Везде одна равнина снеговая;
Везде один безбрежный океан,
Окованный зимою великан!
Снег тщательно сглаживает неровности рельефа. Чем вызвана такая «самонивелировка»?
Дело в том, что испарение снежных частиц зависит от площади их внешней поверхности и происходит с любой стороны, куда есть доступ воздуху, а тем более ветру. Чем больше открытой поверхности, тем больше испарение. Минимально оно с плотной плоской поверхности. Вот почему снежинки стараются «не высовываться», как можно плотнее прижаться друг к другу, а поверхность снежного покрова — принять форму, наиболее устойчивую к ветру. Это либо плоскость, либо очень пологие сугробы.
Те же небольшие скопления снега, что оказались открытыми, незащищёнными, подвергаются сильнейшему воздействию ветра и вынуждены исчезнуть, точнее — превратиться в водяной пар. Самая незавидная участь — у отдельных снежинок. Если они не прикроют своими «телами» друг друга, то, обдуваемые ветром со всех сторон, испаряются в 10—100 раз быстрее, чем в безветрие. Вот почему снег так быстро исчезает с крон деревьев, проводов, шпилей. Иногда он почти полностью рассеивается во время метелей. Происходит процесс, о котором можно сказать: «ветер снег съедает».
Но не только сублимация и ветер определяют судьбу снега. Он испытывает множество других воздействий: давление вышележащих слоёв, колебания температуры в зимние месяцы, оттепели, поверхностное таяние и последующее замерзание воды, просачивающейся вглубь, а также конденсацию — прямой переход воды из газообразного в твёрдое состояние. Известно, что в интервале плотности лежалого снега от 270 до 360 кг/м3 увеличение температуры всего на 1 градус даёт увеличение плотности на 4 кг/м3. Со временем снег настолько уплотняется, что перестаёт быть собственно снегом, превращаясь в фирн, или зернистый лёд. В зависимости от погодных условий плотность фирна колеблется от 360 до 800 кг/м3, что в 3—5 раз превышает плотность своего самого первого предшественника. Таким образом, под влиянием погодных факторов снег уплотняется, проседает, высота снежных сугробов заметно уменьшается.
В шутку этот процесс можно назвать «утруской» снега.
Более плотный снег и ледяная корка, в том числе и наст, ничуть не снижают темпов исчезновения некогда обширного белого покрова, а даже увеличивают его из-за повышения плотности и, как следствие, теплопроводности. Температура поверхности при этом будет выше температуры поверхности рыхлого снега, поскольку с увеличением плотности вещества толщина слоя поглощения солнечной радиации уменьшается, что приводит к большему его нагреву.
Лёд испаряется не только при положительных температурах воздуха, но и при самых сильных морозах, тем более что им сопутствует низкая влажность воздуха.
Именно весной, при уже хорошо пригревающем солнце, мы замечаем, что от тающего снега веет холодом. Он ощутим даже при плюсовых температурах воздуха. Недаром говорят, что весеннее тепло обманчиво. Причина известна: в соответствии с законами термодинамики процесс таяния «отбирает» у прилегающих слоёв воздуха тепло и тем самым холодит его.
Перейдя на участок, где снег уже растаял, вы заметите, что стало ощутимо теплее — земля быстро прогревается и подсыхает. Этот процесс также не остался без поэтического отражения. Слова А. К. Толстого (1856 год) лаконичны и точны:
Вот уж снег последний в поле тает.
Тёплый пар восходит от земли…
Эти термодинамические процессы в определённых ситуациях мы успешно используем в своей практической деятельности. Например, «сухое» испарение льда (возгонку), когда вывешиваем зимой на улице мокрое бельё. Казалось бы, как можно высушить его на морозе? Оно же просто замёрзнет! Бельё действительно замерзает, превращаясь в твёрдое несгибаемое полотно, но в таком состоянии оно тоже сохнет — процесс испарения продолжается, но не с поверхности жидкости, а с поверхности льда. Открытое пространство, а тем более ветер способствуют испарению и ускорению сушки.
Поэтому для ускорения схода снега в городах ближе к весне производится сколка уплотнённого снега у поребриков тротуаров, разрушение залежалых снежных скоплений во дворах. И с этой же целью садоводы перелопачивают снег на своих участках. Несколько сухих, а ещё лучше ветреных дней — и все остатки снега бесследно исчезают, даже мокрого места не остаётся. Значит, весна полностью вступила в свои права.
