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正文內(nèi)容

地球上水的性質(zhì)ppt課件(編輯修改稿)

2025-05-25 22:25 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 下水在一定地質(zhì)條件下,因受地球內(nèi)部熱能的影響而形成地下熱水。它通過一定的通道,例如,沿斷裂破碎帶、鉆孔等上涌,致使地?zé)嵩鰷丶壌蟠筇岣?,這種地區(qū)叫地?zé)岙惓^(qū)。具有良好的地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件的地?zé)岙惓^(qū),有可能形成大量地下熱水或天然蒸汽的地?zé)崽?。從利用熱能考慮,地下熱水按溫度分類見表 15。 相 熱水類型 熱水名稱 溫度界限(℃) 主 要 用 途 液 相 熱 水 低溫?zé)崴? 中溫?zé)崴? 高溫?zé)崴? 20— 40 40— 60 60— 100 農(nóng)用灌溉、浴療、洗滌 生活、取暖、鍋爐用水、調(diào)節(jié)灌溉水源 取暖、工業(yè)熱供水、鍋爐用水、發(fā)電 液 氣 相 過 熱 水 低溫過熱水 高溫過熱水 100 374 發(fā)電,動力 發(fā)電,動力 表 15 地下熱水溫度分類 四、水的密度 ? (一)純水的密度 ? 水溫不同,水分子的結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同。所以溫度變化直接影響水的密度變化,見表 16。 ? ① 0℃ 的冰密度為 , 0℃ 的水密度為,則水從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)密度要減小,體積增加; ? ②水的最大密度溫度是 ℃ , ℃ 時純水密度為 1;50℃ 水的密度為 。 ? ③液態(tài)水由最大密度溫度 ℃ 向低和向高變化,密度均減小;固態(tài)冰隨溫度下降密度增大。 四、水的密度 (一)純水的密度: 0℃ 的冰密度為 ; 0℃ 的水密度為 ; ℃ 時純水密度為 1 g/cm3; 50℃ 水的密度為 。 (二)海水的密度: 指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì),其單位為克 /立方厘米。用符號來 表示。 ?)( Pstf ????(二)海水的密度 ? 海水密度是指單位體積海水的質(zhì)量,以 ρ 表示 ,其單位為g/cm3。但是習(xí)慣上使用的密度是指海水的比重,即指在一個大氣壓力條件下,海水的密度與水溫 ℃ 時蒸餾水密度之比。因此在數(shù)值上密度和比重是相等的。海水的密度狀況,是決定海流運(yùn)動的最重要因子之一。 海水的密度,是鹽度、水溫和壓力的函數(shù)。因此,海水密度可用產(chǎn) s,t,p來表示。 ?在現(xiàn)場溫度、鹽度和壓力條件下所測定的海水密度,稱為 現(xiàn)場密度或當(dāng)場密度。 當(dāng)大氣壓等于零時的密度,稱為條件密度,用 s,t,0表示。 在正常大氣壓下 (一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力 )下,于大洋表面測得的海水密度稱為條件密度,在大洋表面以下某一深度處測得的海水密度,稱為現(xiàn)場密度, ?影響海水密度的因素 海水的密度是水溫、鹽度與壓力的函數(shù)。 (1)海水的密度隨鹽度值的增加而增大,與鹽度成線性正相關(guān); (2)海水具有一定的可壓縮性,則壓力加大,海水密度增加,即與壓力成正相關(guān); (3)海水的密度隨溫度的變化比較復(fù)雜。 我們知道,純水在 4 ℃ ( ℃ )密度最大,而海水最大密度溫度是個變值,隨鹽度值增加而降低。一般來講,海水的最大密度溫度低于 0 ℃ 。因此,一般地,隨海水溫度的降低,海水的密度是增加的。 全球而論,由于水溫變幅大,由 2 ℃ 30 ℃ ,而鹽度變幅小,一般在 2- 3,因此水溫是影響海水密度的主導(dǎo)因素。由此可得出海水密度的分布規(guī)律。 海水密度的分布規(guī)律 (1)水平分布 表層海水密度從熱赤道海區(qū) 隨緯度的增高而增大,等密度線大致與緯線平行。赤道 海 區(qū)由于溫度很高,降水多,鹽度較低,因而表面海水的密度很小,約 ( 23)。亞熱帶海區(qū)鹽度雖然很高,但那里的溫度也很高,所以密度仍然不大,一般在 ( 24)。極地海區(qū)由于溫度很低,降水少,所以密度最大。在三大洋的南極海區(qū),密度均很大,可達(dá) ( 27)以上。 (2)垂直分布 在垂直方向上,海水的結(jié)構(gòu)總是穩(wěn)定的, 隨深度增加,水溫降低,壓力加大,海水 密度 由表層 向 深層遞增。在南北緯 20176。 之間 100m左右水層內(nèi),密度最小,并且在 50米以內(nèi)垂直梯度極小,幾乎沒有變化; 50100米深度上,密度垂直梯度最大,出現(xiàn)密度的突變層(躍層)。它對聲波有折射作用,潛艇在其下面航行或停留,不易被上部偵測發(fā)現(xiàn),故有液體海底之稱。約從 1500m開始,密度垂直梯度很?。辉谏顚哟笥?3000m,密度幾乎不隨深度而變化。 五、水色與透明度 ?(一)水色 ? 所謂水色,是指自海面及海水中發(fā)出于海面外的光的顏色,是海水質(zhì)點(diǎn)及懸浮物質(zhì)對太陽光的選擇性吸收和散射作用的綜合結(jié)果。它并不是太陽光線透人海水中的光的顏色,也不是日常所說的海水的顏色。它取決于海水的光學(xué)性質(zhì)和光線的強(qiáng)弱,以及海水中懸浮質(zhì)和浮游生物的顏色,也與天空狀況和海底的底質(zhì)有關(guān)。 ? 到達(dá)海面的太陽光線,一部分被海面反射,另一部分則折射進(jìn)入海水之中。進(jìn)入海水中的光線,一部分被海水質(zhì)點(diǎn)和懸浮物質(zhì)所吸收,一部分被散射。而海水對太陽光的吸收和散射均具有選擇性,對可見光中的紅、橙、黃光易被吸收而增溫,而藍(lán)、綠、青光散射最強(qiáng),故海水多呈蔚藍(lán)色、綠色。但沿岸海區(qū),渾濁度大,水色低,多呈黃色和棕色。 ? 水色常用水色計測定。水色計由 21種顏色組成,由深藍(lán)到黃綠直到褐色,并以號碼 l- 21代表水色。號碼越小,水色越高;號碼越大,水色越低。 (二) 海水的透明度 ? 海水的透明度,是表示海水透明程度的物理量,即海水的能見度。也是指海水清澈的程度。它表示水體透光的能力,但不是光線所能達(dá)到的絕對深度。海水透明度取決于光線強(qiáng)弱和水中懸浮物質(zhì)和浮游生物的多少。光線強(qiáng),透明度大,反之則小。水色越高,透明度越大;水色越低,透明度越小。 ? 透明度的測定:用一個直徑 30cm的白色圓盤(透明度板),垂直放到海水中,直到肉眼隱約可見圓盤為止,這時的深度,則為透明度。 ? 世界大洋以大西洋中部的馬尾藻海透明度最大,達(dá) 。其原因是:馬尾藻海處在亞熱帶海區(qū)的大洋中部,受大陸影響小,是一個海水下沉區(qū)域,表層海水缺乏營養(yǎng)鹽分,浮游生物極少,因而顏色最藍(lán),透明度最大。 ? 沿岸海區(qū)尤其大河口海區(qū),海水透明度和水色低。我國南海透明度為 20- 30m,黃海只有 3- 15m。 第二節(jié) 地球上水的化學(xué)性質(zhì) 167。 地球上水的化學(xué)性質(zhì) ? 一、天然水的化學(xué)成分 ? 天然水經(jīng)常與大氣、土壤、巖石及生物體接觸,在運(yùn)動過程中,把大氣、土壤、巖石中的許多物質(zhì)溶解或挾持,使其共同參與了水分循環(huán),成為一個極其復(fù)雜的體系。目前天然水體中已發(fā)現(xiàn) 80多種元素。天然水中各種物質(zhì)按性質(zhì)通常分為三大類: ? 1)懸浮物質(zhì)( Φ> 100毫微米(納米)= 10- 7米) ? 粒徑 Φ大于 100納米( 107米)的物質(zhì)顆粒,在水中呈懸浮狀態(tài),例如泥沙、粘土、藻類、細(xì)菌等不溶物質(zhì)。懸浮物的存在使天然水有顏色、變渾濁或產(chǎn)生異味。有的細(xì)菌可致病。 ? 2)膠體物質(zhì)(粒徑 Φ為 1- 100納米) ? 粒徑為 100— 1納米( 107米)的多分子聚合體,為水中的膠體物質(zhì)。其中無機(jī)膠體主要是次生粘土礦物和各種含水氧化物。有機(jī)膠體主要是腐殖酸。 ? 3)溶解物質(zhì) ? 粒徑小于 1納米( 107米)的物質(zhì),在水中成分子或離子的溶解狀態(tài),包括各種鹽類、氣體和某些有機(jī)化合物。 ? 天然水中形成各種鹽類的主要離子是 K+、Na+、 Ca2+、 Mg2+四種陽離子 還有 Fe、 Mn、 Cu、 F、 Ni、 P、 I等重金屬、稀有金屬、鹵素和放射性元素等微量元素;水中溶解的氣體有 OCO N2,特殊條件下也有 H2S、 CH4等。總之,無論哪種天然水,八種主要離子的含量都占溶解質(zhì)總量的95— 99%以上。 單位體積天然水中各種元素的離子、分子與化合物的總量或烘干后殘余物的重量稱為礦化度。 各種溶解質(zhì)在天然水中的累積和轉(zhuǎn)化,是天然水的礦化過程。 