Завдання на суміші та сплави:
Завдання. Скільки кг солі 10 кг солоної води, якщо відсотковий вміст солі 15%.
Рішення. 10×0,15 = 1,5 (кг) солі.
Відповідь: 1,5 кг.
Відсотковий вміст речовини в розчині (наприклад, 15%) іноді називають %-м розчином, наприклад, 15%-й розчин солі.
Завдання. Сплав містить 10 кг олова та 15 кг цинку. Який відсотковий вміст олова та цинку в сплаві?
Рішення: Відсотковий вміст речовини у сплаві - це частина, яку становить вагу даної речовини від ваги всього сплаву.
1) 10 + 15 = 25 (кг) – сплав;
2) 10/25. 100% = 40% - відсотковий вміст олова у металі;
3) 15/25. 100% = 60% - процентний вміст цинку у сплаві;
Відповідь: 40%, 60%.
Завдання. Морська вода містить 8% солі. Скільки кілограмів прісної води потрібно додати до 30 кг морської води, щоб вміст солі в останній становив 5%.
Рішення: Сіль є чистою речовиною, а морська вода – розчином.
При додаванні до морської води прісної води вміст чистої речовини не змінюється. Нехай прісної води – х кг.
Складаємо рівняння: 0,05 × (30 + х) = 0,08 × 30.
Отримуємо х = 18. 18 кг прісної води слід додати. Відповідь: 18 кг.
Завдання.Сплав олова з міддю масою 12 кг містить 45% міді. Скільки чистого олова треба додати, щоб одержати сплав, що містить 40% міді?
Рішення: Олово є чистою речовиною у сплаві. Нехай до сплаву додали х кг олова. Чиста речовина у своїй залишається незмінним.
Складаємо рівняння: 0,4 × (12 + х) = 12 × 0,45.
Отримуємо х = 1,5. 1,5 кг олова треба додати. Відповідь: 1,5 кг.
При вирішенні наступних завдань необхідно встановити контроль за кількістю даної речовини та її концентрацією при кожному відливі, а також при кожному долив суміші. В результаті такого контролю отримуємо вирішальне рівняння.
приклад. Концентрація срібла у сплаві 300 г становить 87%. Це означає, що чистого срібла у сплаві 261 г.
Рішення. 300×0,87 = 261(г).
Завдання. 5 літрів вершків із вмістом жиру 35% змішали з 4 літрами 20%-них вершків і до суміші додали 1 літр чистої води. Який жирності вийшла суміш?
Рішення. 0,35×5+0,2×4=р×(5+4+1), звідки р=0,255, що становить 25,5%
Відповідь. 25,5%
Завдання. Є 2 металу, одному з яких міститься 40%, а іншому 20% срібла. Скільки кг другого сплаву потрібно додати до 20 кг першого, щоб після сплаву разом отримати сплав, що містить 32% срібла?
Рішення: Нехай до 20 кг першого сплаву потрібно додати х кг другого сплаву. Тоді отримаємо (20+х) кг нового сплаву. У 20 кг першого сплаву міститься 0,4. 20 = 8 (кг) срібла, х кг другого сплаву міститься 0,2х кг срібла, а (20+х) кг нового сплаву міститься 0,32 . (20+х) кг срібла. Складемо рівняння:
8 + 0,2 х = 0,32. (20+х); х = 13 1/3.
Відповідь: 13 1/3 кг другого сплаву потрібно додати до 20 кг першого, щоб отримати сплав, що містить 32% срібла.
Рішення. Нехай додали х л 5%-ного розчину солі. Тоді нового розчину стало (15 + х) л, в якому міститься 0,8. (15+х) л солі. У 15 л 10%-ного розчину міститься 15 . 0,1 = 1,5 (л) солі, в х л 5%-ного розчину міститься 0,05 х (л) солі.
Складемо рівняння.
1,5 + 0,05 х = 0,08. (15 + х);
х = 10.
Завдання. Є шматок металу міді з оловом загальною масою 12 кг, що містить 45% міді. Скільки чистого олова треба додати до цього шматка сплаву, щоб новий сплав, що вийшов, містив 40% міді?
Нехай х кг олова треба додати до сплаву. Так як відсотковий вміст міді в сплаві дорівнює 45%, то маса міді в початковому сплаві m = 0,45 12 = 5,4 кг (де 0,45 - концентрація міді в сплаві).
Тоді 12+х – маса нового металу
І так як маса міді в первісному сплаві дорівнює 54 кг, то 04
- Концентрація міді в новому сплаві.
За умовою, вирішуючи рівняння, одержуємо х=1,5 кг.
Відповідь: потрібно додати 1,5 кг чистого олова.
Завдання.Змішали 500 г 10% розчину солі та 400 г 55% розчину солі. Визначити концентрацію солі у суміші.
Рішення:
1) знайдемо абсолютний вміст солі в I розчині
500· 0,1 = 50г
2) Знайдемо абсолютний вміст солі у II розчині.
400· 0,55 = 220 г
3) Знайдемо масу суміші, що вийшла суміші
500+400 = 900 г
4) Знайдемо абсолютний вміст солі у суміші
5) знайдемо концентрацію солі в суміші
270г (абсолютний вміст солі)
900 г (загальна маса) = 0,3 = 30%
Отже, концентрація солі у суміші двох вихідних розчинів дорівнює 30%
Завдання.Шматок сплаву міді та олова масою 36 кг містить 45%.
Скільки міді потрібно додати до цього шматка, щоб отримати сплав, що містить 60% міді?
