Teplota mrazu sladkej a morskej vody. Fyzikálne vlastnosti morskej vody. Zmrazovanie slanej vody: Video

Mladých prírodovedcov vždy prenasledujú zdanlivo jednoduché otázky. Pri akej teplote zvyčajne zamrzne morská voda? Každý vie, že nula stupňov nestačí na to, aby sa z morskej hladiny stalo dobré klzisko. Ale pri akej teplote sa to deje?

Z čoho pozostáva morská voda?

Ako sa obsah morí líši od sladkej vody? Rozdiel nie je taký veľký, ale stále:

Oveľa viac soli.
Prevládajú horčíkové a sodné soli.
Hustota sa mierne líši, v rámci niekoľkých percent.
V hĺbke sa môže tvoriť sírovodík.

Hlavnou zložkou morskej vody, nech to znie akokoľvek predvídateľne, je voda. Ale na rozdiel od vody riek a jazier, to obsahuje veľké množstvo chloridov sodných a horečnatých.

Slanosť sa odhaduje na 3,5 ppm, ale aby to bolo jasnejšie – na 3,5 tisícin percenta z celkového zloženia.

A aj tento, nie práve najpôsobivejší údaj, dodáva vode nielen špecifickú chuť, ale robí ju aj nevhodnou na pitie. Neexistujú žiadne absolútne kontraindikácie, morská voda nie je jed ani toxická látka a z pár dúškov sa nič zlé nestane. O dôsledkoch bude možné hovoriť, ak osoba aspoň počas dňa. Zloženie morskej vody tiež zahŕňa:

Fluór.
bróm.
Vápnik.
Draslík.
Chlór.
Sulfáty.
Zlato.

Je pravda, že percento všetkých týchto prvkov je oveľa menšie ako soli.

Prečo nemôžete piť morskú vodu?

Tejto témy sme sa už v krátkosti dotkli, pozrime sa na ňu trochu podrobnejšie. Spolu s morskou vodou sa do tela dostávajú dva ióny – horčík a sodík.

Sodík	magnézium
Podieľa sa na udržiavaní rovnováhy voda-soľ, jeden z hlavných iónov spolu s draslíkom.	Hlavný účinok je na centrálny nervový systém.
S rastúcim množstvom Na V krvi tekutina opúšťa bunky.	Z tela sa vylučuje veľmi pomaly.
Všetky biologické a biochemické procesy sú narušené.	Nadbytok v tele vedie k hnačke, zhoršujúcej sa dehydratácii.
Ľudské obličky nie sú schopné vyrovnať sa s takým množstvom soli v tele.	Je možný rozvoj nervových porúch a nedostatočný stav.

Nedá sa povedať, že človek nepotrebuje všetky tieto látky, ale potrebuje vždy zapadnúť do určitého rámca. Po vypití niekoľkých litrov tejto vody prekročíte ich hranice.

Naliehavá potreba pitnej morskej vody však dnes môže vzniknúť len medzi obeťami stroskotaní lodí.

Čo určuje slanosť morskej vody?

Vidieť trochu vyššie číslo 3,5 ppm , možno si myslíte, že toto je konštanta pre akúkoľvek morskú vodu na našej planéte. Ale nie je to také jednoduché; slanosť závisí od regiónu. Stáva sa, že čím severnejšie sa región nachádza, tým je táto hodnota väčšia.

Naopak, juh sa môže pochváliť nie až tak slanými morami a oceánmi. Samozrejme, všetky pravidlá majú svoje výnimky. Hladiny soli v moriach sú zvyčajne o niečo nižšie ako v oceánoch.

Aký by mohol byť dôvod geografického rozdelenia? Nie je to známe, výskumníci to považujú za samozrejmosť, to je všetko. Odpoveď možno treba hľadať v skorších obdobiach vývoja našej planéty. Nie v čase, keď život začal – oveľa skôr.

Už vieme, že slanosť vody závisí od prítomnosti:

Chloridy horečnaté.
Chloridy sodné.
Iné soli.

Je možné, že v niektorých oblastiach zemskej kôry boli ložiská týchto látok o niečo väčšie ako v susedných regiónoch. Na druhej strane morské prúdy nikto nezrušil, skôr či neskôr sa musela všeobecná hladina vyrovnať.

Takže s najväčšou pravdepodobnosťou je malý rozdiel spôsobený klimatickými charakteristikami našej planéty. Nie najnepodložený názor, ak si spomeniete na mrazy a beriete do úvahy aké konkrétne Voda s vysokým obsahom soli zamŕza pomalšie.

