为什么冷海水更可压缩?

Question

我知道压缩性有关水的压力和温度包裹,但物理/分子是什么原因为什么冷水更可压缩?

Answer 1

首先,让我们解释什么是压缩。压缩系数被定义为一个衡量一个包裹的相对体积变化的流体作为反应的压力变化。

当我使用Matlab和计算海水的压缩性海水包(相当于Fofonoff &米勒德,1983),我获得的压缩性增加在寒冷的温度下咸、咸水和淡水。事实上,水最小压缩系数在46.5°C (好& Millero, 1973)。随着压力的增加矿化度的压缩减少任何考虑。

图中我们可以看到任何盐度的压缩性是最大的在低温下(不仅仅是海水)和压力。一般而言,水的压缩性是最大的在低温下由于水的内部结构。逆与温度的关系似乎接受了(好& Millero, 1973与其他属性)和直接关系像声音的速度。

压缩在一个典型的液体,在低温下降低结构更加紧凑。在水里,有一个变化在低温下更加开放的结构集群(扩大二十面体水集群)和密集的集群(倒塌的二十面体水集群)。水结构在较低温度更加开放,它被压缩的能力增加。

冷液体水加热收缩,它变得不那么容易压缩,声音的速度在增加,气体变成不溶性和更容易热。

上面的压缩性是使用公式计算的图(一样维基百科的文章),我包括代码复制结果:

T = 2:1:30;P = 0:10:1000;S = 35;i = 1:长度为j = 1 (T):长度(P)洞穴(i, j) = sw_dens (S, T (i), P (j));dens15 (i, j) = sw_dens (15 T (i), P (j));dens0 (i, j) = sw_dens (0, T (i), P (j));结束结束spvo = 1. /洞穴;spvo15 = 1. / dens15;spvo0 = 1. / dens0;i = 1:长度为j = 1 (T):长度(P) -1% Ev2 (i, j) = - (1. / spvo (i, j)) * (spvo (i, j + 1) -spvo (i, j)。/ (P (j + 1) - P (j)); Ev35(i,j)=(1-spvo(i,j+1)/spvo(i,j))/(P(j+1)-P(j)); Ev15(i,j)=(1-spvo15(i,j+1)/spvo15(i,j))/(P(j+1)-P(j)); Ev0(i,j)=(1-spvo0(i,j+1)/spvo0(i,j))/(P(j+1)-P(j)); end end figure(1);clf for j=[1,20,100] line(T,Ev35(:,j),'Color','k','LineWidth',2); line(T,Ev15(:,j),'Color','b','LineWidth',2); line(T,Ev0(:,j),'Color','r','LineWidth',2);axtt end text(T(20),Ev35(20,1),['P=',num2str(P(2)),'dbar']) text(T(20),Ev35(20,20)*.99,['P=',num2str(P(21)),'dbar']) text(T(20),Ev35(20,100)*.98,['P=',num2str(P(101)),'dbar']) text(T(15),Ev0(15,1),['P=',num2str(P(2)),'dbar'],'Color','r') text(T(15),Ev0(15,20)*.99,['P=',num2str(P(21)),'dbar'],'Color','r') text(T(15),Ev0(15,100)*.99,['P=',num2str(P(101)),'dbar'],'Color','r') xlabel('Temperature (degC) ') ylabel('Compressibility (1/dbar) ') legend('35 PSU','15 PSU','0 PSU') text(7,5e-6,'$c_w=-{1\over V}({dV\over dp})$','Interpreter','latex','FontSize',20,'FontWeight','bold')