Воды земного шара находятся в постоянном взаимодействии и в процессе круговорота связаны воедино. Под влиянием солнечной радиации с поверхности океанов, морей, рек, озер, ледников, снежного покрова и льда, почвы и растительности ежегодно испаряется 525 тыс. км3 воды. Испарение с поверхности океанов и морей — основной источник поступления влаги в атмосферу. Большая часть этой влаги выпадает в виде атмосферных осадков непосредственно на поверхность океанов и морей, совершая так называемый малый круговорот. Меньшая ее доля участвует в большом круговороте, вступая в сложные взаимодействия с земной поверхностью. Большой круговорот включает в себя ряд местных, внутренних влаго-оборотов и представляет собой многообразный процесс перемещения, расходования и возобновления влаги на земной поверхности, в недрах земли и в атмосфере. Атмосферные осадки, орошая поверхность материков, частично просачиваются в почву, частично стекают по склонам и образуют ручьи, реки, озера, болота. Поглощенная почвой вода частью испаряется непосредственно или транс-пирируется растениями, частью просачивается вглубь и формирует подземные воды. Последние участвуют в питании рек, озер или достигают моря подземными путями.[ …]
Обычно подразумевается испарение воды: поступление водяного пара в атмосферу вследствие отрыва наиболее быстродвижу-щихся молекул с поверхности воды, снега, льда, влажной почвы, капелек и кристаллов в атмосфере. Отрываются те молекулы, скорость которых выше средней скорости движения молекул при данной температуре и достаточна для преодоления сил молекулярного притяжения (сцепления). С возрастанием температуры число отрывающихся молекул, стало быть и И., растет. Одновременно молекулы водяного пара, находящегося над испаряющей поверхностью, частично возвращаются в жидкую или твердую фазу. Фактически наблюдаемое И. есть разность двух потоков молекул — отрывающихся от испаряющей поверхности и возвращающихся к ней. Чистая потеря воды путем испарения зависит от близости упругости пара над испаряющей поверхностью к насыщению. При насыщении И. прекращается, т. е. оба потока молекул уравновешиваются. При И. затрачивается при температуре 0° для воды 597 кал тепла и для льда 677 кал на 1 г. Если тепло не подводится извне, то испаряющее тело охлаждается и процесс замедляется. Ср. испаряемость, насыщение, скорость испарения, закон Дальтона.[ …]
Сточная вода поступает в теплообменник, где охлаждается уже очищенной водой. Охлажденную воду направляют в кристаллизатор, куда добавляют не смешивающийся с водой хладагент (например, хладоны). Замораживание охлажденного раствора ведут при прямом контакте с хладагентом. При испарении последнего образуется суспензия льда в концентрированном рассоле, которая через промывную колонну поступает в плавитель. Пары хладагента сжимают и также подают в плавитель, где они конденсируются. Воду и жидкий хладагент разделяют в конденсаторе-плавителе. Разделение происходит ввиду разности плотности жидкостей.[ …]
Опреснение воды с применением искусственного замораживания основано на отъеме тёпла при кипении воды в вакууме ниже точки ее замерзания. При вспрыскивании соленой воды тепло, затрачиваемое на испарение воды, отнимается от н испарившейся ее части. Вследствие этого вода замерзает, образуя суспензию кристаллов пресного льда в рассоле. Эти кристаллы отделяют, обмывают пресной водой и подают в камеру для таяния, происходящего за счет тепла, ¡которое выделяется при конденсации паров воды, отсасываемых из вакуумной камеры.[ …]
Опреснение воды замораживанием – новый метод, разработка которого началась во второй половине 70-х годов. В настоящее время проводятся детальные исследования различных процессов, в результате которых выделены три типа процессов замораживания: при контакте соляной вода с теплопередаюшей поверхностью, охлаждаемой с помощью холодильной установки; при испарении охлажденной вода в вакууме; и при непосредственном контакте воды с хладагентом, не смешивающимся с водой. Основными стадиями в опреснительных установках всех трех типов являются кристаллизация-льдообразование; сепарация льда и рассола и отмывка льда от рассола; и плавление льда. В установках третьего типа добавляется процесс разделения хладагента и пресной вода.[ …]
Парообразная вода содержится в почвенном воздухе, в порах, свободных от воды. Пары воды поступают в почву из атмосферы и постоянно образуются в почве при испарении жидкой воды и льда. Они перемещаются по профилю почвы и в атмосферу с током почвенного воздуха и диффузионно в соответствии с градиентом давления пара.[ …]