1) Знайдемо абсолютний вміст міді у сплаві
36 · 0,45 = 16,2 кг
2) що потрібно знати, щоб концентрація міді у новому шматку була 60%?
абсолютний вміст міді в новому шматку після добавки і загальну масу шматка, що вийшла.
Тоді позначимо за x – масу доданої міді
3) знайдемо абсолютний вміст міді у новому шматку: 16,2+x
4) знайдемо масу шматка, що вийшов: 36+x
5) знаючи відсотковий вміст міді у новому шматку, складемо рівняння.
Вирішуючи рівняння 5(16,2+x)=3(36+x)
отримаємо x=13,5 кг міді, потрібно додати до шматка, щоб отримати 60% концентрацію.
Завдання.Змішали 20% та 40% розчинів соляної кислоти та отримали 25% розчин. Знайти відношення мас вихідних розчинів.
Рішення: 1 спосіб:
Позначимо за x 1 – абсолютний вміст кислоти у I розчині
x 2 – абсолютний вміст кислоти у II розчині
за m 1 – загальну масу I розчину
за m 2 - загальну масу II розчину
Тоді концентрація I розчину: 0,2 (1)
концентрація II розчину: 0,4 (2)
При змішуванні двох розчинів загальна маса суміші дорівнюватиме m 1 +m 2 , а абсолютний вміст чистої кислоти в суміші – x 1 +x 2
Тоді відсотковий вміст кислоти в суміші дорівнює 0,25 (3)
виразимо x 1 і x 2 з (1) і (2) рівності, і отримаємо і підставимо (3)
Отримаємо 0,25
0,2m 1 =0,6m 2
У чому незвичайність цієї задачі?
У тому, що одержали при розв'язанні задачі одне рівняння, а невідомих – два!
2 спосіб:
1 розчин 20 40-25=15 3
25
2 розчин 40 25-20=5 1
Таким чином, відношення мас вихідних розчинів дорівнює 3:1.
Завдання.Є два розчини кухонної солі різної концентрації. Якщо злити разом 100 г I розчину та 200 г другого, то вийде 50% розчин. Якщо ж злити 300 г I розчину та 200 г другого, то вийде 42% розчин. Визначити концентрацію цих розчинів.
1) Знайдемо абсолютний вміст солі після того, як злили 100 г I розчину та 200 г другого.
(100 +200) · 0,5 = 150 г
2) Знайдемо абсолютний вміст солі після того, як злили 300 г I розчину та 200 г другого
(300 +200) · 0,42 = 210г
3) позначимо за x – концентрацію солі у I розчині
за y-концентрацію солі у II розчині
тоді абсолютний вміст солі після I змішування:
після II змішування:
Отримаємо систему рівнянь із двома невідомими
Вирішуючи її, отримаємо x=0,3=30% - концентрація солі у I розчині
y=0,6=60% - концентрація солі у II розчині
Відповідь: 60% - концентрація солі у II розчині, 30% - концентрація солі у I розчині
Завдання. Є два зливки, що містять срібло. Відсотковий вміст срібла в I злитку на 40% менше, ніж у II злитку. Після того, як обидва зливки сплавили, отримали злиток, що містить 36% срібла. Знайти масу I і II злитків, якщо у I злитку було 6 кг срібла, тоді як у II – 12 кг.
Нехай маса I злитка – x кг, а II – у кг, тоді 6/x - процентний вміст срібла в I злитку, а 12/y-відсотковий вміст срібла у II злитку. Оскільки 12/y більше 6/x на 40%, можна скласти рівняння 12/y - 6/x =0,4
Після того, як шматки сплавили, відсотковий вміст срібла у новому шматку стало 36%, тобто. (12 + 6) / (x + y) = 0,36, де 12 +6 - абсолютний вміст срібла, а (x + y) - загальна маса.
Отримаємо систему:
12/y - 6/x = 0,4.
(12 + 6) / (x + y) = 0,36
Вирішуючи систему, отримаємо:
y 2 - 95y+1500=0
Звідки y 1 =20 кг, y 2 =75 кг – не задовольняє умову x+y=50 кг
Тоді x = 50-20 = 30кг
Отже, маса I злитка – 30 кг.
Відповідь: 30 кг, 20 кг.
Завдання.Скільки за масою 90% і 60% розчинів фосфорної кислоти треба взяти, щоб отримати 5,4 кг 80% розчину фосфорної кислоти?
Рішення:
Складемо діагональну схему:
Отримуємо:
х: у= 20: 10 = 2: 1.
Значить, 90% розчину фосфорної кислоти треба взяти в 2 рази більше, ніж 60%, тобто. х = 2y.
Складемо рівняння: 2 y + y= 5,4.
Звідси y = 1,8 кг.
Відповідь. 3,6 кг 90%-го та 1,8 кг 60%-го
розчинів фосфорної кислоти
Завдання.Сплавили два зливки срібла: 75 г 600-ї та 150 г 864-ї проби. Визначити пробу металу.
Рішення
Нехай проба сплаву дорівнює х.
Складемо діагональну схему:
Отримуємо:
(864 – х) : (х – 600) = 75: 150 = 1: 2;
1728 – 2х = х – 600; х = 776.
Відповідь. Отримали сплав 776 проби.
Завдання.Змішали деякі кількості 72%-го та 58%-го розчинів кислоти, в результаті отримали 62%-й розчин тієї ж кислоти. Якби кожного розчину було взято на 15 л більше, то вийшов би 63,25% розчин. Скільки літрів кожного розчину було взято для складання першої суміші?