二、天然水的礦化過程 ? 地殼中含有 87種化學(xué)元素,目前在天然水中基本都已發(fā)現(xiàn)。這些元素在天然水中的含量與巖石圈的平均組成(克拉克值)相差很大。多種化合物溶于水,又隨著水文循環(huán)一起遷移,經(jīng)歷著不同環(huán)境,其數(shù)量、組成及存在形態(tài)都在不斷變化。這個過程受到兩方面因素的制約: 一 是元素和化合物的物理化學(xué)性質(zhì),尤其是它們的水遷移性;二 是各種環(huán)境因素,如天然水的酸堿性質(zhì)、氧化還原狀況、有機(jī)質(zhì)的數(shù)量與組成,以及各種自然環(huán)境條件等。 天然水的主要礦化作用如下: 溶解溶濾作用 ?嚴(yán)格地講,溶解與溶濾是兩個不同概念。溶解是巖石、礦物全部溶于水中;而溶濾是部分物質(zhì)溶于水中,即有選擇性的溶解。 ?溶濾溶解作用是最基本的礦化作用。 ?產(chǎn)生地區(qū):分布廣泛,尤其易溶巖分布地區(qū)。 ?作用結(jié)果:改變天然水的成分,化學(xué)成分復(fù)雜化,礦化度升高。 陽離子交替吸附作用 ?當(dāng)天然水與巖石、土壤顆粒相互作用時,水中的離子與巖石、土壤表面吸附的離子之間,常常發(fā)生相互置換,從而引起天然水成分及其礦化度的變化,這種作用稱為陽離子交替吸附作用。 ?其作用特點(diǎn)::①離子交換是可逆反應(yīng),處于動態(tài)平衡;②離子交換以當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行,即離子間交換以離子價為依據(jù)作等價交換;③離子交換遵守質(zhì)量作用定律。 ?巖、土吸附能力強(qiáng)弱與其比表面各大小相對應(yīng)。顆粒越細(xì)小,比表面積越大,則其吸附能力越強(qiáng);水中離子濃度越大,越易被吸附;離子價越高,越易被吸附。 ? 膠體吸附的飽和容量稱為吸附容量。以 100克膠體中吸附離子的摩爾數(shù)來表示。常見的粘土礦物,例如蒙脫石、伊利石、高嶺石吸附容量分別為 80、 30, 10摩爾 /100克。腐殖質(zhì)膠體的吸附容量可達(dá) 350摩爾 /100克。 ? 膠體對各種陽離子的吸附能力不同,并有如下順序: ? H+> Fe3+> Al3+> Ba2+> Ca2+> Mg2+> K+> NH 4+> Na+>Li+ ? 特別是在地下水和海水中,陽離子交替作用廣泛存在。常見到礦物初期地下水中的 Ca2+與膠體上面吸附的 Na+交替,使硬度較大的 HCO3Ca型水變?yōu)橛捕容^小的 HCO3Na型水。 ? Ca2+的吸附能力大于 Na+ ,則 Ca2+易于交替吸附在巖土表面的 Na+ 。當(dāng)土壤中由于吸附 Na+過多,使土質(zhì)變壞時,可撒些石灰, Ca2+交替吸附 Na+ ,從而改變土質(zhì)。 ? 盡管在地殼平均組成中,鉀和鈉的豐度很接近,而且鉀鹽的溶解度普通高于鈉鹽,但由于膠體吸附 K+的能力大于 Na+,并且植物普遍吸收 K+,合成有機(jī)質(zhì)。所以天然水中鉀的含量遠(yuǎn)小于鈉的含量。 氧化作用 ? 天然水中的氧化作用,包括使圍巖的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。 ? 黃鐵礦是巖石中常見的硫化物,含氧的水滲入地下,使黃鐵礦氧化。 ?2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4 ?12FeSO4+3O2+6H2O=4Fe(SO4)3+2Fe2O33H2O ? 游離的硫酸進(jìn)而侵入圍巖中的 CaCO3。 ? CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+2H2O ? 硫化礦物的氧化是地下水中富集硫酸鹽的重要途徑。 ? 硫化作用結(jié)果:使 SO42- 增多。 ? 產(chǎn)生地區(qū):在硫化礦床附近和富含黃鐵礦的煤田地區(qū),在礦坑和風(fēng)化殼中往往形成含大量硫酸鹽( 10— 15克 /升)的酸性水。而在深層承壓水中,因含氧不足,就不會出現(xiàn)這種情況。 還原作用和脫硫酸作用 ?在還原環(huán)境里,天然水若與含有機(jī)物的圍巖(油泥、石油等)接觸,或受到過量的有機(jī)物污染,碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。如: ?CH4+CaSO4=CaS+CO2↑+2H2O ?硫化物與 CO H
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