Такое качество воды может быть достигнуто при многочасовом отстаивании ее в прудах (обычно не более 24 ч). Характеристика шлама, выпадающего из сточных вод глиноземного производства, приведена в табл. 6.42. Сточные воды систем гидротранспортирования шлама из отделения регенерации криолита, содержащие фтористый кальций, криолит и сульфаты, могут использоваться в оборотном цикле систем гидротранспортирования после частичного снижения содержания сульфатов. Это осуществляется по схеме, предусматривающей переохлаждение сточных вод, что возможно в зимний период в прудах с забором воды из-подо льда. При этом снижение содержания сульфатов достигает 50-60 %. Для той же цели можно использовать холодильные установки (проект Иркутского филиала ВАМИ). В районах с большим дефицитом влажности сточные воды направляются в пруды-испарители, рассчитанные на испарение жидкой фазы и накопление в пруде солей и механических примесей.[ …]
Скрытая теплота испарения и льдообразования. При переходе воды из жидкой фазы в парообразное состояние процесс испарения происходит медленно, а с повышением температуры более интенсивно. Когда упругость водяных паров становится равной внешнему давлению, вода закипает. Температура кипения химически чистой воды при нормальном давлении 1013 мб (760 мм) соответствует 100° С, при давлении 970 мб — 98,8° С, а при 1020 мб 100,2° С. При испарении и при конденсации 1 кг воды затрачивается и выделяется определенное количество тепла, называемое скрытой удельной теплотой парообразования (испарения), величина которой при 273 К равна 2,5-10® Дж/кг (597 кал/г). С повышением температуры она понижается и при 373 К равна 2,26-10е Дж/кг, т. е. 539 кал/г при 100° С. Скрытая теплота парообразования чистого льда или снега при 273 К больше, чем воды, на величину теплоты плавления 3,35 • 105 Дж/кг (677 кал/г).[ …]
Высокая теплота испарения воды и плавления льда имеет важное значение для теплового баланса Земли.[ …]
Твердая фаза воды; вещество, кристаллизующееся в гексагональной системе. Плотность Л. при 0° равна 0,917 г/см3. Теплоемкость Л. уменьшается с понижением температуры от 0,5 при 0° до 0,4 кал/г-град при —40°. Теплопроводность Л. практически не зависит от температуры и равна 1,5 кал/м-ч град. Теплота плавления Л. приблизительно равна 80 кал/г, или 73 кал/см3. Теплота испарения Л. в среднем приблизительно 700 кал/г. При температуре —1° лед переходит в воду под давлением около 130 кг/см2. С понижением температуры величина давления, необходимого для плавления льда, возрастает приблизительно на 100 атм на каждый градус. При длительных статических нагрузках и под действием собственного веса лед обладает текучестью (напр., текучесть ледников). Для мгновенных нагрузок Л. представляет упругое тело с пределом пластичности в 12 раз меньшим, чем, напр., у свинца (13 кг/см2 при невысоких температурах). Твердость Л. резко повышается с понижением температуры. При —1° она 1,5 (тверже графита), а при —40° — 4 (тверже мрамора). См. еще атмосферный лед.[ …]
Напротив, потери на испарение, игравшие решающую роль в умеренных и жарких поясах, отходят на второй план в полярных морях, где упругость насыщенного пара весьма мала, состояние воздуха близко к насыщению, а потому влажный дефицит не может достичь сколько-нибудь значительной величины. Ввиду малого значения этой составляющей мы не внесем заметных погрешностей в вычисление теплового баланса, если допустим, что скорость испарения с поверхности льда при прочих равных условиях приблизительно такова, как с поверхности воды.[ …]
Таким образом, теплота испарения воды определяется внутренней энергией минимального фрагмента кубической структуры и энергией структурной релаксации метастабильного льда VII.[ …]
Из замораживателя пары воды поступают в абсорбционный аппарат, где абсорбируются концентрированным раствором бромида лития, при этом концентрация резко понижается. Разбавленный раствор абсорбента при помощи насоса направляется через теплообменник к генератору, в котором происходит упаривание абсорбента. Дистиллят, образующийся при конденсации пара из генератора, поступает в сепаратор, где используется для промывки льда. Абсорбент, концентрация которого в растворе восстанавливается при испарении воды до исходной, охлаждается в теплообменниках и самотеком вновь переводится в абсорбер.[ …]
Моделирование структуры воды, исходя из ее подобия структуре н-парафина, проводилось по ряду термодинамических параметров последних относительно их молекулярной массы и температурной зависимости диэлектрической проницаемости. Оценка структуры воды по тепло-там испарения н-парафинов в зависимости от их молекулярной массы для углеводородов 0,-0 (рис.3.8) показывает, что для теплоты испарения воды, равной 44,04 кДж/моль молекулярная масса ГК-ассоциата составляет 175 а.е. (9,72 молекулы воды). Данный размер ГК-ассоциата превышает размер ГК-ассоциата, определенного на основании структурного моделирования воды по параметрам вязкости. Это указывает на то, что термодинамика испарения определяется не гексагональной структурой воды, а кубической структурой льда VII.[ …]
Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими потоками теплого воздуха. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.[ …]
Различие в плотности между воздухом и водой означает, что масса океана намного больше (в 270 раз), чем масса атмосферы. Масса атмосферы, приходящаяся на единицу площади, равна примерно 104 кг/м2 (10 т/м2), а так как ускорение силы тяжести порядка 10 м/с2, то вес, приходящийся на единицу площади, или давление на поверхности, составляет около Ю5 Па ззз 105 Н/м2 ез 1 бар. Большая разница в массах воздуха и воды приводит также и к большой разнице в теплоемкости. Фактически удельная теплоемкость (теплоемкость единицы массы) для воды в четыре раза больше, чем для воздуха, так что 2,5 м воды имеют ту же теплоемкость на единицу площади (107 Дж/м2К), что и весь столб атмосферы единичной площади. Эти числа получены для значений скрытой теплоты и удельных теплоемкостей, указанных в приложениях 3 и 4.) Важность скрытой теплоты можно увидеть, если принять во внимание, что интенсивность испарения в тропиках составляется около 4 мм в сутки, что соответствует изменению температуры атмосферы порядка 1 К в сутки [673].[ …]
В атмосфере переходы от пара к жидкой фазе воды чрезвычайно важны, как было показано в гл. 1. При заданной температуре Т пар и жидкая фаза могут сосуществовать в равновесии, если давление пара имеет значение е (Т), называемое давлением насыщенного пара (е%у есть значение над ровной поверхностью воды; индекс чу используется для отличия от соответствующего значения над ровной поверхностью льда). Если совершается фазовый переход, то количество тепла, необходимого для испарения жидкости единичной массы, равно Ьч Т) называется скрытой теплотой испарения. Необходимо определить только величины еч, и для одного значения температуры, так как значения при других температурах можно затем получить из законов термодинамики следующим образом.[ …]
Подобный характер температурной зависимости: излом при Т 40° С и отсутствие критического поведения, характерного для объемной воды при других температурах, а также высокая плотность и энергия связи ее поверхностной пленки (см. табл. 1.1 разд. Этим же можно объяснить изменение молекулярной массы ГК-ассоциатов воды при испарении (табл. 3.2), когда фрагментируются структуры кубического льда.[ …]
Теперь отметим, что согласно уравнению бюджета влаги (9.11) осадки Р, испарение £ и поток влаги в почву 18 (плюс источник жидкой воды при таянии льда или снега или ее потеря при замерзании) в каждой точке поверхности Земли, вообще говоря, не уравновешивают друг друга, и их алгебраическая сумма Е3 оказывается источником формирования поверхностного стока. Последний является суммой склонового и речного (руслового) стока, причем это деление зависит от масштабов используемой в расчетах пространственной сетки: при очень больших масштабах в речной сток включаются лишь самые крупные реки, а более мелкие реки и ручьи описываются не индивидуально, а лишь в среднем (т. е. как склоновый сток); наоборот, при очень мелкой сетке индивидуальному описанию (т. е. как русловой сток) доступны даже небольшие речки и ручьи.[ …]
Водохозяйственные расчеты по управлению водными ресурсами водохранилищ учитывают потери воды на дополнительное испарение, льдообразование, фильтрацию из водохранилищ в нижние бьефы гидроузлов, шлюзование судов. Для определения потерь воды на дополнительное испарение задается слой потерь на дополнительное испарение для каждого расчетного периода времени. Потери воды на льдообразование представляют собой количество льда, осевшего на берегах при зимней сработке водохранилища. Потери воды на льдообразование являются практически полностью возвратными. Лед, осевший зимой на берегах водохранилища, тает весной и увеличивает водные ресурсы.[ …]
