Тұзды судағы қалтқылық және сүңгуірге арналған тұщы су

2024 Автор: Cyrus Reynolds | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-08 12:13

Нәрсе тұщы суға қарағанда тұзды суда қалтқы болады, бірақ неге? Нысанның жүзу қабілеті екі күшпен анықталады:

• Төменге бағытталған күш: нысанның салмағына тең
• Жоғары қарай күш: зат ығыстыратын судың салмағына тең (бұл Архимед принципі ретінде белгілі)

Жоғары және төмен күштер бір-біріне қарама-қарсы жұмыс істейді. Осы күштердің нәтижесінде нысан не қалқып кетеді, батады немесе суда ілініп қалады. Нысанның қалқымалылығын үш жолдың бірімен сипаттауға болады:

• Теріс қалқымалы: Нысанның салмағы ол ығыстыратын судың салмағынан үлкен. Нысан батып кетеді.
• Оң қалқымалы: Нысанның салмағы ол ығыстыратын судың салмағынан аз. Нысан қалқып шығады.
• Бейтарап қалқымалы: Нысанның салмағы ол ығыстыратын судың салмағына тура тең. Нысан судың ортасында ілулі күйінде қалады және қалқпайды және батпайды.

Тұзды судың салмағы тұщы судан артық

Тұзды судың бір текше фут салмағы (орта есеппен) 64,1 фунт, ал бір текше фут тұщы судың салмағы небәрі 62,4 фунт. Оның себебіСалмақ айырмашылығы - тұзды суда еріген тұз бар.

Тұзды суда еріту судың тығыздығын немесе көлем бірлігіне шаққандағы массасын арттырады. Суға тұз қосқанда, ол су молекулаларымен әрекеттеседі, сумен полярлық байланыс түзеді, бұл әдеттен тыс әсермен тұз және су молекулаларын қайта реттейді:

Су көлеміне қосылған бір текше дюйм тұз су көлемін текше дюймге арттырмайды. Қарапайым түсініктеме: су молекулалары тұз молекулаларының айналасына тығыз жиналады - тұз жоқ кездегіден гөрі бір-біріне жақынырақ қысылады. Судың көлеміне бір текше дюйм тұз қосылғанда, су көлемі текше дюймге жетпейді.

Бір текше фут тұзды судың құрамында бір текше фут тұщы суға қарағанда көп молекула бар, демек салмағы да көп.

Архимед қағидасында суға батқан затқа түсетін жоғары күш оның ығыстыратын су салмағына тең болатынын еске түсірейік. Тұзды судың салмағы тұщы суға қарағанда көп, сондықтан ол суға батқан затқа жоғары қарай күш түсіреді. Бір текше фут тұщы суды ығыстыратын нысан 62,4 фунт жоғары күшке ие болады, ал тұзды судағы бірдей нысан 64,1 фунт жоғары күшке ие болады.

Тұщы су мен тұзды суды ауыстыру

Осы кезде объектінің (немесе сүңгуірдің) тұщы судан тұзды суға және керісінше ауысқандағы жүзгіштігі туралы кейбір жалпы болжамдар жасауға болады. Келесі жағдайларды қарастырыңыз:

• Жанында бейтарап қалқымалы заттұщы су тұзды суға салынғанда қалқып шығады. Тұщы суда заттың салмағы оның ығыстыратын суының салмағына тура тең және затқа түсетін төмен және жоғары күштер тең. Объектіні тұзды суға ауыстырған кезде оның ығыстыратын суының салмағы артып, жоғары қарай бағытталған күш төмен қарай бағытталған күштен үлкен болады. Нысан тұзды суда жақсы жүзеді.
• Тұзды суда бейтарап қалқымалы зат тұщы суға салғанда батып кетеді. Тұзды суда заттың салмағы судың салмағына тура тең. ығысады, ал объектіге түсетін жоғары және төмен күштер тең болады. Нысанды тұщы суға ауыстырған кезде оның ығыстыратын суының салмағы азаяды, ал объектіге түсетін төмен күш жоғары қарай бағытталған күштен үлкен болады. Нысан тұщы суда теріс жүзеді.
• Тұзды суда теріс немесе оң қалқымалы зат тұщы суға қойылғанда теріс жүзгіш болады – бірақ толық ақпаратсыз оның батып немесе қалқып кетуін болжай алмаймыз. Нысан тұзды суға қарағанда тұщы суда әлсіз жоғары қарай күшке ие болады және тұщы суда азырақ қалқымайды. Дегенмен, нысанның батып кететінін немесе қалқып кететінін анықтау үшін нысанның нақты салмағын және ол ығыстыратын судың нақты салмағын білу қажет.
• Тұщы суда теріс немесе оң қалтқысы бар зат тұзды суға қойылғанда оң қалқымалы болады, бірақ біз оны болжай алмаймыз.батып кетеді немесе қосымша ақпаратсыз қалқып кетеді. Нысан тұщы суға қарағанда тұзды суда күштірек жоғары күшке ие болады және тұзды суда қалқымалырақ болады. Дегенмен, нысанның батып кететінін немесе қалқып кететінін анықтау үшін нысанның нақты салмағын және ол ығыстыратын судың нақты салмағын білу қажет.