Рішення
Двічі використовуємо діагональну схему:
Отримуємо:
х : у= 4: 10 = 2: 5.
Отримуємо:
(х + 15) : (y + 15) = 5,25: 8,75 = 3: 5.
Складемо систему рівнянь і розв'яжемо її:
Відповідь. У першій суміші було 12 л 72%-го розчину
та 30 л 58%-го розчину.
Завдання.Скільки грамів 9% розчину спирту можна отримати з 200 г 70% розчину спирту?
Рішення
9% розчин спирту отримують з 70%, розбавляючи його водою. У воді – 0% спирту. Застосуємо діагональну схему:
Отримуємо:
х : у = 63: 9 = 7: 1.
Значить, 1 частину 70% розчину спирту треба розбавити 7 частинами води. Тому 200 г 70% розчину спирту треба розбавити 200 7 = 1400 г води.
Усього отримаємо: 200 + 1400 = 1600 г 9%-го розчину спирту.
Відповідь. З 200 г 70%-го розчину спирту можна
одержати 1 кг 600 г 9%-го розчину спирту.
Завдання. Дві судини з розчином солі поставлені для випарювання. Щодня випаровуються порції солі постійні для кожної судини. З першого судини отримано 48 кг солі, та якщо з другого, що стояв на 6 днів менше - 27кг. Якби перша посудина стояла стільки ж днів, скільки друга, а друга стільки ж, скільки перша, то з обох розчинів вийшла б однакова кількість солі. Скільки днів стояв кожний розчин?
Рішення: Звернімо увагу на фразу із завдання: щоденно випаровуються порції солі постійні кожної судини.
Це треба зрозуміти так, що маса солі, що отримується, прямо пропорційна кількості днів випарювання, при цьому кількість солі, одержуваної щодня, це і є коефіцієнт пропорційності. Тобто маємо функціональну залежність:
Кількість солі, що випаровується = швидкість випарювання * кількість днів.
Нехай до 1 – коефіцієнт пропорційності для першої судини, до 2 – для другої судини. х днів випарювали сіль із першої судини.
Складемо і розв'яжемо систему рівнянь:
27 = до 2 (х-6),
до 1 (х-6) = до 2 х.
Підставимо отримані значення до третього рівняння системи
(48/х)* (х-6)= (27/(х-6))*х
Позначивши зворотні дроби, що беруть участь тут відповідно як t і 1/t, отримаємо, що t=3/4
(х-6)/Х=3/4, х=24
Отже, 24 дні стояла перша посудина, а на 6 днів менше, або 18 днів стояла друга посудина.
Море покриває більшу частину планети Земля. Але що ми знаємо про нього? Із чого складається морська вода? Які її фізичні властивості? Чим морська вода відрізняється від питної? І як зробити з однієї іншу? Намагатимемося відповісти на всі ці питання по черзі.
Просто солона вода?
Багато хто знає, яке море смакує, а ті, хто не знає, здогадуються. Воно солоне. Але невже можна створити море будинку, лише змішавши сіль і воду? Це не зовсім так. Кількість звичайної води у морській становить 96,5 %. Інші 3,5% - це домішки. Їх точний склад вдалося з'ясувати лише наприкінці 19 століття під час навколосвітньої експедиції. Але задовго до цього вчені знали, що домішки, які роблять воду такою солоною, є не звичайною кухонною сілью. Насправді у морі розчинені всі елементи з періодичної системи Менделєєва. Їхня присутність мінімальна, але незаперечна.
У тій самій експедиції було взято 77 проб води у різних районах Світового океану. Тоді було зроблено дивовижне відкриття: попри величезну кількість морської води лежить на поверхні Землі, відсоткове співвідношення основних іонів у ній завжди залишається незмінним. Що це означає, розберемо нижче. Заодно дізнаємось, із чого складається морська вода.
Постійність сольового складу
Саме це відкриття, яке також називається законом Дітмара, було зроблено в навколосвітній експедиції кінця 19 століття. Хімік, чиє ім'я було дано цієї закономірності, з'ясував, що у морській воді кількісне співвідношення головних іонів практично незмінно у різних регіонах планети. Частка інших речовин настільки мала, що не є суттєвою і не враховується під час проведення різних гідрохімічних досліджень.
Головні іони, тобто речовини у кількості понад 0,01%, становлять основну масу солей. Саме вони головним чином впливають на фізичні та хімічні. Їх кількість залежить від різних факторів, у тому числі й від умов навколишнього середовища. Але за загальної концентрації солі в морській воді, що дорівнює 35,16 ‰, маси домішок мають чітке значення, наведене в таблиці нижче. Подивимося, із чого складається морська вода.
Найменування | Кількість, г/кг | Найменування | Кількість, г/кг |
Стронцій | |||
Борна кислота | |||
Гідрокарбонати | |||
Сульфати | |||
Як ми бачимо, більшу частину становлять хлориди. З урахуванням сталості сольового складу цих даних можна визначити повний склад проби морської води. І тому обчислюють концентрацію хлору, але в основі отриманих даних дізнаються шляхом співвідношень, яку частку становлять інші елементи.
Фізичні властивості
Як і будь-яка інша речовина, морська вода має різні характеристики, які вчені дізнаються в результаті досліджень. Ці дані дозволяють отримати уявлення про багато процесів, що відбуваються на глибині і впливають на нашу планету. Наприклад, не всі знають, що вода має здатність стискатися. Під тиском маси, що впливає її зверху, вона може змінювати обсяг.
