1. Anomalne cieplne właściwości wody.

• woda posiada --> największ[Author:KR] ą gęstość w temp. 4 st.C.

• cząsteczki wody tworzą uporządkowane usieciowanie w budowie dzięki tworzeniu wiązań wodorowych (woda zasolona nie wykazuje tej właściwości.)

• woda morska zamarza w temp. -1,91 st.C.

• woda ma wpływ na kształtowanie się klimatu.

• Woda posiada duże ciepło parowania - 2200 kj/kg

2. Rozszerzalność termiczna wody.

Objętość lodu jest o 10% większa niż objętość wody w stanie ciekłym. Wraz ze wzrostem temperatury objętość wody maleje.

3. Wielkość parametrów cieplnych wody i ich wpływ na kształtowanie się klimatu.

Dzięki dużemu Cp. wody oceanów i mórz (3/4 pow. Ziemi) pomiędzy lądom o morzom występują duże różnice temperatur, które powodują iż prądy pionowe ogrzanego przez ziemię pow. są silniejsze niż nad wodami, co doprowadza do przepływu chłodniejszego pow. znad wód na lądy w ciągu dnia. W nocy lądy szybciej tracą ciepło w stosunku do wody - powietrze pokonuje więc drogę przeciwną- dzięki temu łagodniejsze są zmiany temperatur w ciągu doby, a także podczas zmian pór roku.

Zjawisko topnienia i krzepnięcia lodu wpływa na duże pochłanianie ciepła wiosną, a wydzielanie energii cieplnej na zimę.

4. Woda morska jako ośrodek fizyczny , jej główne składniki i właściwości.

HYDRATY JONOWE-woda jest obojętna elektrycznie, lecz jest spolaryzowana - wynika to z różnicy gęstości ładunków na przeciwległych biegunach cząsteczki.

Skład: woda 96,5%, sole 3,5% (Cl-45,1% Na-38,67% Mg-8,81% So4-4,64% i inne ok. 2,29%)

5. Scharakteryzuj zmiany temperaturowe w środowisku wodnym.

Termoklina - nagły spadek temperatury związany z pewną głębokością.

Zmiany temperaturowe w zbiorniku zależne są od danego zbiornika i od pory roku. Zimą najcieplejsza temp. wody jest przy dnie. Do 100m. Temp wody w zbiorniku nie zmienia się pow. nagle spada do -2.

6. Scharakteryzuj zmiany zasolenia w środowisku wodnym.

Śr. zasolenie to 3,5% (0-4 st.C). Na zasolenie wpływa parowanie i wymrażanie wód. Najbardziej zasolona jest powierzchnia. Gdy woda zamarza sól wytrąca się.

7. Zjawiska (zwilżania, włoskowatości, adsorpcji) na granicy ciała stałego i cieczy.

Zwilżanie odbywa się wówczas kiedy kąt zawarty między prostą przeprowadzoną przez styk dwóch substncji, a styczna do powierzchni swobodnej cieczy przeprowadzonej też do tego punktu jest kątem ostrym.

Włoskowatość unoszenie się cieczy w naczyniu o wąskim przekroju. Zjawisko spowodowane występowaniem napięcia powierzchniowego i ciśnienia kapilarnego.

8. Scharakteryzuj proces dyfuzji w gazach i cieczach - równanie FICKA.

Dyfuzja jest rodzajem transportu molekularnego - mieszanie się warstw powietrza i cieczy, jej motorem jest ruch kinetyczno-molekularny cząsteczek (różnica stężeń).

C=ΔC/h (C-gradient stężeń ; h-wysokość naczynia)

Równanie FICKA: ∆M=-D*(∆δ/∆X)*∆S*∆t

∆δ/∆X - gradient gęstości.