Odsoľovanie morskej vody.

Každý aspoň trochu počul o odsoľovaní, niektorí si teraz pamätajú aj film „Vodný svet“. Aké reálne je nainštalovať jeden takýto prenosný odsoľovací stroj do každej domácnosti a navždy zabudnúť na problém pitnej vody pre ľudstvo? Stále fantázia, nie skutočná realita.

Je to všetko o vynaloženej energii, pretože na efektívnu prevádzku je potrebný obrovský výkon, nie menej ako jadrový reaktor. Na tomto princípe funguje odsoľovacie zariadenie v Kazachstane. Nápad prezentovali aj na Kryme, ale výkon sevastopolského reaktora na takéto objemy nestačil.

Pred polstoročím, pred početnými jadrovými katastrofami, bolo ešte možné predpokladať, že do každého domu vnikne mierový atóm. Dokonca bol aj taký slogan. Už teraz je však jasné, že jadrové mikroreaktory sa nepoužívajú:

V domácich spotrebičoch.
V priemyselných podnikoch.
V dizajne automobilov a lietadiel.
A všeobecne v rámci mestských hraníc.

Neočakávané v budúcom storočí. Veda môže urobiť ďalší skok a prekvapiť nás, ale zatiaľ sú to všetko len fantázie a nádeje neopatrných romantikov.

Pri akej teplote môže morská voda zamrznúť?

Ale hlavná otázka ešte nebola zodpovedaná. Už sme sa dozvedeli, že soľ spomaľuje zamŕzanie vody a more sa pokrýva ľadovou kôrou nie pri nule, ale pri mínusových teplotách. Ale ako hlboko by mali hodnoty teplomera ísť pod nulu, aby obyvatelia pobrežných oblastí nepočuli obvyklý zvuk príboja, keď opúšťajú svoje domovy?

Na určenie tejto hodnoty existuje špeciálny vzorec, zložitý a zrozumiteľný len pre odborníkov. Závisí to od hlavného ukazovateľa - úroveň salinity. Ale keďže máme priemernú hodnotu tohto ukazovateľa, vieme nájsť aj priemernú teplotu mrazu? Áno samozrejme.

Ak nepotrebujete počítať všetko na stotiny pre konkrétny región, pamätajte, že teplota je -1,91 stupňov.

Môže sa zdať, že rozdiel nie je až taký veľký, len dva stupne. Ale pri sezónnych výkyvoch teplôt to môže hrať obrovskú úlohu, keď teplomer neklesne pod 0. Ak by bolo len o 2 stupne chladnejšie, obyvatelia Afriky alebo Južnej Ameriky by pri pobreží videli ľad, ale bohužiaľ. Nemyslíme si však, že ich takáto strata veľmi mrzí.

Pár slov o svetových oceánoch.

A čo oceány, zásoby sladkej vody a úrovne znečistenia? Skúsme zistiť:

Oceány stále stoja, nič sa im nestalo. V posledných desaťročiach hladina vody stúpa. Možno je to cyklický jav, alebo sa ľadovce skutočne topia.
Sladkej vody je tiež viac než dosť; na paniku je príliš skoro. Ak dôjde k ďalšiemu celosvetovému konfliktu, tentoraz s použitím jadrových zbraní, možno sa budeme, podobne ako v „Mad Max“ modliť za záchranu vlhkosti.
Tento posledný bod je medzi ochranármi veľmi obľúbený. A získať sponzorstvo nie je také ťažké; konkurenti budú vždy platiť za čierne PR, najmä pokiaľ ide o ropné spoločnosti. Ale sú to oni, ktorí spôsobujú hlavné škody vodám morí a oceánov. Nie vždy je možné kontrolovať produkciu ropy a núdzové situácie a následky sú zakaždým katastrofálne.

Svetové oceány však majú oproti ľudstvu jednu výhodu. Neustále sa aktualizuje a jeho skutočné samočistiace schopnosti je veľmi ťažké posúdiť. S najväčšou pravdepodobnosťou bude schopný prežiť ľudskú civilizáciu a vidieť jej úpadok v úplne prijateľnom stave. Potom bude mať voda miliardy rokov na to, aby sa očistila od všetkých „darov“.

Je dokonca ťažké si predstaviť, kto potrebuje vedieť, pri akej teplote morská voda zamrzne. Všeobecný vzdelávací fakt, ale kto ho bude v praxi skutočne potrebovať, je otázka.