На поверхні це практично непомітно, але чим глибше, тим виразніше стає ця особливість. Під тиском у сотні атмосфер стисливість досягає чималих масштабів. Вчені стверджують, що якби не ця властивість води, рівень океану був би вищим на 30 метрів. І тут поверхню Землі виглядала б зовсім інакше.
Солоність
Ми вже з'ясували, скільки солі у морській воді, і знаємо, що її кількість практично незмінна. Проте воно трохи варіюється - від 33 до 37 ‰, за рідкісними винятками. Середнє значення становить 34,72%. Цей показник залежить від кількості опадів, що випадають у тому чи іншому регіоні, температури повітря, що впливає на інтенсивність випарів, та кількості прісних водойм, які безпосередньо з'єднані з морем.
Найвищий відсоток солоності зареєстровано Атлантичному океані. Середній показник у його північній частині становить 35,06%. Найменше значення належить Тихому океану. Проте існують водоймища, у яких показник солоності значно перевищує усереднені значення. До них відносять Середземне та Червоне моря. Високі температури повітря, велика інтенсивність випаровування та мала кількість опадів піднімають рівень солоності до рекордних 38-42 ‰. Загалом склад морської води Чорного моря та багатьох інших приблизно однаковий. Ймовірно, річ у тому, що всі вони пов'язані між собою.
Деякі стверджують, що морська вода містить 5 ‰ солі. Але такий показник трапляється вкрай рідко, лише у мінеральних озерах. Наприклад, рівень – 11 ‰, Чорного – 18 ‰, Червоного – 41 ‰, а Мертвого – 300 ‰.
Температура
Було б наївно вважати, що цей показник є однаковим для всієї морської води у світі. Температура повітря у регіонах, наближених до полюсів, опускається до мінімальних позначок. На екваторі ж, навпаки, завжди відзначається стабільно спекотна погода. А ось діапазон змін температури води значно нижчий, він коливається від -2 до 30 о С. Середній показник у всьому Світовому океані складає всього 3,73 про С. Причому на поверхні вода у кілька разів тепліша, ніж на глибині 2-5 тис. м.
Може викликати певне здивування той факт, що температура морської води в деяких регіонах опускається до -2 о С. Всі знають, що при 0 про H 2 O перетворюється на лід. Так і є, але морська вода, як ми вже з'ясували, включає домішки, які змінюють її характеристики, і навіть знижують температуру замерзання. Чим вищий відсоток солоності, тим нижчий цей показник. Наприклад, при порівняно невеликій кількості солі у воді (24,7 ‰) температура замерзання дорівнюватиме -1,33 про С.
густина
Найменші зміни цього показника викликають рух води та призводять до виникнення вертикальних та горизонтальних потоків. Саме тому щільність морської води вивчають за будь-яких океанологічних досліджень. Вона вимірюється в кг/м 3 і є масою одиничного обсягу.
Щільність прісної води при температурі 4 про С становить 1000 кг/м 3 , а морський при солоності, що дорівнює 35 ‰, - 1027,81 кг/м 3 . Ця різниця виникає через домішки, що входять до її складу. Чим більше міститься солі в морській воді, тим вищий показник щільності. Зазвичай її значення коливається від 1025 до 1033 кг/м3.
Крім того, щільність морської води змінюється залежно від глибини: що ближче до поверхні, то вона нижча. Але є винятки. Наприклад, при інтенсивних випарах, пов'язаних із високою температурою повітря, на поверхні збільшується солоність. Відповідно, і щільність моря у верхніх шарах зростає.
Хімічний склад
Як ми з'ясували вище, кількість домішок у морській воді приблизно однакова. Але які саме речовини роблять її такою, якою вона є?
Вважається, що сучасний хімічний склад морської води сформувався приблизно 1 млрд. років тому. Вже тоді вона була такою ж солоною, як зараз. І особливо дивним видається припущення Р. Квінтона, який у 1904 році заявив, що мінеральний склад морської води та крові приблизно однаковий. У 1910 році А. Б. Маллун підтвердив цей здогад. На його думку, набір хімічних речовин у морській воді того періоду, коли з'явилися перші костисті та хрящові риби, аналогічний крові всіх тварин. Але й досі ця гіпотеза має як прибічників, і противників.
Морська вода містить різні речовини, кількість яких у відсотках наведена у таблиці нижче.
Хімічні елементи | Відсотковий зміст |
Кисень | |
Стронцій | |
Цей список може відрізнятися в різних регіонах. Наприклад, склад морської води Чорного моря насичений сірководнем, оскільки бактерії, що сульфатредукують, тут особливо активні.
Звідки береться сіль?
Ми вже з'ясували, який склад морської води у відсотках. Але звідки беруться всі ці речовини і чому такий океан на смак?
Насправді солі містяться у морській воді, а й у прісноводних водоймах. Тільки концентрація мінералів там така низька, що її неможливо розпізнати без спеціального аналізу. Річки вимивають із ґрунту на своєму шляху солі, які пізніше потрапляють в океан. Під впливом температури вода у морі випаровується, а мінерали залишаються дома.
Але навіть якби такий процес тривав довгі роки, морська вода не стала б настільки солоною. Початок усьому поклала вулканічна активність, що проходить у земній корі. Саме тому хімічний склад океану склався ще приблизно 1 мільярд років тому, коли вулканічна діяльність була найактивнішою.
Чи можна її пити?
