在地面解冻水和冰

水分的相组成,即蒸汽的内容,不冻的水和冰冰冻的地面预定的特定的物理和机械性能和低温——发生的模式地质过程。

水的液相在冷冻沉积物可以在不同能量和结构状态从自由水的状态大幅修改结构附近的矿物颗粒的表面。

一个三角形是由自由水分子的原子与一个角度H-O-H约等于104.5°(冰109°)。长度和高度差地等于0.096和0.154 nm,分别(图7.2)。水,在一个特定的结构,特点是异常属性。因此,在融化的固相体积减少,而不是增加;的最大水的密度在+ 4°C;热容增加双重的融化和更多的kj -从2.05到4.57公斤”1;不同介电常数很高,从88年在0°C到80 + 20°C,粘度等约为1.8 x 10 ~ 2不是在0°C和减少较高的tem perature 0.28 x 10 2 Pa s在100°C。表面张力与压力空气边界等于105 Pa是75.6和58.9 mn m”在0°C和100°C,分别。迟缓的结构性转换在水中产生外部因素的影响下,证明了其属性。水的异常特性都与它的结构有关,的独特功能的可用性强烈的氢键,形成一个quasicrystalline结构三棱锥协调相邻分子(“短程有序”)。氢键的能量是18.8 kJ摩尔“1冰。

有许多模型结构的水。该模型阐述了S.Ya。在俄罗斯Samoylov是普遍接受;它证实了x射线光谱和其他方法,研究水的结构和性能。根据Samoylov,液态水的像冰一样的格子依然存在,有些被热运动,及其腔部分充满了单体分子。转变成水热时添加的速度0.334 kJ g”1冰。这发生在破损的9 - 11 %的债券的比例由融化升华热量单位(0.334/2.834 kJ)。

冰是一个重要的在冻土地区成土矿物和单矿物岩石。它的存在在冰冷的水泥地面的冰,冰包体和大量集中的冰。一般来说,地面冰占据了总量的2%冰的冰冻圈(约050万立方千米)。

冰是一种特定的矿物质不同很大程度上由其组成和结构与其他矿物和岩石。大约十修改的冰结晶和无定形冰是已知的。在自然条件下一个冰的形式存在(冰1),晶体的排列成一个三维六角形网格和属于detriangular金字塔三角对称系统的类型。这样的结构由六个水分子形成一个正六边形细胞轴b = 0.9 nm(图7.3)。这样一个分支结构的冰水晶网格的性质是由其分子之间存在氢键。根据目前的假设考虑四面体分子水形成tetrahedronal冰结构的聚合物。冰的配位数结构因此等于四。最近的中心的分子之间的距离是0.267海里。发现冰是建立离散的水分子通过氢键连接。质子排列在债券之间的氧的原子的距离0.099 nm从一个原子的原子核和0.17 nm的另一个地方。在每个分子6中心的空间排列的距离0.347海里,而空洞,

图7.3。冰的结构:一个模型(俯视图);冰结构的b -片段显示立即周围的水分子。

自我超越的大小由交替六角形细胞分子形成通道。

水的分子,因此,冰组成稳定同位素2 h, 17 o和交响乐团,除了同位素XH2160 'light的水。稳定的氢和氧同位素的含量变化在时间和空间上都是,由不同的相变(蒸发、冷凝、融化和冻结)。

冰的冻结的材料总是包含外加剂形式的固体、液体和气体夹杂物。根据来源,这些是主要分为(同时形成冰)和二次,出现后,冰已经形成。主要夹杂物自生(隔绝水或被冰冻结期间)和异种的(在水中形成的外国外加剂)。次要的包括hyper-genic(渗透通过开放性骨折和毛孔与表面)和内力的夹杂物(填补裂缝和孔隙孤立的再生)。

不同的成分和形成条件的地下冰导致多种类型的结构和纹理。冰结构是由形状、大小、类型的表面,定量比例和结构元素的相互关系的本质。为地面冰这些冰晶,空气和有机包裹体。的冰的结构特点是晶体取向的关系到外部形状的水晶和相同的取向的元素的关系发生的冰岩的程度,即结构的顺序。

以下结构的冰是有区别的,依赖于颗粒的形状和晶体取向:1)prismatic-granular,冰晶有定期的和有序的晶体orienta适当给他们(主要对称的轴是平行的);2)allotriomor-phic-granular(不规则颗粒)和不整齐的晶体学取向关系;3)hypidiomorphic-granular上述两种形式之间的中间。

冰结构的决定空间布置组件的不同大小和形状的晶体,空气和矿物包裹体以及填满的程度。最重要的属性结构的冰与夹杂物的具体分布有关。没有掺合料冰结构被认为是大规模或玻璃样的,而流行冰体积的气体叫做气泡型;夹层的外加剂称为层压。片状结构是典型的冰组成的平面和柱状晶体,形成平行层。地面冰的结构和纹理反映了晶体生长条件,可用性的外国外加剂形式的不溶性杂质和溶解的盐和气体的热力学条件。

冰晶的特点是各向异性的机械、热物,光学、电子和其他属性,确定测量在不同的晶体取向。这些区别与晶体相关联冰的特点在空间网格中,主要作用是由纵向平面网状密度高的分子。

温度制度变化引起的热变形冰。测量热变形系数的线性(a)和体积(/ ?)扩张。这些系数计算的长度或体积的相对变化身体的温度变化1°C。系数和/ ?迅速增加的点在低温下融化,变得极低(图7.4)。

冰的热量分配是由其导热系数(1)在一个冰的温度0°C, k«2.22 (Wm“1 k ~ x)。这个值超过四倍纯水的导热系数在0°C。温度较低的热导率的冰增加(见图7.4)。它可以估计从简单的经验关系,例如,对于新鲜(淡的)冰k = 2.22 (l - 0.0004 t), t是温度(°C)。高孔隙度和盐度,导热系数降低。在定压热容的分子厘米= 37.7 J摩尔“1 K”1熔点。温度较低的热容减少(见图7.4)。为淡的冰热容C = 2.12 + 0.0078 t。冰的热容是更大程度上依赖于数量的外加剂,特别是在温度接近熔点。

结构区别现有水资源-冰和水之间

厘米或106 k“1 J鼹鼠”1 k“1 XWm 'K“60 - 12 - 1

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