Процессы внешнего теплообмена водоёмов

Термический режим всех водоёмов определяется тремя группами факторов:

• • тепловыми свойствами воды, аномальными по сравнению с другими веществами;
• • внешним теплообменом с окружающей средой — атмосферой, донными грунтами и водами гидрографической сети;
• • внутренним теплообменом, т. е. перераспределением накопленного тепла в толще воды динамическими процессами, которые, как изложено в главах 5 и 6, сильно зависят от морфометрических особенностей каждого водоёма.

Важнейшие тепловые свойства воды:

• 1) теплоёмкость — аномально высокая среди жидкостей и твёрдых тел. Удельная теплоёмкость, т. с. количество теплоты, требующееся для нагрева 1 кг воды на 1 °C, или К (градус шкалы Кельвина) при 15 °C, обозначается обычно с_р и равняется в международной системе единиц СИ 4190 Дж/(кг К), где 1 джоуль — работа силы в 1 ньютон (масса в 1 кг с ускорением 1 м/с") на пути в 1 м. В тепловых расчётах ранее применялась практическая единица теплоёмкости, равная 1 кал/(г град). В тепловых расчётах 1 калория = 4,1868 Дж и 0 °C = 273,15 К. С повышением температуры воды её теплоёмкость понижается и достигает минимума при Т= 35 °C. При большей температуре, которая возможна лишь при очень сильном тепловом загрязнении водоёма, теплоёмкость воды резко возрастает. Теплоёмкость воды примерно в 4 раза больше, чем теплоёмкость воздуха и в 5 раз, чем теплоёмкость поверхности грунтов, лишенных растительности. Теплоёмкость воды с повышением минерализации слабо уменьшается (на 0,0036 на 1%о). Удельная теплоемкость льда (при 0 °С) равна 2119 Дж/(кг К), почти вдвое меньше теплоёмкости воды;
• 2) теплота испарения, т. с. потери теплоты, накопленной в водной массе водоёма на испарение воды. Она обозначается L и равна 2500 кДж/кг, или 597 калорий на грамм испарившейся воды при 0 °C и уменьшается примерно до 2430 кДж/кг при Т = 30 °C;
• 3) теплота плавления льда составляет 335 кДж/кг (80 калорий на грамм) растаявшего льда.

Такие же количества теплоты выделяются при конденсации атмосферной влаги в поверхностный микрослой водоёма и при образовании кристалликов льда в замерзающей воде.