-D - wsp. dyfuzji (kier. transportu jest odwrotny do kier. gradientu)

Masa gazu przenoszona w procesie dyfuzji i przez pow. ∆S ustawioną prostopadle do kierunku przenoszenia jest proporcjonalna do wielkości powierzchniowego gradientu gęstości wywołującego proces transportu masy oraz czasu trwania procesu.

9. Omów zjawiska dyfuzji w przyrodzie.

-drobne organizmy mające dużą powierzchnię styku z otoczeniem i niewielką objętość mogą pobierać tlen bez narządów oddechowych.

• tlen z płuc do krwi dostaje się za pomocą dyfuzji.

Dyfuzja czyli mieszanie się dwóch ośrodków. Zachodzi np. podczas mieszania się herbaty i cukru.

11. Transport ciepła- wymień krótko, scharakteryzuj znane ci rodzaje transportu ciepła.

Konwekcja- proces przenoszenia energii wewnętrznej związany z przenoszeniem się makroskopowych cząstek gazów lub cieczy względem siebie. Wywołanym zmianą objętości cieczy lub gazu.

• temperatury wyrównują się w ośrodku; jest powodem tworzenia się prądów morskich i wiatrów.

Promieniowanie cieplne- polega na przenoszeniu energii wewnętrznej za pośrednictwem ruchu falowego (promieniowanie elektromagnetyczne)

Promieniowanie cieplne

12. Scharakteryzuj zjawisko konwekcji cieplnej.

Wraz ze wzrostem dostarczanego ciepła temp. rośnie, wzrasta objętość cieczy i gazów i zmniejsza się ich objętość. Ogrzewana warstwa unosi się do góry wraz ze swoją energią wewnętrzną. W taki sposób powstają konwekcyjne prądy morskie i powietrzne.

13. Wymienić i scharakteryzować prz. pow. pr. morskich.

Podstawową przyczyną jest konwekcja (ad. 11 i 12)

T1<T2 ; kierunek przemieszczania się ciepłych mas powietrza i wody.

(strzałki odwr. to jest to schemat monsunowych cyrkulacji powietrza i wody)

15. Scharakteryzuj transport ciepła na drodze promieniowania (prawo Kirchoffa )

Promieniowanie cieplne to forma prom. elektromagnetycznego najbardziej rozpowszechnionego w przyrodzie.Wszystkie ciała pow. zera bezwzględnego emitują ciepło.

Prawo Kirchoffa: Stosunek widmowej zdolności emisyjnej danego ciała Ε(λ,Τ) do widm o zdolności absorpcyjnej α(λ,Τ) dla każdej długości fali w każdej temp. jest taki sam dla wszystkich siał i jest równy widmowej zdolności emisyjnej ciała absolutnie czarnego w danej temperaturze E0(λ,Τ)

16. Podaj definicję zdolności emisyjnej i zdolności absorpcyjnej ciał oraz sform. wnioski z prawa Kirchoffa

E0(λ,Τ)=α(λ,Τ) * E0(λ,Τ) zdolność emisyjna danego ciała jest iloczynem zdolności absorpcyjnej oraz zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego.

α(λ,Τ)=Ε(λ,Τ)/E0(λ,Τ) zdolność absorpcyjna danego ciała wyznaczona jest stosunkiem zdolności emisyjnej do zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego w danej temperaturze.

Wnioski : zdol. emis. dowolnego ciała < od zdol. emis. ciała doskonale czarnego.

Ciało pochłania najmocniej te długości fal które samo emituje.

17. Zasady Newtona.

1-zasada dynamiki (zasada bezwładności)- na ciało pozostające w spoczynku lub poruszającym się w ruch jednostajnym prostoliniowym nie działa żadna siła.

2-zasada (*F=m**a) - siła jest wprostproporcjonalna do przyspieszeni, które wywołuje wszystkie zmiany prędkości oraz do masy ciała na które działa ta siła.