Напевно, у книгах чи фільмах ви зустрічали твердження про те, що морську воду не можна пити в жодному разі? Але чому? Адже це така сама вода, як і будь-яка інша, тільки з невеликою кількістю домішок. Насправді саме через них вона є непридатною для пиття.
Кількість солі в морській воді настільки велика, що для їх виведення з організму знадобиться в кілька разів більше H 2 O, ніж спочатку. Саме тому після будь-якої солоної їжі так хочеться пити. А в морській воді, як ми вже з'ясували, середній показник солоності становить майже 35%. Це дуже багато.
У 1950-х роках лікар і за сумісництвом мандрівник Ален Бамбар на власному досвіді довів, що морську воду без шкоди здоров'ю можна пити протягом тижня. Але перевіряти на собі це твердження не варто.
Але невже вся вода в Світовому океані зникає даремно і не може бути використана для пиття? Може, але після проходження процесу опріснення.
Як позбавляються солі?
Ми з'ясували, із чого складається морська вода. Але щоб вона стала придатною для пиття, кількість домішок у ній необхідно зменшити майже в 70 разів. Але як же досягти такого результату?
Існує кілька способів іонний обмін, дистиляція, електродіаліз тощо. буд. Найбільш ефективними вважаються ті, що вимагають найменших витрат енергії та фінансів. Найпоширенішим способом є дистиляція, але не менш популярний зворотний осмос. У цьому випадку під час очищення води використовують підвищений тиск. Результат – 16 000 літрів всього за 1 долар.
Метод електродіалізу, як відомо з назви, здійснюється з допомогою електродів. У момент включення струму катіони та аніони, про які ми говорили на самому початку статті, прагнуть відповідно до катода та анода через спеціальні мембрани. Вода між електродами поступово опріснюється.
Користь морської води
Нерідко тих, хто страждає на захворювання дихальних шляхів, відправляють на відпочинок до узбережжя. Це правильно, оскільки морська вода благотворно впливає на легені, бронхи та зв'язки. Насичена мінералами рідина знезаражує та знищує хвороботворні мікроби. Чим ще вона корисна?
Перебування і купання в солоній воді надають на організм людини загальнозміцнюючу дію, а також покращують роботу ендокринної системи. Результат – підвищений імунітет.
Бром, кальцій і йод, що містяться в морській воді, сприяють зміцненню зубної емалі і ясен при полосканні. Для досягнення найкращого ефекту полоскати рота слід кілька разів на тиждень по 2-3 хвилини. Звичайно, для цієї мети підійде тільки спеціально очищена морська вода, яку можна знайти в аптеці. Перед застосуванням необхідно нагріти до кімнатної температури.
Морська вода є добрим антисептиком. Вона сприяє загоєнню невеликих ран та саден, зменшує свербіж від укусів комах.
Перш ніж говорити про морську воду, згадаємо трохи з того, що ми взагалі знаємо про воду. Зі шкільної лави ми знаємо, що понад дві третини поверхні землі вкриті водою. В основному це вода солона. Втім, треба сказати, що абсолютно прісної, дистильованої води в природі немає, її можна отримати лише штучно. Природні води містять ту чи іншу кількість солей. Наприклад, дощової води міститься 1 грам солі на 30 кілограмів води. Звісно, таку воду ми називаємо прісною.
Здавна існував у людей культ води. Їхня фантазія поселила в морі багатьох богів, наймогутнішим з яких був Нептун у римлян, Посейдон у греків. Річковою та дощовою водою керували інші боги. Цікаво, що ще сто років тому селяни на острові Сицилія після багатьох безплідних звернень до святого Андрія, покровителя води, з проханням викликати дощ, втратили нарешті терпіння і вирішили повісити статую невдачливого покровителя, коротко оголосивши: «Дощ чи мотузка».
Лише три відсотки води на земній кулі – прісні, або ті, що ми називаємо прісними водами. І розподілені вони територією суші вкрай нерівномірно. Щоб зберегти воду, вдаються до різних методів: закачують у ґрунт глинисті розчини, щоб зменшити фільтрацію в ґрунт, покривають поверхню водойм спеціальними синтетичними плівками тощо. Тим часом багато посушливих районів розташовані поблизу води, щоправда, солоної, морської. Наприклад, безводний степовий Крим оточений морем. Та й на південному березі Криму недостатньо води. Щоправда, система гідротехнічних заходів, будівництво якої зараз здійснюється, дозволить значною мірою заповнити цю прогалину природи, але саме тут було б доцільно використати опріснену морську воду.
Установки, що опріснюють морську воду, успішно працюють у різних районах Радянського Союзу та за кордоном. У місті Шевченко на березі Каспійського моря, наприклад, така установка дає 450 літрів прісної води на добу на кожну людину. Опріснюють тут воду в основному випарюванням, але застосовують і інші способи, наприклад, хімічний (поглинання солей іонообмінними смолами) та електрохімічної (збирання іонів солей електродами). Постає питання про опріснення води і в деяких далекосхідних районах. Там це буде вигідно ще й тому, що отриману сіль можна використовувати для засолення риби. Наразі сіль на Далекий Схід доводиться возити ешелонами за тисячі кілометрів. Є сенс використати досвід японських фахівців, які побудували завод із комплексної переробки морської води. Цей завод при переробці 4000 тонн морської води дає 3000 тонн прісної води, 110 тонн кухонної та глауберової солей, 16 тонн магнію, 17 тонн хлору та інших речовин. Звичайно, така комплексна переробка морської води буде вигідна не тільки для районів Далекого Сходу, але й для інших узбереж, які потребують прісної води.