Video experiment: mrazenie morskej vody

V tabuľke sú uvedené termofyzikálne vlastnosti roztoku chloridu vápenatého CaCl 2 v závislosti od teploty a koncentrácie soli: špecifické teplo roztoku, tepelná vodivosť, viskozita vodných roztokov, ich tepelná difuzivita a Prandtlovo číslo. Koncentrácia soli CaCl2 v roztoku je od 9,4 do 29,9 %. Teplota, pri ktorej sa vlastnosti udávajú, je určená obsahom soli v roztoku a pohybuje sa od -55 do 20°C.

Chlorid vápenatý CaCl 2 nesmie zamrznúť na teplotu mínus 55 °C. Na dosiahnutie tohto efektu musí byť koncentrácia soli v roztoku 29,9% a jeho hustota bude 1286 kg/m3.

So zvyšujúcou sa koncentráciou soli v roztoku rastie nielen jej hustota, ale aj také termofyzikálne vlastnosti, ako je dynamická a kinematická viskozita vodných roztokov, ako aj Prandtlovo číslo. Napríklad, dynamická viskozita roztoku CaCl2 s koncentráciou soli 9,4 % pri teplote 20 °C sa rovná 0,001236 Pa s a keď sa koncentrácia chloridu vápenatého v roztoku zvýši na 30 %, jeho dynamická viskozita sa zvýši na hodnotu 0,003511 Pa s.

Treba poznamenať, že viskozitu vodných roztokov tejto soli najviac ovplyvňuje teplota. Keď sa roztok chloridu vápenatého ochladí z 20 na -55 °C, jeho dynamická viskozita sa môže zvýšiť 18-krát a jeho kinematická viskozita 25-krát.

Uvádzajú sa nasledujúce termofyzikálne vlastnosti roztoku CaCl 2:

, kg/m3;
teplota mrazu °C;
dynamická viskozita vodných roztokov, Pa s;
Prandtlovo číslo.

Hustota roztoku chloridu vápenatého CaCl 2 v závislosti od teploty

V tabuľke sú uvedené hodnoty hustoty roztoku chloridu vápenatého CaCl 2 rôznych koncentrácií v závislosti od teploty.
Koncentrácia chloridu vápenatého CaCl2 v roztoku je od 15 do 30 % pri teplote od -30 do 15 °C. Hustota vodného roztoku chloridu vápenatého sa zvyšuje so znižovaním teploty roztoku a zvyšovaním koncentrácie soli v ňom.

Tepelná vodivosť roztoku CaCl 2 v závislosti od teploty

V tabuľke sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti roztoku chloridu vápenatého CaCl 2 rôznych koncentrácií pri negatívnych teplotách.
Koncentrácia soli CaCl2 v roztoku je od 0,1 do 37,3 % pri teplote od -20 do 0 °C. Keď sa koncentrácia soli v roztoku zvyšuje, jeho tepelná vodivosť klesá.

Tepelná kapacita roztoku CaCl2 pri 0 °C

Tabuľka ukazuje hmotnostnú tepelnú kapacitu roztoku chloridu vápenatého CaCl2 rôznych koncentrácií pri 0 °C. Koncentrácia soli CaCl2 v roztoku je od 0,1 do 37,3 %. Treba poznamenať, že so zvyšujúcou sa koncentráciou soli v roztoku sa jeho tepelná kapacita znižuje.

Teplota tuhnutia roztokov solí NaCl a CaCl2

V tabuľke je uvedená teplota tuhnutia roztokov solí chloridu sodného NaCl a vápenatého CaCl 2 v závislosti od koncentrácie soli. Koncentrácia soli v roztoku je od 0,1 do 37,3 %. Bod tuhnutia soľného roztoku je určený koncentráciou soli v roztoku a pre chlorid sodný môže NaCl dosiahnuť hodnotu mínus 21,2 °C pre eutektický roztok.

Treba poznamenať, že roztok chloridu sodného nesmie zamrznúť na teplotu mínus 21,2 °C a roztok chloridu vápenatého nemrzne pri teplotách do mínus 55 °C.

Hustota roztoku NaCl v závislosti od teploty

V tabuľke sú uvedené hodnoty hustoty roztoku chloridu sodného NaCl rôznych koncentrácií v závislosti od teploty.
Koncentrácia soli NaCl v roztoku je od 10 do 25 %. Hodnoty hustoty roztoku sú uvedené pri teplotách od -15 do 15 °C.