3-zasada - jeśli na ciało A działa ciało B siłą *Fab to ciało B działa na ciało A taką samą siłą co do wartości lecz przeciwnie skierowaną : *Fab=-*Fab

19. Siły wymuszające ruch mas wodnych oceanu, wyrużnić i krótko schar. siły pierwotne i wturne.

Ruch mas wodnych oceanu jest spowodowany przez siły:

a)siły pierwotne (zewnętrzne): siła grawitacji, siła tarcia powietsza o wodę, siła gradientu ciśnienia atmosf.

b)wtórne (wewnętrzne) :siły tarcia mas wody płynącej, siła bezwładności Coriolisa.

Siła grawitacji jest wprostproporcjonalna do iloczynu mas dwóch ciał oddziaływujących na siebie, a odwrotnie proporcj. do kwadratu odległości między nimi.

Siły wtórne wynikają ze zjawisk zachodzących w danym środowisku. Soła Coriolisa wynika z nałożenia się dwóch ruchów jednostajnych, prostoliniowego i ruchu po okręgu. Jest siłą bezwładności.

20. Pływy, co to jest siła pływotwórcza i jak powstaje.

Siła pływotwórcza jest wypadkową sił grawitacji i odśrodkowej działającej na element masy wód wywołanej obrotem ziemia - księżyc dookoła środka ich mas. Na siłę pływotwórczą ma wpływ także słońce jednak w mniejszym stopniu.

Na pływy składają się: okresowe podnoszenie się i opadanie poziomu wody, poziome przesunięcia wód (prądy pływowe o tej samej okresowości).

21. Podział pływów

a)ze względu na charakter położenia księżyca i słońca względem ziemi:

-pływ półdobowy- w ciągu doby księżycowej wyst. 2 odpływy i 2 przypływy.

-pływ dobowy- w ciągu doby wyst przypływ i odpływ.

-pływ mieszany- zależy od aktualnego położenia ziemi względem słońca i księżyca.

b)pływy syzygijne (podczas pełni gdy ciała niebieskie ustawione są w lini prostej), siły pływotwórcze księżyca i słońca wyrównują się.

c)pływy kwadraturowe- powstają gdy kąt wytworzony poprzez ustawienie księżyca, słońca i ziemi jest prosty.

22. Sformułuj słownie i wzorem prawo powszechnego ciążenia

F=ϒ(m1*m2/r*r).gdzie: ϒ-stała grawitacji=6,67*10 do-11; m1 i m2-masy ciał które oddziaływują na siebie; r- odległość między nimi.

Dwa punkty materialne przyciągają się do siebie siłą F wprostproporcjonalną do iloczynu ich mas, a przeciwnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi.

23. Co to jest siła Coriolisa.

Siła Coriolisa działa ciało poruszające się w pobliżu powierzchni ziemi jest ona wywołana dobowym obrotem ziemi. Jej wartość jest równa iloczynowi masy ,podwójnei]j prędkości kątowej ziemi przez liczbową wartość rzutu prędkości poruszającego się punktu na płaszczyźnie równika.

Fc=2mwv*sinV siła ta powstaje przez nakładanie się dwóch ruchów prostoliniowego jednostajnego i ruchu po okręgu.

Siła Coriolisa warunkuje powstawanie niektórych prądów wodnych i powietrznych.

24. Co to jest siła Stokesa i kiedy powstaje.

F=6πr*ην F-siła Stokesa; r- promień kulki; η-wsp. lepkości; ν- prędkość poruszania kulki.

Siła ta jest wprostproporcjonalna do promienia kulki ktura porusza się w danym ośrodku z prędkością ν. Siła to jest siłą oporu jaką ciecz stawia poruszającej się kulce.

25. Co nazywamy przepływem laminarnym, prawo ciągłości strumienia.

Przepływ laminarny to taki przepływ w którym wszystkie cząsteczki poruszają się względem siebie równolegle.

• równanie ciągłości strumienia: V1*S1=V2*S2 V- prędkość przepływu; S- pow. przez którą przepływa płyn.

