地球上水的物理性质解析.pptx

第1页/共65页第一节 地球上水的物理性质一、水分子的结构二、水的三态及其转化三、水的热学性质四、水的温度五、水的密度六、透明度与水色第2页/共65页一、水分子的结构每个水分子（H2O）都是由一个氧原子和两个氢原子组成。水分子的键角为104°31’ ，形成等腰三角形。第3页/共65页水分子具有极性结构由于氧原子对电子的吸引力比氢原子大得多，所以电子就有在氧原子周围相对集中的趋势，形成较浓厚的电子云，掩盖了原子核的正电核。在氧原子一端显示出较强的负电荷作用，形成负极；在氢原子周围，电子云相对稀薄，显示出原子核的正电核作用，形成正极，使水分子具有极性结构。第4页/共65页 在自然界，水不完全是单水分子，而更多的情况下是水分子的聚合体。 水分子聚合体包括：单水分子(H2O)，双水分子(H2O)2、三水分子(H2O)3 。第5页/共65页二、水的三态及其转化1. 水的三态与水温： 1）固、液、气 2）三态的转化——水温在常温条件下，水的三相是可以实现转化的。在一个标准大气压下，纯水0℃为冰点，100℃为沸点。0℃以下为固体，0-100℃为液体，100℃以上为气体。第6页/共65页 随着水温的变化，三态水分子的聚合体也在不 断地变化。第7页/共65页2.固态水气体水分子能凝聚成液态和固态水，主要是氢键起着强烈的缔合作用。第8页/共65页3、液态水结构模型——“闪动簇团”第9页/共65页三、水的热学性质（一）热学性质 1.具有较大的热容量 2. 具有较大潜热 3. 传热性小（二）意义：调节地球上热量的变率第10页/共65页 由于水的比热大、传热率小 在天然水体中，封冻时，冰体缓缓增厚；冬季水体下部的温度往往较气温为高。 水的这种特性对自然界的水下生命具有特别重要的意义。我国北方，整个冬季冰厚仅能达1—1 .8米。只要水体有足够的深度，冰层下仍是液态的水。 如果冰上还覆盖有厚雪，则冰层厚度将更小。第11页/共65页由于水的比热大、传热率很小在平静的水体中，热能非常缓慢地透入深处，表层的水温略为升高。同样，水体内部储蓄的热量在外界温度较低时也只能缓慢地传导出来。 水体是一个良好的储热器，它对周围环境是一个良好的气候调节器，使冬季不致过冷，夏季不致过热。第12页/共65页四、水温（一）海水温度（二）河水温度（三）湖泊、水库温度（四）地下水温度水温是一个很重要的物理特性，它影响到水中生物、水体自净和人类对水的利用。第13页/共65页（一）海水温度 1、海水热量的收支从整个海水的年平均温度来看，几乎没有变化；一年中不同季节、不同海区的热量收支并不平衡，从而引起了海水中温度的分布与变化的不同。第14页/共65页海水热量收入：1．来自太阳和天空的短波辐射2．来自大气的长波辐射3．地壳内热通过海底传给海水的热量4．海面水汽凝结时放出的热量5．洋流带来的热量6．海水垂直交换中所得的热量7．化学的、生物的和放射性物质放出的热量8．海水运动产生的热量以1、2最为重要。5只对局部海区有较大影响，其它方式所提供热量较少。第15页/共65页海水热量支出：1．海面辐射放出的热量2．海水蒸发时所消耗的热量3．洋流带走的热量4．海水垂直交换中耗掉的热量以1、2更为重要，在局部海区3对水温变化也有较大影响，由于海水的垂直紊动混合，可把热量传到深处。第16页/共65页2、海水温度的分布（1）海水温度的水平分布表面平均温度：太平洋＞印度洋＞大西洋；北半球高于南半球；南北纬0-30度之间印度洋水温最高；南北纬50-60度之间大西洋水温相差悬殊。第17页/共65页形成上述特点的原因：由于热赤道北移，南半球的热带水一部分流入北半球，北半球暖流势力强大，一直影响到高纬，受大陆和海底地貌影响，北冰洋的冷水不能大量南流；南半球三大洋相连，并与南极大陆相接，因此冷却效果特别明显；印度洋热带海区三面受亚、非、澳大利亚大陆包围，并受暖流影响，所以水温最高。 第18页/共65页世界大洋表面水温分布的总趋势是：第一，水温从低纬向高纬递减；第二，南北回归线之间的热带海区水温最高；第三，寒暖流交汇处水温变化较大；第四，夏季大洋表面水温高于冬季。主要原因：太阳辐射、洋流性质、地形地貌。第19页/共65页（2）水温的垂直分布大洋水温的垂直分布，从海面向海底呈不均匀递减的趋势。第20页/共65页 在南北纬40°之间，海水垂直结构可分两层，即： 表层暖水对流层 （一般深度达600-1000米） 深层冷水平流层 （庞大水体）热带和亚热带海域的上层水体，为大洋的暖水区，这里水温普遍在10℃以上，面积占世界海洋的一半以上，而体积只占1/16。第21页/共65页表层扰动层——表层暖水对流层的最上一层（约0-100米）受气候影响明显，紊动混合强烈，对流旺盛，水温垂直分布均匀，垂直梯度极小。表层扰动层下部与冷水