Зазначимо ще низку загальних особливостей води, як переходити до розповіді про води Чорного моря. Відомо, наприклад, що вода має велику теплоємність. При нагріванні вона поглинає велику кількість тепла, а при охолодженні випромінює його. Тому прибережні райони зазвичай тепліші за райони, розташовані на тій же географічній широті, але віддалені від моря. Якщо ж на берегах моря стоять ще високі гори, які не дозволяють теплу поширюватися далеко, то клімат прибережних районів буде ще теплішим. Такі умови існують у нас на Чорному морі в районах радянських субтропіків. Це - найпівнічніші субтропіки на земній кулі. Сочі, наприклад, розташований на широті Владивостока та Нью-Йорка, де клімат, як відомо, суворіший, ніж у Сочі.
Ще одна властивість води – на її випаровування потрібна велика кількість тепла. Яку роль відіграє ця властивість? Якби при випаровуванні потрібно мало тепла, то багато річок і озер висихали б влітку до дна.
Часто кажуть, що вода – носій життя, океан – колиска життя. Дійсно, перші організми зародилися у воді і досі багато хто живе у цьому поживному середовищі. Переміщаючись з одного району в інший і зверху вниз, вода переносить органічну речовину та кисень для живлення тварин та рослин. Там, де послаблюються такі переміщення, наприклад у глибинах Чорного моря, зникає життя.
Чорне море – найтепліше наше море. Температура води на його поверхні протягом півроку вища за 16 градусів, а влітку понад 25 градусів. Взимку поверхня основної частини моря охолоджується до 6-8 градусів. Затоки в його північно-західній частині зазвичай замерзають, вітри неодноразово ламають лід, утворюючи тороси до 3 метрів висоти. В окремі роки в районі Одеси застосовують криголам для виведення суден у море.
Різкі коливання температури виникають при нагінних вітрах. Зганяння води призводить до її охолодження, нагін - до поширення тепла вглиб. У Криму одного разу при вітрі зганяння за кілька годин температура води впала на 12 градусів (з 23 до 11).
Винятковою сталістю відрізняється температура води з глибини моря: починаючи з 200 метрів до самого дна, і влітку та взимку тримається температура 8-9 градусів тепла.
Чим морська вода відрізняється від річкової? Кожен скаже: тим, що морська вода солона. Солоність води визначається кількістю грамів солей, що припадають на кілограм морської води. Цікаво порівняти солоність води різних морів та Світового океану;
Кількість грамів солей, що припадають на 1 кілограм морської води:
| Світовий океан | 35 - 36 |
| Середземне море | 37 - 39 |
| Червоне море | 41-60 |
| Чорне море: | |
| Чорне море: на поверхні в основній частині | 17-18 |
| Чорне море: у північно-західній частині | 8-13 |
| Чорне море: біля дна | 22-22,5 |
| Каспійське море | 11-13 |
| Азовське море | 9-10 |
З наведеної таблиці видно, що солоність Чорного моря вдвічі нижча, ніж океанських вод, але вдвічі вища за солоність Азовського моря і в півтора рази - Каспію. Багато хто вважає Каспійське море дуже солоним. Таке уявлення неправильне, сильно солоненими є лише затока Кара-Богаз-Гол та ряд дрібніших заток. До речі, найсолоніше з усіх морів земної кулі Мертве море, розташоване в Палестині, містить до 300 г солей на 1 кілограм морської води.
У це море впадає лише річка Йордан, і жодна річка з нього не випливає.
Вода в цьому морі настільки щільна, що не можна потонути. Можна не лише лежати, а й сидіти на поверхні води. Розповідають, що римський імператор Тіт звелів скувати і кинути у Мертве море непокірних рабів. Яке ж було його подив, коли він побачив, що вони не тонуть.
Мертвим море названо за іншою ознакою. Справа в тому, що у воді такої солоності немає життя. У Чорне морена глибинах теж немає життя, хоча солоність там невисока. Але про це ми поговоримо пізніше, а зараз зупинимося ще на одній важливій властивості морської води.
Зі зміною солоності змінюються властивості та смак води, але є щось спільне, що поєднує і опріснене Чорне море, і осоложене Червоне та Світовий океан. Справа в тому, що, незважаючи на різницю в солоності, склад солей, розчинених у морській воді, винятково постійний. Чому? Склад солей у морі регулюється тваринами та рослинами. Навіть маленька рибка вагою 100 г пропускає через себе 20-30 кубічних сантиметрів води за хвилину. А скільки води пропускають величезні жителі океану!
Відомо, що коли утворився первинний океан і був ще тварин організмів, склад солей цього океану був іншим. Зараз у морській воді основні солі містяться в наступних кількостях (відсотків):
В окремих морях спостерігаються лише невеликі коливання складу солей, що не перевищують одного відсотка. Так, у Чорному морі в порівнянні зі Світовим океаном міститься дещо більше вуглекислого кальцію та хлористого калію, але менше сірчанокислого кальцію.
Незначна зміна сольового складу дещо наближає чорноморську воду до річкової (за солоністю, а, по складу солей).
Цікаво порівняти склад солей (у відсотках) морської та річкової води.
Таким чином, у морській воді переважають хлориди, а в річковій – карбонати. Крім того, у морській воді набагато менше органічних сполук, ніж у річковій, оскільки ці сполуки поглинаються численними морянами.
Солоний смак надає морській воді хлористий натрій (кухонна сіль), а гіркий присмак - хлористий магній та сірчанокислий магній (або англійська сіль). В даний час у її складі відкрито 60 різних елементів, але припускають, що в ній містяться всі елементи, що є на Землі, тільки деякі з них досі не відкриті.