Tepelná vodivosť roztoku NaCl v závislosti od teploty

V tabuľke sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti roztoku chloridu sodného NaCl rôznych koncentrácií pri negatívnych teplotách.
Koncentrácia soli NaCl v roztoku je od 0,1 do 26,3 % pri teplote od -15 do 0 °C. Tabuľka ukazuje, že tepelná vodivosť vodného roztoku chloridu sodného klesá so zvyšujúcou sa koncentráciou soli v roztoku.

Špecifická tepelná kapacita roztoku NaCl pri 0°C

Tabuľka ukazuje hmotnostnú špecifickú tepelnú kapacitu vodného roztoku chloridu sodného NaCl rôznych koncentrácií pri 0 °C. Koncentrácia soli NaCl v roztoku je od 0,1 do 26,3 %. Tabuľka ukazuje, že so zvyšujúcou sa koncentráciou soli v roztoku klesá jeho tepelná kapacita.

Termofyzikálne vlastnosti roztoku NaCl

V tabuľke sú uvedené termofyzikálne vlastnosti roztoku chloridu sodného NaCl v závislosti od teploty a koncentrácie soli. Koncentrácia chloridu sodného NaCl v roztoku je od 7 do 23,1 %. Treba poznamenať, že keď sa vodný roztok chloridu sodného ochladí, jeho špecifická tepelná kapacita sa mierne zmení, tepelná vodivosť sa zníži a viskozita roztoku sa zvýši.

Uvádzajú sa nasledujúce termofyzikálne vlastnosti roztoku NaCl:

hustota roztoku, kg/m3;
teplota mrazu °C;
merná (hmotnostná) tepelná kapacita, kJ/(kg deg);
súčiniteľ tepelnej vodivosti, W/(m deg);
dynamická viskozita roztoku, Pa s;
kinematická viskozita roztoku, m 2 /s;
koeficient tepelnej difúznosti, m 2 /s;
Prandtlovo číslo.

Hustota roztokov chloridu sodného NaCl a vápenatého CaCl 2 v závislosti od koncentrácie pri 15°C

V tabuľke sú uvedené hodnoty hustoty roztokov chloridu sodného NaCl a vápnika CaCl2 v závislosti od koncentrácie. Koncentrácia soli NaCl v roztoku je od 0,1 do 26,3 % pri teplote roztoku 15 °C. Koncentrácia chloridu vápenatého CaCl2 v roztoku sa pohybuje od 0,1 do 37,3 % pri teplote 15 °C. Hustota roztokov chloridu sodného a vápenatého sa zvyšuje so zvyšujúcim sa obsahom soli.

Koeficient objemovej expanzie roztokov chloridu sodného NaCl a vápnika CaCl 2

V tabuľke sú uvedené hodnoty priemerného koeficientu objemovej rozťažnosti vodných roztokov chloridu sodného NaCl a vápnika CaCl2 v závislosti od koncentrácie a teploty.
Koeficient objemovej expanzie roztoku soli NaCl sa udáva pri teplote od -20 do 20 °C.
Koeficient objemovej expanzie roztoku chloridu CaCl2 sa uvádza pri teplotách od -30 do 20 °C.

Zdroje:

Danilova G.N. et al. Zbierka problémov o procesoch prenosu tepla v potravinárskom a chladiarenskom priemysle. M.: Potravinársky priemysel, 1976. - 240 s.

3.2. MORSKÝ ĽAD

Všetky naše moria, až na vzácne výnimky, sú v zime pokryté ľadom rôznej hrúbky. V tomto ohľade sa plavba v jednej časti mora v chladnej polovici roka sťažuje, zatiaľ čo v inej sa zastaví a dá sa vykonávať len pomocou ľadoborcov. Zamrznutie morí tak narúša normálnu prevádzku flotily a prístavov. Pre kvalifikovanejšiu prevádzku flotily, prístavov a pobrežných štruktúr sú preto potrebné určité znalosti fyzikálnych vlastností morského ľadu.

Morská voda, na rozdiel od sladkej vody, nemá špecifický bod tuhnutia. Teplota, pri ktorej sa začnú tvoriť ľadové kryštály (ľadové ihličky), závisí od slanosti morskej vody S. Experimentálne sa zistilo, že teplotu tuhnutia morskej vody možno určiť (vypočítať) pomocou vzorca: t3 = -0,0545S. Pri slanosti 24,7% sa bod mrazu rovná teplote najvyššej hustoty morskej vody (-1,33°C). Táto okolnosť (vlastnosť morskej vody) umožnila rozdeliť morskú vodu do dvoch skupín podľa stupňa slanosti. Voda so slanosťou menšou ako 24,7 % sa nazýva brakická a po ochladení dosiahne najskôr teplotu najvyššej hustoty a potom zamrzne, t.j. sa správa ako sladká voda, ktorá má teplotu najvyššej hustoty 4°C. Voda so slanosťou vyššou ako 24,7°/00 sa nazýva morská voda.