Сүңгуірдің салмағын өлшеу

Сүңгуір тұщы суға қарағанда тұзды суда жақсы жүзетіні және салмағын соған сәйкес реттеуі керек екені анық. Сүңгуір тұщы суға қарағанда, тұзды суда көбірек салмақты көтеруі керек. Сүңгуір көтеруі тиіс салмақ мөлшері оның дене салмағы, оның экспозициядан қорғануы, алып жүретін цистерна түрі және сүңгуір жабдықтары сияқты әртүрлі факторларға байланысты болады.

Сүңгуірдің салмақ белбеуі оның жалпы салмағының аз ғана пайызын құрайды; оның дене салмағы, резервуар және сүңгуір құралдары да оның салмағына және денесіне түсетін күшке ықпал етеді. Сүңгуірлер сүңгуір орындарын ауыстырған кезде су костюмдерін (немесе құрғақ киімдерді) және басқа құралдарды жиі ауыстырады және сүңгуірге түсетін жоғары күш осы факторларға, сондай-ақ су түріне байланысты өзгеруі мүмкін.

Сүңгуірдің судың ығысуын, жалпы салмағын және суға түсетін судың тұздылығын білмейінше, қажетті салмақ өзгерісін болжау мүмкін емес. Сүңгуір үшін дұрыс салмақты анықтаудың ең оңай жолы тұщы және тұзды суды ауыстырған кезде және ол сүңгуір құралының бір бөлігін ауыстырған сайын қалқымалылық сынамасын орындаңыз. Дегенмен, берілгенсу түрінен басқа барлық факторлар өзгеріссіз қалса, сүңгуір тұщы судан тұзды суға ауысқан кезде салмағын екі есе дерлік арттыруы немесе тұзды судан тұщы суға ауысқанда оны екі есе азайтуы мүмкін.

Қосымша ойлар

Мәселені күрделендіре түсу үшін әлемде тұзды судың тұздылығы әртүрлі. Кейбір су қоймалары басқаларына қарағанда тұзды болуы мүмкін. Әрине, сүңгуір тұзды суда жақсы жүзеді. Бір текше фут тұзды судың орташа салмағы 64,1 фунт, бірақ Өлі теңізде текше фут су шамамен 77,3 фунт салмақты құрайды! Сүңгуір Өлі теңізде әлдеқайда жүзетін болады.

Температура судың тығыздығына да әсер етеді. Суық су жылы суға қарағанда тығызырақ. Су өзінің максималды тығыздығына шамамен 39,2° F шамасында жетеді, ал өте суық суға түскен сүңгуір жылы суға қарағанда оның біршама теріс жүзгіш екенін байқауы мүмкін.

Көптеген сүңгуір алаңдары сүңгуірдің әртүрлі су температурасы қабаттары (термоклиндер) немесе әртүрлі тұздылық қабаттары (галоклиндер) арқылы өтуін талап етеді. Осы қабаттар арасында қозғалатын сүңгуір оның жүзу қабілетінің өзгеруін байқайды.

Объектілер (мысалы, сүңгуірлер) тұщы суға қарағанда тұзды суда қалтқы болады. Сүңгуірдің жүзу қабілетін болжау үшін оның жалпы салмағын, оның ішінде механизмін, сондай-ақ ол ығыстыратын судың салмағын білу қажет. Сүңгуір көтеруге болатын салмақ мөлшерін математикалық жолмен анықтауға тырысқаннан гөрі, сүңгуір алдында жүзу қабілетін тексеру оңайырақ. Сонымен қатар, алюминий цистерналарын пайдаланатын сүңгуірлер салмақты өтеу үшін өздерін салмақтауы керексүңгу кезінде резервуардың қалқымалылығын өзгерту; алюминий цистернасы босаған сайын оңтайлы қалқымалы болады.