У вигляді заряджених частинок - іонів у морській воді є залізо, мідь, олово, цинк, свинець. Є тут і золото, і срібло, і радій, і радон, і бром, і йод, але багато з них є дуже мало. Наприклад, на тонну морської води припадає 1 міліграм срібла, а золота ще менше. Незважаючи на такий, здавалося б, незначний його зміст, якби вдалося витягти все золото з вод усіх морів та океанів земної кулі, то на кожного жителя Землі довелося б по півтора мільйона рублів золотом!
Отримують золото з морської води за допомогою іонітів – іонообмінних смол, які здатні приєднувати до себе іони розчинених у воді речовин. На жаль, золото, здобуте таким шляхом, ще дуже дороге; вартість витраченої з його отримання енергії у п'ять разів більше, ніж вартість видобутого золота.
Морська вода є складною хімічною сполукою. Вона утворилася упродовж мільйонів років.
Морська вода має низку цілющих властивостей. Винятково сприятливий вплив вона на організм людини. При купанні ми відчуваємо прохолоду, особливо приємну у спекотний день. Вода зменшує вагу людини (пам'ятаєте закон Архімеда?). Найповніші люди почуваються в морі легко та вільно. Перебуваючи в морі, ми завжди здійснюємо якісь рухи, це призводить до посилення дихання, обміну речовин, поліпшення апетиту і травлення. Не дивуйтеся, якщо ви загорите при купанні, хоча зовсім не лежали на пляжі: це сталося тому, що поверхневий шар моря чудово пропускає ультрафіолетові промені, що викликають засмагу тіла. Винятково корисне для людини морське повітря, насичене киснем, солями хлористого натрію, кальцію, магнію, йоду, брому, найдрібнішими частками радіоактивних речовин. Медицина практикує нині навіть особливий спосіб лікування деяких захворювань легеневих шляхів: хворих поміщають у спеціальних фонтанів, що розпорошують навколо вологу. Називається цей спосіб гідроаеронізацією. Море – це природний гідроаеронізатор. Хворі на гіпертонію, бронхіальну астму відчувають у моря полегшення дихання, тому що у моря багато озону та іонів кисню. Присутністю озону пояснюють і те, що в морському повітрі немає бактерій, озон вбиває їх.
Благотворно вплив моря на нервову систему людини. Заспокійливо діє мірний плескіт хвиль і шарудіння гальки, прохолода води при купанні. Навіть колір моря та прибережної рослинності впливають на наше самопочуття.
Однак море та сонце, при надмірному вживанні цих сильнодіючих засобів, можуть перетворитися з ваших друзів на ворогів. Не можна купатися до появи ознобу чи «гусячої шкіри». Людям, які страждають на задишку, не можна швидко плавати. І, звичайно, тільки шкода може завдати людині багатогодинного «чергування» на пляжі в гонитві за бронзовим кольором шкіри.
Цілющі властивості морської води здавна використовувалися людиною. Багатьом відомо, наскільки благотворно діє морська вода при полосканні горла у разі легкої застуди. У воді швидко затягуються дрібні ранки (звичайно, з великою раною, що кровоточить, входити у воду не слід, щоб уникнути інфекції),
В даний час морську воду вживають як одну зі складових частин при виготовленні ряду ліків, наприклад, для лікування деяких очних і вушних хвороб. Лікарі іноді вводять морську воду (кілька розбавлену і, зрозуміло, дезінфіковану) у м'яз людини, як фізіологічний розчин для підтримки життєдіяльності організму.
За своїм гідрологічним режимом Чорне море різко відрізняється з інших морів. У нього сильно опріснений і, отже, легший поверхневий шар (літом він теплий) лежить на щільнішому, солоному нижньому шарі. Наявність двох шарів постійно підтримується виносом прісних вод із річок та опріснених вод із Азовського моря, а також глибинних (щільних) – з Мармурового. Обмін вод між цими шарами дуже слабкий. Навіщо ж потрібен цей водообмін? Насамперед і переважно поширення кисню в глибину, для про аерації глибин. Кисень утворюється у поверхневих шарах моря. Углиб він поширюється шляхом вертикального водообміну. Там, де немає вертикального руху вод, немає кисню в глибинних шарах. Такий випадок ми й спостерігаємо у Чорному морі.
Значний літній перегрів маси води сприяє нагромадженню тепла на зиму. Великий теплозапас моря, як будь-яке явище, слід розглядати багатосторонньо. Позитивно те, що море не замерзає в своїй основній частині і що воно обігріває взимку береги (кліматоутворюючий фактор). Негативним наслідком є те, що поверхневі, сильно прогріті води не можуть значною мірою охолоне за період короткої чорноморської зими. Слабке зимове охолодження за умови відносно невеликої солоності призводить до дуже невеликого збільшення щільності і, отже, незначного опускання поверхневих вод (не більше 200 метрів). У нижніх шарах утворюється застій води, туди не проникає кисень з поверхні моря, тому там відсутнє і життя.