Teplota pri najväčšej hustote je pod bodom mrazu. To vedie k výskytu konvekčného miešania, ktoré odďaľuje zamŕzanie morskej vody. Zamŕzanie sa spomaľuje aj v dôsledku salinizácie povrchovej vrstvy vody, ktorá sa pozoruje pri výskyte ľadu, pretože pri zamrznutí vody zostáva v ľade iba časť solí rozpustených v nej, zatiaľ čo značná časť zostáva vo vode , čím sa zvyšuje jej slanosť, a teda aj hustota povrchovej vrstvy vody, čím sa znižuje bod tuhnutia. V priemere je slanosť morského ľadu štyrikrát menšia ako slanosť vody.

Ako vzniká ľad v morskej vode so slanosťou 35°/00 a bodom mrazu -1,91° C? Po ochladení povrchovej vrstvy vody na teplotu uvedenú vyššie sa jej hustota zvýši a voda bude klesať a teplejšia voda zo spodnej vrstvy stúpa nahor. Miešanie bude pokračovať, kým teplota celej masy vody v hornej aktívnej vrstve neklesne na -1,91 °C. Potom, po určitom podchladení vody pod bod mrazu, sa na povrchu začnú objavovať ľadové kryštály (ľadové ihličky). povrch.

Vytvárajú sa ľadové ihly nielen na hladine mora, ale v celej hrúbke zmiešanej vrstvy. Postupne ľadové ihly zmrznú a na hladine mora sa vytvoria ľadové škvrny, ktoré vzhľadom pripomínajú zamrznutú vodu. salo. Vo farbe sa veľmi nelíši od vody.

Keď sneh padá na hladinu mora, proces tvorby ľadu sa zrýchľuje, pretože povrchová vrstva je odsoľovaná a ochladzovaná, navyše sa do vody zavádzajú hotové kryštalizačné jadrá (snehové vločky). Ak je teplota vody pod 0°C, tak sa sneh neroztopí, ale vytvorí viskózna kašovitá hmota tzv. zasnežený. Pod vplyvom vetra a vĺn sa bravčová masť a sneh zrážajú na biele kúsky tzv kal. Ďalším zhutňovaním a zmrazovaním počiatočných typov ľadu (ľadové ihličie, tuk, kaša, snehová kaša) sa na morskej hladine vytvorí tenká, elastická ľadová kôra, ktorá sa vo vlne ľahko ohýba a pri stlačení vytvára zubaté vrstvy tzv. Nilas. Nilas má matný povrch a hrúbku do 10 cm a delí sa na tmavé (do 5 cm) a svetlé (5-10 cm) nily.

Ak je povrchová vrstva mora vysoko odsolená, tak pri ďalšom ochladzovaní vody a pokojnom stave mora následkom priameho zamrznutia alebo z ľadového tuku je povrch mora pokrytý tenkou lesklou kôrou tzv. fľaša. Fľaša je priehľadná, ako sklo, ľahko sa rozbije vetrom alebo vlnami, jej hrúbka je do 5 cm.

Na ľahkej vlne ľadového tuku, kaše alebo snehu, ako aj v dôsledku rozbitia fľaše a nilas pri veľkom napučaní, tzv. ľadová palacinka. Má prevažne okrúhly tvar s priemerom od 30 cm do 3 ma hrúbkou do približne 10 cm, s vyvýšenými okrajmi v dôsledku vzájomného nárazu ľadových krýh.

Vo väčšine prípadov sa tvorba ľadu začína pri pobreží objavením sa brehov (ich šírka je 100 - 200 m od pobrežia), ktoré sa postupne šíria do mora rýchly ľad Pramene a rýchly ľad označujú pevný ľad, to znamená ľad, ktorý sa tvorí a zostáva nehybný pozdĺž pobrežia, kde je pripevnený k brehu, ľadovej stene alebo ľadovej bariére.

