第三章 海水的物理性质

第三章：海水的物理特性和世界大洋的层化结构一、海水的主要热学和力学性质（一）水的密度水结冰时，密度减小，体积增大，所以冰总是浮在水面上，这与一般物质的性质“热胀冷缩”不同，是一种反常膨胀。

水的密度随温度的这种不正常的变化，是由水分子的缔合造成的。

（二）水的热性质特殊水的熔点、沸点、比热、蒸发潜热和表面引力值都比氧的同族氢化物高。

其原因就在于熔化和汽化时，缔合分子的溶解需要消耗较多的能量。

（三）海水的盐度海水是含有多种无机盐类的溶液，盐度是其浓度的一种量度，它是描述海水特征的基本物理量之一。

海洋中发生的许多现象都与盐度的分布和变化密切相关。

长期以来，人们对盐度的定义、计算标准和测量技术进行了广泛的研究和讨论，先后有1902年盐度、氯度定义；1969年的电导盐度定义；1978年的实用盐标。

1、1902年盐度、氯度定义大量海水分析结果表明，不论海水中含盐量的大小如何，各主要成分之间的浓度比基本上是恒定的，这种规律称为“海水组成恒定性”又称为马赛特原则。

海水组成恒定性规律的发现，为测定海水的盐度提供了方便条件。

1902年，克努森（Knudsen）等人建立了盐度、氯度定义。

1)盐度：1千克海水中的碳酸盐全部转换成氯化物，溴和碘以氯当量置换，有机物全部氧化之后所剩固体物质的总克数，单位：克每千克，用符号S‰表示。

2)氯度：1千克海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数，单位是克每千克。

（氯度量稍大于海水中实际氯含量）用硝酸银滴定法测定海水的氯度时，需要知道硝酸银的浓度，为此，配置一种标准的知道其氯度值的标准海水，作为国际统一标准硝酸银溶液的浓度。

国际上统一使用氯度值精确为19.374‰的大洋水作为标准，称为标准海水，其盐度值对应为35.000‰。

2、1969年的电导盐度定义考克斯等1976年对由大洋和不同海区不深于100米的水层内采集的135个水样，准确的测定其氯度值计算盐度，同时测定水样的电导比R15，得除了盐度S‰与电导比之间的关系式：但此种盐度测定仍然未脱离对氯度测定的依赖，直至1978年实用盐标的建立，才使得盐度测定脱离了对氯度测定的依据。

第三章海水的物理特性和世界大洋的层化结构§ 3.1海水的主要热学和力学性质一、海水与纯水研究对象为海水，海水是一种溶解有多种无机盐、有机物和气体，并含有许多悬浮物质的混合液体。

因测定出海水中含有80多种元素，溶解无机盐总量约3.5%，而不同于纯水。

纯水——不包含任何溶解物和悬浮物的纯粹的水，当然也不包括气体。

它有特殊的水分子结构，强溶解性和反常的密度变化，作为海水的主体部分，纯水的这些性质是必要影响到海水特性。

水的强溶解性：由于水的强极性可以吸引溶质表面的分子或离子，使其脱离溶质的表面进入水中。

海水的溶解性强于纯水。

水的反常密度变化：•现象——纯水在大气压力下4℃时密度最大，为1000千克每立方米t > 4 ℃—热胀冷缩，t↘V ↘ρ↗t < 4 ℃—反常膨胀，t ↘ V ↗ρ↘•反常膨胀原因——水分子的缔合水分子缔合成分子晶体，其晶格排列松散，体积增大，故密度减小。