26. Prawo Bernauliego.

Prawo to podje związek między ciśnieniem i prędkościami elementów cieczy doskonałej w rurze o dowolnym kształcie i przekroju.

27. Turbulencje- wiry, przyczyny powstawania, prędkość krytyczna.

Tworzeniu się wirów towarzyszy wzrost oporu ośrodka i bezużyteczne zużywanie się energii w postaci ciepła.. dowolny ruch masy wodnej powoduje pojawienie się siły tarcia.

Tarcie w morzu składa się z tarcia molekularnego i turbularnego. Tarcie wiatru o powierzchnię wody prowadzi do potężnych przepływów mas wodnych i potęguje wymianę substancji pomiędzy morzem i atmosferą - ma to duży wpływ na klimat ziemi.

28. Podać równanie Poisseila na prędkość płynącej cieczy.

V=(p1-p2/4η*ι)*R*R V- prędkość; η- bezwzględna różnica ciśnień i lepkości na końcach przewodnika; ι- długość słupa cieczy w rurze; R- promień rury.

29. Przedstaw słownie i wzorem prawo Lamberta- Beera.

Światło przechodzące przez ośrodek materialny ulega osłabieniu (absorpcji) co można wypr. wzorem:

I=Ioe do -kcl Io- natęż. św. Padającego na roztwór; c- srężenie roztworu; k- wsp. absorpcji; l- grubość warstwy pochłaniającej; e- podstawa logarytmu natural.

30. Wymień i scharakteryzuj zjawiska związane z hydrooptyką.

a)ilość energii promieniowania - ilość en. Q przenoszonej przez promieniowanie elektromagnetyczne w dowolnym czasie i kierunku.

b)φe - (emisja promieniotwórcza) wyraża moc przenoszonej energii promieniotwórczej.φe=∆Q/∆t

c)gęstość kątowa strumienia energii promieniowania (nat. prom.) Je=φe/∆w

d)natężenie napromieniowania Ee=∆φe/∆S iloraz strumienia energii pr. i pola pow. na którą prom. pada.

31.Podaj definicję transmisji światła i gęstości optycznej.

Tr. św.- określa stosunek światła które wyszło z roztworu do światła które na roztwór padło - jeśli światło nie jest pochłonięte to jest transportowane dalej.

T=I/Io *100%

G. optyczna (absorpcyjna) jest funkcją logarytmiczną odwrotnej transmisji. Jest miarą adolności absorpcyjnych roztworów.

A=log 1/T=log Io/I

33. Sformułuj słownie i na rys. prawa odbicia i załamania światła. Podaj sens fizyczny wsp. załamania św.

Prawo odbicia - kąt odbicia i padania są sobie równe. Prawo załamania- promienie: padający, odbity i załamany leżą w jednej płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni odbijającej lub załamującej światło.

Kąt załamania- znajduje się między promieniem załamanym, a powierzchnią łamiącą.

34. Podaj def. względnego i bezwzgl. wsp. załamania św.

Względny wsp. załamania- jest to stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania.

Bezwzględny wsp. załamania- to stosnek sinusa kąta padania w próżni do sinusa kąta załamania w ośrodku materialnym. a) n=sinα/sinβ=V1/V2 b) n= sinα/sinβ=C/V1

36. Podaj definicję wsp. odbicia promieni słonecznych oraz wsp. zwanego Albedo morza.

Wsp. odbicia promieni słonecznych- stosunek energii promieni odbitych do energii promieni padających. Albedo morza-stosunek promieniowania emitowanego wychodzącego z morza do promieniowania padającego na pow. morza.