Horný povrch mladého ľadu je vo väčšine prípadov hladký alebo mierne zvlnený, spodný je naopak veľmi nerovný a v niektorých prípadoch (pri absencii prúdov) vyzerá ako štetec ľadových kryštálikov. Počas zimy sa hrúbka mladého ľadu postupne zväčšuje, jeho povrch je pokrytý snehom a farba vplyvom stekania soľanky z neho sa mení zo sivej na bielu. Mladý ľad o hrúbke 10-15 cm je tzv sivá a hrúbkou 15-30 cm - šedo-biely. S ďalším zvyšovaním hrúbky ľadu sa ľad stáva bielym. Morský ľad, ktorý trvá jednu zimu a má hrúbku 30 cm až 2 m, sa zvyčajne nazýva biely. ľad prvého ročníka, ktorý sa delí na tenký(hrúbka od 30 do 70 cm), priemer(od 70 do 120 cm) a hustý(viac ako 120 cm).

V oblastiach Svetového oceánu, kde sa ľad cez leto nestihne roztopiť a od začiatku ďalšej zimy začína opäť rásť a do konca druhej zimy sa jeho hrúbka zväčšuje a je už viac ako 2 m. sa volá dvojročný ľad. Ľad, ktorý existuje už viac ako dva roky nazývaná trvalka, jej hrúbka je viac ako 3 m. Má zelenomodrú farbu, s veľkou prímesou snehu a vzduchových bublín má belavú farbu, sklovitý vzhľad. V priebehu času získa odsolený a stlačený viacročný ľad modrú farbu. Na základe ich pohyblivosti sa morský ľad delí na ľad stacionárny (rýchly ľad) a driftujúci ľad.

Unášaný ľad sa delí na: palacinkový ľad, ľadové polia, ľadová drť(kus morského ľadu s priemerom menším ako 20 m), strúhaný ľad(rozbitý ľad s priemerom menším ako 2 m), nie takto(veľká homoľa alebo skupina homolí zmrznutých do výšky 5 m nad morom), mrazivý(kúsky ľadu zamrznuté v ľadovom poli), ľadová kaša(nahromadenie unášaného ľadu pozostávajúceho z úlomkov iných foriem ľadu s priemerom nie väčším ako 2 m). Ľadové polia sa zase v závislosti od ich horizontálnych rozmerov delia na:

Obrovské ľadové polia s priemerom viac ako 10 km;

Rozsiahle ľadové polia s priemerom od 2 do 10 km;

Veľké ľadové polia s priemerom od 500 do 2000 m;

Úlomky ľadových polí s priemerom od 100 do 500 m;

Hrubý ľad s priemerom od 20 do 100 m.

Veľmi dôležitou charakteristikou lodnej dopravy je koncentrácia unášaného ľadu. Koncentráciou sa rozumie pomer plochy skutočne pokrytej morskej hladiny ľadom k celkovej ploche morskej hladiny, na ktorej sa nachádza unášaný ľad, vyjadrený v desatinách.

V ZSSR bola prijatá 10-bodová stupnica koncentrácie ľadu (1 bod zodpovedá 10% plochy pokrytej ľadom), v niektorých zahraničných krajinách (Kanada, USA) je 8-bodová.

Z hľadiska koncentrácie je driftujúci ľad charakterizovaný takto:

1. Stlačený unášaný ľad. Unášaný ľad s koncentráciou 10/10 (8/8) a bez viditeľnosti vody.

2. Mrazený tuhý ľad. Unášaný ľad s koncentráciou 10/10 (8/8) a ľadové kryhy zmrznuté spolu.

3. Veľmi kompaktný ľad. Unášaný ľad, ktorého koncentrácia je väčšia ako 9/10, ale menšia ako 10/10 (od 7/8 do 8/8).

4. Pevný ľad. Unášaný ľad s koncentráciou 7/10 až 8/10 (6/8 až 7/8), pozostávajúci z ľadových krýh, z ktorých väčšina je vo vzájomnom kontakte.

5. Tenký ľad. Unášaný ľad, ktorého koncentrácia sa pohybuje od 4/10 do 6/10 (od 3/8 do 6/8), s veľkým počtom zlomov, ľadové kryhy sa zvyčajne navzájom nedotýkajú.

6. Vzácny ľad. Na ľade dominuje driftujúci ľad, v ktorom je koncentrácia 1/10 až 3/10 (1/8 až 3/8) a priezračná voda.

7. Jednotlivé ľadové kryhy. Veľká oblasť vody obsahujúca morský ľad s koncentráciou menšou ako 1/10 (1/8). Pri úplnej absencii ľadu by sa táto oblasť mala nazývať čistá voda.

Unášaný ľad je pod vplyvom vetra a prúdov v neustálom pohybe. Akákoľvek zmena vetra nad oblasťou pokrytou unášaným ľadom spôsobuje zmeny v rozložení ľadu: čím silnejší a dlhší je vietor, tým väčšia je zmena.

