海洋的物理性質
水的特性
- 具有極性: 且各分子間會產生氫鍵並以其相結合。
- 溶解力強: 因極性大,容易吸引溶質表面的離子或分子,使其進入水中,造成海水的性質與純水有差異。
- 密度變化: 純水在1atm下, 時密度最大。因水結冰時,是由各個水分子組合成一個巨大的分子晶體,其結構鬆散所以密度變小、體積變大。0度~4度時,分子晶體逐漸拆解成一個個水分子,故體積減小(被壓縮),密度變大。當>4度時,則因分子的熱運動,使體積膨脹,密度再次變小。
鹽度
首次定義
因海水鹽類組成比例恆定,故可藉由推斷海水中特定化合物(或元素)的含量推算。
最初是使用硝酸銀滴定海水中的氯,計算 「氯度」(1kg海水中的溴和碘以氯當量置換氯離子的總克數),不懂 。即可推算海水鹽度
實用鹽度單位(PSU)
- 相對鹽度: 一相對之值。以待測海水的導電度與標準溶液(KCl)的導電度相比而得,且受到溫度影響。其並無單位,值為舊鹽度的1000倍。
- 絕對鹽度: 為海水溶質質量與海水質量之比值,無法直接量測。
海水的熱性質
熱容與比熱容
- 熱容: 為海水溫度升高1K所需的熱量。單位為()
- 比熱容: 為單位質量海水的熱容。單位為()
於定壓下測定的比熱容為定壓比熱容,記為 ;定體積下測定的比熱容為定容比熱容,記為 。
定壓比熱容
根據觀測,大致上隨鹽度越高, 值越低;但在低溫低鹽時,隨溫度升高而減小;在高溫高鹽(>10。C,>30 PSU)時,隨溫度升高而增大。海洋學研究中較常使用定壓比熱容研究。
海水的比熱容
海水比熱容非常大,大約是3890(),約為大氣的3.89倍。又海水密度約為大氣的800倍,故使1m3的海水上升1。C的熱量,約略可使3100m3的空氣上升1。C。由此可見,海洋對大氣的影響可以是很大的。
比容
為單位體積的質量。當海水溫度大於最大密度時的溫度,再繼續加熱,除了因內能增加使溫度變高,也會使體積膨脹(分子的熱運動)。並定義一常數為「熱膨脹常數」。
熱膨脹常數