Наиболее подробные данные об изменении климата в горах дают альпийские ледники. Накопление и таяние снега теснее связано с климатическими параметрами, чем рост деревьев, однако в климатической интерпретации изменений, наблюдающихся в ледниках, также имеются серьезные трудности [17]. Изменения баланса массы ледника вызываются изменениями в накоплении снега зимой (в том числе в выпадении снега и метелевом переносе), с одной стороны, и изменениями в расходе снега летом вследствие испарения и таяния (в том числе в продолжительности и температуре сезона таяния, условиях радиации, ветра, влажности и температуры над ледником), с другой. Поэтому размер ледника определяется местными микро- и топоклиматическими условиями, вообще говоря, не связанными четко с крупномасштабным климатом. Поскольку наиболее часто регистрируется положение языка ледника, надо помнить, что соотношение между изменениями баланса массы и размером ледника является сложным, зависящим от профиля ложа, толщины льда и свойств течения ледника [16, 17]. В тех ледниках, где не происходит летнего таяния, по кернам ледникового бурения можно определить величину долговременного накопления. Таким источником данных об изменении климата, вероятно, может стать ледниковый покров Куелкайя на высоте 5600 м в Перуанских Андах [19], но в большинстве более низких альпийских ледников влияние талых вод препятствует определению годовых слоев стратификации льда.[ …]
ТРОЙНАЯ ТОЧКА. Точка в осях координат давление — температура, в которой пересекаются кривая испарения, кривая сублимации и кривая плавления льда. При значениях температуры и давления тройной точки лед, жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии, т. е. в присутствии насыщенного водяного пара лед с возрастанием температуры переходит в воду. Координаты Т. Т.: t = 0,0075°, Е = 6,1 мб.[ …]
Сирп [2] считает, что для пивоваренного завода средней величины (без солодовни) количество сточных вод (от варочного отделения, помещения для брожения, пивных подвалов, разливочных и мойки тары) составляет 25% от общего суточного расхода воды, который равен 800 м3/сутки, а 65% воды приходятся на охлаждение, приготовление браги, образование льда и воду, теряющуюся при испарении.[ …]
Приходную часть водного баланса составляют атмосферные осадки, выпадающие на поверхность моря, пресные воды, приносимые реками, воды от таяния морского льда и, наконец, приток воды из соседнего водоема. Расходную часть водного баланса этого же объема воды составляют потери воды на испарение, на образование льда и отток воды в соседние водоемы. Для некоторых морей учитывается расход воды на просачивание через дно.[ …]
В установках, использующих методы вымораживания, концентрирование минерализованных стоков основано на том, что количество солей в кристаллах льда значительно меньше, чем в растворе, и образуется пресный лед. Вследствие этого по мере образования льда концентрация солей в растворе повышается. Концентрирование минерализованных вод можно также осуществить двумя способами: вымораживанием при испарении под вакуумом либо замораживанием с помощью специального холодильного агента.[ …]
К нетрадиционным методам увеличения располагаемых водных ресурсов относятся: • стимулирование атмосферных осадков; • использование минерализованной воды для орошения, соленой воды для различных целей в промышленности взамен пресной воды, опресненного Льда, образовавшегося в соленом водоеме; • регулирование таяния ледников; .©уменьшение испарения воды, в частности изменением состава растительного покрова на водосборной площади и другие известные методы,.позволяющие значительно сократить дефицит водных ресурсов.[ …]
Наиболее экономичным с точки зрения энергетических затрат является непосредственное вымораживание, в котором используется прямой контакт опресняемой воды с жидким холодильным агентом, таким как пропан, бутан, фреоны и др [123, 134]. Испарение хладагента происходит за счет выделяющейся скрытой теплоты образования льда. Из полученной суспензии пресные кристаллы льда выделяются, отмываются и плавятся. Этот процесс положен в основу опытной опреснительной установки производительностью 56,5 м3 пресной воды в сутки, построенной в Райтсвилл-Бич (США) [135]. Поступающая на опреснение морская вода (рис. 277) предварительно деаэрируется, фильтруется, охлаждается в теплообменнике прямым контактом с потоком углеводорода, охлажденного уходящей из системы пресной водой и рассолом, а затем поступает в кристаллизатор, где смешивается с жидким бутаном.[ …]
Система охлаждающего импульсного сжатия пара обладает преимуществом по сравнению с УРУС, так как в ней не создается высокого вакуума. В этой системе смешиваются предварительно охлажденные потоки соленой воды и охлаждающей жидкости, полученная смесь инжектируется в морозильную камеру при давлении, соответствующем температуре испарения охлаждающей жидкости —4°С. При образовании пара охлаждающей жидкости поглощается тепло; выделившиеся кристаллы льда удаляются, промываются, а пар сжимается и используется затем при плавлении промытых кристаллов, как и описано выше.[ …]
Источник