37. Scharakteryzuj zjawisko rozpraszania światła na składnikach wody morskiej.

Rozpraszanie światła - jest zjawiskiem fizycznym polegającym na przypadkowych zmianach kierunków biegu promieni świetlnych pod wpływem oddziaływania przypadkowo rozmieszczonych niejednorodności optycznych morza. Woda morska jest ośrodkiem niejednorodnym z występującym w nim zjawiskiem rozpraszania. Niejednorodności są centrami rozpraszania światła- mogą nimi być: zawiesiny(bakterie, koloidy), pęcherze powietrza.

38. Co nazywamy widmem absorpcji promieniowania elektromagnetycznego.

Otrzymuje się je wtedy gdy światło dające widmo ciągłe przechodzi przez środowisko absorbujące niektóre rodzaje promieni.

39. Wyjaśnij co składa się na absorpcję wody morskiej.

(ad. 38) np. w wodach przybrzeżnych znajduje się dużo humusu co powoduje silne pochłanianie fal krótkich.

40. Co to znaczy że woda morska jest najbardziej przeźroczysta dla długości fali 450-540nm i jakie są tego konsekwencje.

Woda działa jak filtr optyczny przepuszczający światło o zakresie 450-470nm, na głębokości 100m tylko takie światło dochodzi. W konsekwencji najbardziej urozmaicone życie- zwłaszcza flora oceaniczna jest w strefie oświetlonej. Rośliny czerpią en. słoneczną do przepr. fotosyntezy.

41. Absorpcja promieniowania podczerwonego przez powierzchniową warstwę wody.

Woda jest prawie nieprzeźroczysta dla pr. podczerwonego. 50% en. promieniowania sł. jest pochłaniana w kilkucentymetrowej warstwie powierzchniowej morza. Pochłaniana energia promieniowania podczerwonego zamieniana jest w ciepło i wykorzystywana w procesie parowania. Zapewnia to: krążenie wody w przyrodzie; chroni głębsze warstwy wody przed ogrzewaniem; stabilizuje w ten sposób warunki życia w wodzie.

42. Przedstaw kryterium i dokonaj klasyfikacji czysości wód.

Kryterium klasyfikacji czystości wód może być stosunek oświetlenia odgórnego Er(z) do tego już pod powierzchnią wody Er(o). Dla λ=475nm. N=Er(z)/Er(o) jeśli N=1% to Eo=100Ez; jeśli Ez/Eo=0.01 dla Z=100m to woda jest bardzo przezroczysta. Wody brudne posiadają N=0.01 dość płytko.

I kl.Z=100m; II kl. Z≈60m; ΙΙΙ kl. Z≈40m. Wraz ze wzrostem gł. zabrudzenie rośnie.

43. Podaj definicję strefy eufotycznej i ją scharakteryzuj.

Strefa eufotyczna- górna warstwa wód oświetlona światłem dziennym na tyle wystarczającym, że zachodzi w niej proces fotosyntezy. Granicą strefy jest gł. na której oświetlenie w sasmie fotosyntezy spada do 1%.

44. Jakie są przyczyny fruktuacji oświetlenia toni morskiej.

Przesłanianie słońca przez chmury; załamywanie promieni słonecznych na falach morza.

Przy słonecznej pogodzie i czystych wodach dominuje zjawisko ogniskowania promieni słonecznych przez grzbiety fal co powoduje pięciokrotny wzrost oświetlenia pod powierzchnią morza.

45. Co to jest ciśnienie akustyczne i jak powstaje.

Jest to ciśnienie będące nadwyżką nad ciśnieniem panującym w ośrodku. Powoduje ono rozchodzenie się lub zagęszczenie ośrodka. pa=pw-po : ciś. wypadkowe - ciś hydroakustyczne na danej gł. w morzu

Ciś akustyczne w morzu powstaje w wyniku amplitudy- wachań ciś na danej głęgokości w morzu.

