因密度是單位體積中物質(zhì)的質(zhì)量。所以一般用1厘米中的質(zhì)量(克)來(lái)表示。4"C時(shí)純水的密度是0.99973克/厘米3。在海洋學(xué)上,很多情況下都是采用比重,并以4C的水作為基準(zhǔn)。由于密度與比重之差甚微,因此實(shí)用上多采用同一數(shù)值。
海水的密度PS,O,p是鹽度(S),溫溫度(0)和壓力(p)的函數(shù),但用數(shù)值表示時(shí),采用下式表示的OS,O,p:
OS,O,p=(PS,O,p-1)×1000 (2.11)
例如密度pS,O,p為1.02575海水的OS,O,P值為25.75。在所采集的環(huán)境下海水的密度叫現(xiàn)場(chǎng)密度,在1大氣壓下,tC時(shí)的值用,表示,此外還可以換算成1大氣壓,0°C時(shí)的值,以。來(lái)表示。
由于o。僅僅是鹽度的函數(shù),根據(jù)克努森( Knudsen)的意見(jiàn),它與氯度有如下關(guān)系:
O0=-0.069+1.4708C1-1.57×10-3C12+3.98
×10-C13 (2.12)
此外還有為算出在t℃下的密度的復(fù)雜公式。但在實(shí)際上可用表來(lái)計(jì)算??刹捎每伺乃谋砑叭毡竞Q髮W(xué)會(huì)發(fā)行的海洋觀測(cè)指針的附錄《海洋觀測(cè)常用表》。
比容是密度的倒數(shù)。溫度在0≤T≤45℃,壓力在1≤P≤1000巴范圍內(nèi),純水的比容可用下式表示:
VoP=V0,1-clog((B+P)/(B+1)) (2.13)
式中:B=2668.0+19.867T-0.311T2+1,778×10-3T3
C=0,315V0,1
另外,海水的比容P,在溫度(T)0≤T≤20°C,壓力(p)在1≤p≤1000巴,鹽度(S)在30-40%0的范圍內(nèi)為:
VP=F1-(1-10-3S)Clog{(B*+P)/(B*+1)} (2.14)
式中:B*=(2670.8+6.89656S)+(19.39-0.0703178S)
T-0.223T2
在表2.1中,為以上各式計(jì)算出來(lái)的、鹽度為35%和30%的海水在各種溫度壓力下的比容。
表2.1(a)S=30%的海水比容
P巴 | T(℃) | ||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
1 | 0.97260 | 0.9738 | 0.97570 | 0.9784 | 0.9819 |
100 | 0.9681 | 0.9695 | 0.9717 | 0.9745 | 0.9780 |
200 | 0.9638 | 0.9654 | 0.9677 | 0.9706 | 0.9741 |
300 | 0,9596 | 0.9614 | 0.9638 | 0.9688 | 0.9703 |
400 | 0.9556 | 0.9576 | 0.9601 | 0.9631 | 0.9667 |
500 | 0,9517 | 0.9538 | 0.9564 | 0,9595 | 0.9631 |
600 | 0.9479 | 0.9502 | 0.9529 | 0.9560 | 0.9596 |
700 | 0,9412 | 0.9466 | 0.9494 | 0.9526 | 0.9562 |
800 | 0,9406 | 0.9432 | 0.9461 | 0.9493 | 0,9529 |
900 | 0.9371 | 0.9398 | 0.9428 | 0.9461 | 0.9497 |
1000 | 0.9337 | 0.9366 | 0.9396 | 0.9429 | 0.9466 |
表2.1(b)S=35%海水的比容
P(巴) | T(℃) | ||||
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | |
1 | 0.9687 | 0.9700 | 0.9720 | 0.9748 | 0.9783 |
100 | 0.9644 | 0.9659 | 0.9680 | 0.9709 | 0.9744 |
200 | 0,9601 | 0.9618 | 0.9641 | 0.9670 | 0.9706 |
300 | 0.9560 | 0.9579 | 0.9603 | 0.9633 | 0.9668 |
400 | 0.9520 | 0.9541 | 0.9566 | 0.9597 | 0.9632 |
500 | 0.9481 | 0,9504 | 0.9530 | 0.9561 | 0.9597 |
600 | 0.9444 | 0.9468 | 0,9495 | 0.9527 | 0.9563 |
700 | 0.9408 | 0.9433 | 0.9461 | 0.9493 | 0.9530 |
800 | 0.9372 | 0.9399 | 0.9428 | 0.9461 | 0.9497 |
900 | 0,9338 | 0.9366 | 0.9396 | 0.9429 | 0.9465 |
1000 | 0.9305 | 0.9334 | 0.9365 | 0.9398 | 0.9434 |
比容隨溫度的變化,可用下式表示的熱膨脹系數(shù)α來(lái)表示:
(aV/aT)p
a=---------度-1
V
純水的熱膨脹系數(shù),在4C以下為負(fù),但隨鹽度增加,負(fù)的范圍則向低溫一側(cè)移動(dòng)。此外,隨著溫度、鹽度、壓力增加,熱膨脹系數(shù)則變大。在圖2.3中表示出純水及海水在各種鹽度及壓力下的膨脹系數(shù)。
比容隨壓力的變化,用壓縮率YT表示。
(av/ap)T
Yr=ー---------
V
純水的壓縮率如1,3.3節(jié)所敘,在46℃附近有極小點(diǎn)。另外變?yōu)楦邏?,也有同同樣的傾向。在圖圖2.4中,示有0℃下的海水在各種壓力、鹽度時(shí)的壓縮率。
補(bǔ)充資料:海水密度一般在1.02~1.07之間,它取決于溫度、鹽度和壓力。同時(shí),也要注意單位,海水密度在1.02~1.07g/cm之間或者在1020~1070kg/m之間,注意后者才是國(guó)際單位,前者是常用單位。
海水比重與鹽度有關(guān),總之都大于1。海水的鹽度各個(gè)海區(qū)、近海、遠(yuǎn)海、季節(jié)都有差別。例如在珊瑚礁海域,在水溫25℃時(shí),測(cè)得天然海水的比重介于1.022-1.023間,天然海水的鹽度介于3.3-3.5%間。
海水的主要運(yùn)動(dòng)形式,按成因有以下幾種:1、風(fēng)海流,即由于風(fēng)的吹拂,而產(chǎn)生的海流。2、補(bǔ)償流,即由于海平面高低,海水密度大小不同等原因?qū)е碌暮K鲃?dòng)。按方向分為以下幾種:1、水平洋流,即在水平面上運(yùn)動(dòng)的洋流。 2、垂直洋流,即上下運(yùn)動(dòng)的洋流。
化學(xué)物質(zhì):鈉、鎂、鈣、鉀、鍶等五種陽(yáng)離子;氯、硫酸根、碳酸氫根(包括碳酸根)、溴和氟等五種陰離子和硼酸分子,其中排在前三位的是鈉、氯和鎂。有機(jī)物質(zhì):如氨基酸、腐殖質(zhì)、葉綠素等。