Правда, не можна сказати, що в Чорному морі немає обміну поверхневих вод з глибинними. Гіпотезу про такий водообмін було висунуто професором В. А. Водяницьким та підтверджено іншими вченими. Непрямим доказом наявності вертикального водообміну і те, що з часом поверхневі верстви моря не опріснюються, а глибинні не осолоняются. Радянськими вченими знайшли також і прямі докази наявності водообміну між шарами. Основні причини його – так звані поперечні глибинні течії, що захоплюють шари до 1000 метрів у глибину, а також термічне перемішування, що виникає внаслідок впливу тепла земної кори та внаслідок гнильних процесів біля дна. Щоправда, вертикальні рухи у Чорному морі дуже слабкі. Підраховано, що частинці води потрібно від 80 до 430 років, щоб пройти шлях від найбільших його глибин до поверхні. Хоча це термін і не малий, але тут важливим є сам факт наявності вертикального руху. Тому радянські вчені, звичайно, не могли погодитись із пропозицією низки зарубіжних учених скидати залишки атомних виробництв у Чорне море.
Крім солей, у морській воді розчинено значну кількість газів: кисень, вуглекислота, сірководень, азот та інші. Чим нижче температура та солоність води, тим більше газів розчинено.
Про роль кисню, розчиненого у морській воді, ми вже говорили. Зазвичай, у поверхневих шарах моря міститься 5-10 кубічних сантиметрів кисню на літр води.
Джерелом сірководню є розкладання залишків водних організмів. Як було встановлено півстоліття тому видатним російським хіміком М. Д. Зелінським, сірководень у Чорному морі має біохімічне походження. Вчений показав, що особливі бактерії, що мешкають у великій кількості в глибинах моря, що живуть у безкисневому середовищі, розкладають трупи тварин і рослин на ряд більш простих хімічних сполук, які вступають у взаємодію з солями морської води. В результаті цієї реакції і утворюється вільний сірководень. У Чорному морі, де водообмін практично відбувається до глибини 150 - 200 метрів, а на дно постійно йде «дощ трупів» рослинних та тваринних організмів, вміст сірководню досягає 7,5 кубічного сантиметра на літр води, а загальна кількість сірководню у Чорному морі становить мільярд тонн. Протягом останніх 1-2 тисяч років ця кількість зберігається приблизно постійною. Хоча весь час відбувається утворення сірководню в глибинах моря, але паралельно з ним йде процес окислення сірководородугими бактеріями, що мешкають на дні і в глибинах Чорного моря. Бактерій називають великими трудівниками. Їх багатовікова робота може створити цілі острови, наприклад, Багамські острови складаються з вуглекислого кальцію, що облягає бактерії. Є бактерії, які поїдають нафту. Нафта давно б покрила плівкою всі моря та океани, якби не ці бактерії. У Чорному морі залізобактерії, образно кажучи, створили Керченський острів. Протягом тисяч років річки виносили закисне залізо, бактерії перетворювали його на окис заліза, яке тепер лежить 20-метровою товщею руд на Керченському півострові. Є навіть бактерії, що поїдають асфальт. Це вже не трудівники, а руйнівники.
Сіробактерії, такі ж, як у Чорному морі, окислювали сірководень у стародавніх озерах та болотах, перетворювали його на чисту сірку. Згодом на місцях цих озер утворилися поклади сірки. Нині потреба у сірці все зростає. Хімія, що розвивається, вимагає все більше сірки для виготовлення пластмас, фарб, скла, добрив. Згодом запаси сірки можуть виснажитися, тому вчені вже зараз працюють над заселенням такими бактеріями сучасних боліт, щоб тут утворилися запаси сірки. Буде розроблено також метод використання і чорноморського сірководню. Крім того, умови, що існують на дні Чорного моря, дуже нагадують умови у стародавніх водоймах, де відбувалося утворення нафти під час розкладання залишків тварин без доступу кисню. Тому якщо на дні Чорного моря нині триває процес утворення нафти, то в майбутньому можна буде використати її.
Сірководень у Чорному морі не є єдиним винятком на земній кулі. Сірководень міститься у значних кількостях у деяких норвезьких фіордах, у глибоководних частинах Каспійського моря та інших районах, де утруднений вертикальний водообмін. В інших морях з тієї чи іншої причини перемішування вод відбувається набагато глибше, часто до дна. Такими причинами можуть бути або осінньо-зимове охолодження води, або льодоутворення, або літнє випаровування в солоних водах. Там, де немає великих вертикальних рухів води, відбувається її застій, а розкладання органічних залишків призводить до утворення сірководню.
Глибина залягання сірководневого шару у Чорному морі не скрізь однакова. Біля берегів Криму верхня межа цього шару лежить на глибині 150 метрів, біля берегів Кавказу – 200 метрів, а в центральній частині моря – 80-100 метрів. Поверхня сірководневого шару в морі піднімається до центру як купола і опускається біля берегів. Таке положення поверхні сірководневого шару - наслідок більшого перемішування води прибережної частини.
Часто відпочиваючих у Сочі можна чути питання: чи пов'язані мацестинські води із сірководнем Чорного моря? На жаль, зараз це ще не з'ясовано. Є серед дослідників прихильники як позитивної, і негативної відповіді це питання. Щодо походження мацестинських вод є кілька гіпотез: одні вчені припускають, що води з глибинних верств Чорного моря надходять тріщинами під Кавказькі гори, при зіткненні з гірськими породами склад вод дещо змінюється; інші вважають, що мацестинські води надходять у свердловини з надр землі та пов'язані з водами Чорного моря; треті пояснюють походження мацестинських джерел проникненням по тріщинам звичайних дощових вод, які під час руху в гірських породах наситилися солями та газами; нарешті, четверті вважають, що мацестинські води – це поховані у надра Землі давні морські води.
Надіслати повідомлення
|
Захист від роботів, розв'яжіть приклад: 4 + 4 = |
Будь ласка зачекайте...