Dlhodobé pozorovania veterného driftu zhutneného ľadu ukázali, že drift ľadu je priamo závislý od vetra, ktorý ho spôsobil, a to: smer driftu ľadu sa odchyľuje od smeru vetra približne o 30° doprava na severnej pologuli, a vľavo na južnej pologuli rýchlosť driftu súvisí s rýchlosťou vetra s koeficientom vetra približne 0,02 (r = 0,02).

V tabuľke Obrázok 5 zobrazuje vypočítané hodnoty rýchlosti driftu ľadu v závislosti od rýchlosti vetra.

Tabuľka 5

Unášanie jednotlivých ľadových krýh (malé ľadové kryhy, ich úlomky a malé ľadové polia) sa líši od driftu spevneného ľadu. Jeho rýchlosť je väčšia, keďže koeficient vetra sa zvyšuje z 0,03 na 0,10.

Rýchlosť pohybu ľadovcov (v severnom Atlantiku) s čerstvým vetrom sa pohybuje od 0,1 do 0,7 uzla. Čo sa týka uhla odchýlky ich pohybu od smeru vetra, je to 30-40°.

Prax ľadovej navigácie ukázala, že nezávislá plavba obyčajného námorného plavidla je možná, keď je koncentrácia unášaného ľadu 5-6 bodov. Pre veľkotonážne lode so slabým trupom a pre staré lode je limit súdržnosti 5 bodov, pre stredne tonážne lode v dobrom stave - 6 bodov. Pre lode triedy ľadu môže byť tento limit zvýšený na 7 bodov a pre dopravné lode na lámanie ľadu - na 8-9 bodov. Uvedené limity pre priepustnosť naviateho ľadu sú odvodené z praxe pre stredne ťažký ľad. Pri plavbe v ťažkom viacročnom ľade by sa tieto limity mali znížiť o 1-2 body. Pri dobrej viditeľnosti je možná plavba v koncentráciách ľadu do 3 bodov pre plavidlá akejkoľvek triedy.

Ak sa potrebujete preplaviť morskou oblasťou pokrytou unášaným ľadom, musíte mať na pamäti, že je jednoduchšie a bezpečnejšie vstúpiť na okraj ľadu proti vetru. Vstup na ľad so zadným vetrom alebo bočným vetrom je nebezpečný, pretože sa vytvárajú podmienky na hromadenie ľadu, čo môže viesť k poškodeniu boku lode alebo jej útorovej časti.

Vpred
Obsah
späť

Ak ste si všimli, voda v mori zamŕza pri teplotách hlboko pod nulou stupňov. Prečo sa to deje? Všetko závisí od koncentrácie soli v ňom. Čím je vyššia, tým je teplota mrazu nižšia. V priemere zvýšenie slanosti vody o dve ppm zníži jej bod tuhnutia o jednu desatinu stupňa. Posúďte teda sami, aká by mala byť teplota okolia, aby sa na hladine mora vytvorila tenká vrstva ľadu so slanosťou vody 35 ppm. Minimálne by mali byť dva stupne pod nulou.

To isté Azovské more so slanosťou vody 12 ppm zamrzne pri teplote mínus 0,6 stupňa. Priľahlý Sivash zároveň zostáva nezmrazený. Ide o to, že slanosť jeho vody je 100 ppm, čo znamená, že na to, aby sa tu vytvoril ľad, je potrebných aspoň šesť stupňov mrazu. Aby sa povrch Bieleho mora, kde hladina slanosti vody dosahuje 25 ppm, pokryl ľadom, musí teplota klesnúť na mínus 1,4 stupňa.

Najúžasnejšie je, že v morskej vode ochladenej na mínus jeden stupeň sa sneh neroztopí. Len v ňom ďalej pláva, kým sa nezmení na kus ľadu. Ale keď sa dostane do vychladenej sladkej vody, okamžite sa roztopí.

Proces zmrazovania morskej vody má svoje vlastné charakteristiky. Najprv sa začnú tvoriť primárne ľadové kryštály, ktoré neuveriteľne vyzerajú ako tenké priehľadné ihly. Nie je v nich žiadna soľ. Vytlačí sa z kryštálov a zostane vo vode. Ak takéto ihličie nazbierame a roztopíme v nejakej nádobe, dostaneme čerstvú vodu.

