Значения предела прочности льда, Па

Теплофизические свойства пресноводного льда

t, ^0С	сл, кДж/(кг×К)	rл, кг/м^3	lл, Вт/(м×К)	ал ×10^6, м^2/с
	2,12	916,4	2,23	1,2
-5	2,08	917,4	2,24	1,2
-10	2,04	918,2	2,25	1,2
-15	1,99	919,1	2,27	1,24
-20	1,96	919,96	2,29	1,3
-25	1,92	920,8	2,31	1,3
-30	1,88	920,8	2,32	1,34

Удельная теплота плавления (кристаллизации) морского льда в сильной степени зависит от его солености.

Удельная теплоемкость морского льда несколько больше удельной теплоемкости пресноводного льда.

Модуль упругости льда E при сжатии, растяжении и изгибе зависит от температуры и структуры льда и изменяется в очень широких пределах: от 0,12·10¹⁰ до 1·10¹⁰ Па [16,19]. При сжатии его принимают в среднем равным 0,9·10¹⁰Па. Модуль упругости линейно уменьшается с повышением температуры.

Модуль сдвига льда G, так же как и модуль упругости E, зависит от температуры и структуры льда, но изменяется он не в столь большом диапазоне. В среднем его можно принять равным 3·10⁹ Па.

Коэффициент Пуассона льда ν_л находится в пределах 0,34…0,37 и практически не зависит от температуры.

Значения предела прочности льда, так называемое временное сопротивление льда, в различных условиях его напряженного состояния и при температуре, близкой к 0°С, по данным К.Н.Коржавина приведены в таблице 2.5. С понижением температуры прочность льда увеличивается, а с повышением солености — уменьшается.

Таким образом, предел упругих деформаций у льда невысок (s =3·10⁹Па); этим определяется во многих случаях то, что лед ведет себя как пластическое тело, например при статическом давлении льда при повышении его температуры.

Таблица 2.5

Характер деформации	Ориентировка усилия	Обозна­чение	Реки Севера и Сибири	Реки европейской части России
Сжатие	Перпендикулярно	R сж	(45…65) 10^4	(25…40) 10^4
Местное смятие	Перпендикулярно	R см	(110…150) 10^4	(55…80) 10^4
Растяжение	Параллельно	R р	(70…90) 10^4	(30…40) 10^4
Срез	Параллельно	R ср	(40…60) 10^4	(20…30) 10^4
Изгиб	Параллельно	R из	(45…65) 10^4	(25…40) 10^4

Электрическая проводимость пресноводного льда весьма мала и во много раз меньше электрической проводимости воды, особенно если вода хотя бы немного минерализованна. Например, удельное электрическое сопротивление пресноводного льда при частоте колебаний электромагнитных волн f=50Гц и температуре 0°С равно 3,67·10⁷ Ом·м, а при -20°С равно 1,9·10⁷ Ом·м, тогда как дистиллированная вода, из которой был получен этот лед, имела сопротивление порядка 10⁶ Ом·м.

Диэлектрическая постоянная (проницаемость) льда ε зависит от его температуры и частоты электромагнитных волн. Причем ε увеличивается с понижением температуры; с увеличением частоты волн ε уменьшается, достигая при f > 10⁸ Гц постоянного значения (ε = 3,15), не зависящего от температуры.

Характеристики радиационных и оптических свойств льда и воды довольно близки между собой. Поглощение лучистой энергии Солнца чистым льдом и водой почти одинаково.

Коэффициент преломления льда n равен 1,31, т.е. мало отличается от коэффициента преломления воды.

Адгезия льда (примерзание к поверхности твердого тела) к различным материалам зависит от их физических свойств, шероховатости и температуры поверхности тел. С повышением шероховатости и с понижением температуры адгезия увеличивается. Характеристикой адгезии является работа, которую необходимо совершить, чтобы сдвигом нарушить связь между льдом и телом на единице площади примерзания.

Механические и теплофизические свойства льда. Плотность шуго-ледяного слоя на поверхности водотока можно определить по формуле В.А.Милошевича:

r_ш = -0,013q × L^0,28 u^-1,56 , (2.41)

где q - средняя температура воздуха (°С), L - длина участка ледообразования (км), u - средняя скорость течения (м/с).

Экспериментально известно, что объемная скорость роста кристаллов шуги (м³/с) равна

w_ш = ¶V/¶t = 10^-7 (0,14 + u) (-t)^1,62, (2.42)

где V – объем частиц шуги, u – скорость движения частиц относительно воды (принимается равной гидравлической скорости), t – температура воды. Теплофизические свойства влагонасыщенной шуги представлены в таблице 2.6.

Гидравлическая крупность частиц шуги (величина отрицательная) – скорость всплытия шуги. Она зависит от размеров – крупности частиц, ее геометрической формы и плотности, а также от температуры воды. Форма частиц шуги зависит от скорости потока. До скоростей 0,35м/с образуются пластины, выше 0,5м/с – шары, в промежуточной области – эллипсоиды.

Таблица 2.6

Дата добавления: 2014-01-11