46. Scharakteryzuj fale poprzeczne i podłużne - do jekich fal należą fale akustyczne.

F. poprzeczne- związane z działaniem sił sprężystości, mogą powstawać i rozchodzić się tyko w ciałach stałych (we wszystkich rodzajach ośrodków)

F. podłużne- polegają na rozchodzeniu się w ośrodku zagęszczeń i rozrzedzeń, są więc zwiąane ze sprężystością objętościową. Sprężystość obj. wykazują wszystkie ciała.

F. akustyczna jest rodzajem fali podłużnej.

47. Scharakteryzuj fale akustyczne.

(ad. 46b) Wielkości określające ruch falowy: prędkość (ruch jednostajny w ośrodku izotopowym) ; czoło fali- zbiór punktów drgających w tej samej fazie.; Natężenie fali- J- wyraża liczbowo ile energii jest przenoszone w jednostce czasu przez powierzchnię powierzchni ustawionej ⊥ do kierunku rozchodzenia się fali; Gęstość energii fali- w - wyraża ilość energii przypadającej na jednostkę objętości ośrodka. Fale akustyczne są zaburzeniami w ośrodkach płynnych wywołane są zaburzeniem gęstości ośrodka w postaci chwilowych rozrzedzeń i zagęszczeń powodujących chwilowe zmiany ciśnienia w otoczeniu.

48. Opisz równaniem ciśnienie akustyczne w odl. X od źródła.

Pax=Pa*sin[w(t-tx)] Pa- amplituda ciś. ; w(t-tx)- faza.

49. Co nazywamy względnym zagęszczeniem akustycznym.

Δδ/δ=Kp*pa Δδ/δ−gęstość ; Kp- wsp. ściśliwości cieczy adiobatycznej ; pa- ciśnienie akustyczne.

Zaburzenie ośrodka opisuj się bezwzględnym zagęszczeniem akustycznym.

50. przedstaw składowe energii fali akustycznej.

E=mw²*A²/2 (m=δ∗ν) ;E- energia fali akustycznej; m- masa; w- prędkość kątowa; A-amplituda

52. Zdefiniuj współczynnik odbicia i pochłaniania fal akustycznych.

β=Er/Ep β- wsp. odbicia fali; Er- en. fali odbitej; Ep- en. fali pochłoniętej.

53. Jaki jest zakres słyszalności ucha ludzkiego.

Ucho ludzkie reaguje na dzwięki w zakresie częstotliwości od 16 Hz do 20 Hz. Jest ono niejednakowo wrażliwe na dźwięki o tym samym natężeniu ale o różnej częstotliwości. Miarą słyszalności ucha ludzkiego jest próg słyszalności - najmniejsze wyczuwalne natężenie dźwięku, przy czym najwyższa czułość odpowiada drganiom o

ν≈1000 do 3000 Hz.

54. Jaki jest zakres rozchodzenia się dźwięku w toni morskiej.

55. Od czego zależy szybkość rozchodzenia się dźwięku w toni morskiej.

Prędkość rozchodzenia się dźwięku w toni morskiej zależy od: temperatury- gdy t↑ to ν↑ (max. tla t=75^oC ν=1560m/s); głębokości; ciśnienia hydrostatycznego.

56. Podaj wzorem i słownie natężenie fali akustycznej.

I=E/t*s [W/m²] .; Natężenie fali- J- wyraża liczbowo ile energii jest przenoszone w jednostce czasu przez powierzchnię powierzchni ustawionej ⊥ do kierunku rozchodzenia się fali.

57. Jak określamy poziom głośności fali akustycznej.

L=log I/Io [B] = 10 log I/Io [dB] L-poziom głośności dźwięku ; I- natężenie dźwięku ; Io- nat. dźw. Zdrowego ucha odpowiadające progowi.

59. Podaj wzór na prędkość rozchodzenia się dźwięku.

ν=λ∗v [m/s] ν- prędkość rozchodzenia się fali akustycznej ; λ- długość fali ; v-częstotliwość.

60. Co stanowi rozpraszanie się fal akustycznych w morzu.

---