Na hladine mora pláva neporiadok ľadového ihličia, ktorý vyzerá ako obrovská mastná škvrna. Odtiaľ pochádza jeho pôvodný názov – bravčová masť. S ďalším poklesom teploty bravčová masť zamrzne a vytvorí hladkú a priehľadnú ľadovú kôru, ktorá sa nazýva nilas. Na rozdiel od bravčovej masti nilas obsahuje soľ. Objavuje sa v ňom v procese zmrazovania tuku a ihiel zachytávajúcich kvapôčky morskej vody. Toto je dosť chaotický proces. To je dôvod, prečo je soľ v morskom ľade rozložená nerovnomerne, zvyčajne vo forme jednotlivých inklúzií.

Vedci zistili, že množstvo soli v morskom ľade závisí od okolitej teploty v čase jeho vzniku. Keď je mierny mráz, rýchlosť tvorby nil je nízka, ihly zachytávajú málo morskej vody, a preto je slanosť ľadu nízka. V silných mrazoch je situácia presne opačná.

Keď sa morský ľad roztopí, prvá vec, ktorá vyjde von, je soľ. Vďaka tomu sa postupne stáva sviežim.

Morská voda na rozdiel od sladkej vody nemá špecifický bod tuhnutia, ale vždy je pod 0°C. Bod mrazu morskej vody závisí od jej slanosti: čím je slanosť vyššia, tým je bod mrazu nižší. Pri priemernej slanosti oceánu 35% teda voda zamrzne pri -1,9°C a pri slanosti 40% pri -2,2°C. Napríklad v Čiernom mori, kde je slanosť od 15 do 20 %, sa ľad objaví, keď sa voda ochladí z -0,8 na -1,1 °C.

Keď sa morská voda ochladí na bod mrazu zodpovedajúci jej slanosti, začnú sa vytvárať ľadové kryštály (zamŕzajú). Pri zmrazovaní nie sú soli obsiahnuté v morskej vode obsiahnuté v kryštáloch výsledného ľadu, pretože teplota tuhnutia soľného roztoku je oveľa nižšia (napríklad teplota tuhnutia dusenej soli je -21 °C). Preto väčšina solí spadne do nemrznúcej subglaciálnej vody a určité množstvo zamrzne do ľadu vo forme malých kvapiek silného soľného roztoku, čo výrazne ovplyvňuje fyzikálno-chemické a mechanické vlastnosti morského ľadu. Čím nižšia je teplota, pri ktorej voda mrzne, tým viac kvapiek soľanky zostáva v morskom ľade, a preto je jeho slanosť väčšia. Soli, ktoré sa dostávajú do povrchovej vrstvy počas procesu zmrazovania morskej vody, zvyšujú jej slanosť, čím sa znižuje bod tuhnutia.

Teplota najvyššej relatívnej hustoty a bod mrazu morskej vody klesajú so zvyšujúcou sa salinitou. Pri slanosti 24,7% sa obidve teploty zhodnú: -1,33°C. Vody, ktorých slanosť je nižšia ako 24,7%, sa nazývajú brakické, ich teplota najväčšej hustoty je nad bodom mrazu. Preto proces zmrazovania vody so slanosťou nižšou ako 24,7 % prebieha rovnako ako sladká voda: najprv voda dosiahne teplotu najvyššej hustoty pri danej slanosti, potom bod tuhnutia.

Vo vode so slanosťou vyššou ako 24,7% je teplota najvyššej hustoty vždy pod bodom mrazu, preto až do okamihu zamrznutia hustota morskej vody rastie s klesajúcou teplotou a horné ochladzované vrstvy vody ( ako ťažšie) klesnúť; Na povrch vystupujú menej husté a teplejšie vody, čo sťažuje tvorbu ľadu. V tomto smere v moriach a oceánoch voda zamŕza až po dlhých jesenných prechladnutiach, kedy sa celý vodný stĺpec pokrytý vertikálnou cirkuláciou (konvekciou) ochladí na teplotu mrazu.

Sladká voda má najväčšiu hustotu pri +4°C a začína mrznúť pri 0°C. V sladkovodnom bazéne po ochladení vody na +4°C veľmi rýchlo nastáva ďalšie ochladzovanie jej povrchovej vrstvy. Voda sa tu stáva ľahšou ako spodné vody, čím sa eliminuje premiešavanie a tým aj vystupovanie teplejších vodných hmôt na povrch z hĺbky. Ľad vytvorený zo sladkej vody je homogénna hmota ľadových kryštálikov popretkávaná vzduchovými bublinami a rôznymi pevnými časticami, ktoré boli vo vode.

Keď sa morský ľad roztopí, prvá vec, ktorá vyjde von, je soľ. Vďaka tomu sa postupne stáva sviežim.