t < 4 ℃时有利于分子的缔合。

0 ℃水结冰时，水分子全部缔合成一个巨大的分子晶体，体积增大，密度减小，所以冰总是浮在水面上。

0 ℃—4 ℃升温过程中，较大的缔合分子离解为较小的缔合分子，体积收缩，密度增大。

二、海水的温度、盐度、密度1、海水温度：物质内部分子热运动激烈的程度。

表征物体冷热程度的物理量，建立在热平衡定律基础上。

•海温，就是海水的温度。

2、海水盐度a、绝对盐度——海水中溶解物质质量与海水质量的比值。

b、盐度的首次定义（1902）1kg海水中将(Br-,I-)以氯置换，碳酸盐分解为氧化物,有机物全部氧化,所余固体物质的总克数。

(480度加热48小时）利用海水组成恒定性性质——不同地域，海水中主要成分的绝对含量不同，但各含量间的比值近似恒定。

测定出其中某一主要成分的含量，便可推算出海水盐度。

Knudsen盐度公式——S‟ = 0.030 + 1.8050Cl‟，其中Cl‟为氯度，1kg海水中的溴和碘以氯当量置换，氯离子的总克数。

第三章地球上的水第2节海水的性质【学习目标】1.理解温度、盐度和密度是海水重要的理化性质。

2.运用图表等资料，说出海水温度、盐度、密度的分布特点及其影响因素。

3.运用图表、实例等资料，说明海水温度、盐度、密度对人类活动的影响。

【素养目标】综合思维：运用图表等资料，归纳海水温度、盐度、密度的分布规律及影响因素。

区域认知：通过图表分析，不同海域海水温度、盐度、密度的差异，找出世界盐度最高和最低的海区，并解释原因。

地理实践力：以现实生活的事项为例，走近海洋，利用地图册和新闻影视资料，让学生更直观地理解有关海洋知识，海水的一些物理、化学性质，由浅入深，增强对知识的理解。

人地协调观：学生通过对海洋的认识，理解人类与海洋的相互关系，合理利用和保护海洋，促进可持续发展。

【教学重难点】本节教学的重点是“说明海水性质对人类活动的影响”，“盐度分布和密度分布”是难点。

【教学过程】课时建议2课时。

实施建议第一课时【导入】教科书以“长尾鲨”号核潜艇事件设计情境，既激发了学生探索海洋世界的兴趣，又巧妙地引出了海水理化性质的学习主题。

实际教学中可以海水的温度、盐度、密度等理化性质之一或者全部为主题，以实例或故事导入。

方式一：从海水的密度导入。

选择教科书案例或者选择类似的案例导入，如1968年以色列“达喀尔号”潜艇“失踪”事件、2014年中国372号潜艇遭遇“海中断崖”成功脱险的故事。

方式二：从海水的温度导入。

①可选择海水温度过低导致鱼群死亡的事件。

例如，2011年1月初，美国马里兰州持续低温，导致沿海地区大约200万条斑鱼死亡。

②可选择海水温度过高导致鱼群死亡的事件。

例如，2000年8月，科威特遭遇高温，海水温度最高达到34℃，造成浅水鱼大批死亡。

再如，秘鲁渔场以冷水性鱼类为主，海水急剧升温会导致鱼群数量锐减。

③介绍学生熟悉的海洋鱼类及其适宜的温度范围，如黄鱼、带鱼、大麻哈鱼、鳕鱼、罗非鱼、石斑鱼、小沙丁鱼、金枪鱼等。

方式三：从海水的盐度导入。

第二节海水的性质课程标准运用图表等资料，说明海水性质和运动对人类活动的影响。

学习目标1.分析影响海水温度、盐度和密度的主要因素。

2.运用图表等资料，归纳总结海水温度、盐度、密度的时空分布规律。

3.联系生产生活实际，说明海水性质对人类活动的影响。

一、海水的温度1．影响因素(1)主要因素：海洋热量的收支情况。

①热量收入：主要来自太阳辐射的热量。

②热量支出：主要是海水蒸发所消耗的热量。

(2)其他因素：海陆分布、大气运动、海水运动。

2．分布规律(1)垂直分布：海水温度随深度增加而变化，1000米以内的海水温度随深度变化幅度较大，而1 000米以下的深层海水温度变化幅度较小。

(2)水平分布：全球海洋表层的水温由低纬向高纬递减。

(3)季节分布：同一海区的表层水温，夏季普遍高于冬季。

3．对地理环境的影响(1)海水温度影响海洋生物的分布。

(2)海水温度影响海洋运输。

(3)从全球尺度来说，海水对大气温度起着调节作用。

判断1．某海域水温高，是因为该海域太阳辐射多。

( × )2．垂直方向上，海水温度的变化幅度较大。

( × )二、海水的盐度1．含义：海水中盐类物质的质量分数，通常用千分比表示。

2．影响因素(1)温度：海水的温度越高，盐度越高。

(2)蒸发量：蒸发量越大，盐度越高。

(3)降水量：降水量越大，盐度越低。

(4)入海径流：有河流注入的海域，海水盐度一般较低。

3．分布规律世界大洋的平均盐度约为35‰，以副热带海域最高，由副热带海域向赤道和两极逐渐降低。

4．对人类活动的影响(1)利用海水晒盐，日照充足、降水较少的沿海地区适宜建造晒盐场。

(2)利用海水制碱，从海水提取镁、溴等资源。

(3)对海水养殖而言，盐度的稳定性极其重要。

(4)随着科技的发展和观念的改变，海水也成为淡水资源的重要补充。

判断1．赤道海域因温度最高，蒸发强烈，盐度最高。

( × )2．一般河流入海口附近的海水盐度较低。

( √ )三、海水的密度1．概念：指单位体积海水的质量。

海水的物性参数1. 导言海水是地球上最常见的自然物质之一，它的成分和物性参数对于海洋科学的研究和海洋工程的设计至关重要。

本文将介绍海水的常见物性参数，包括密度、粘度、热容和盐度等。

2. 密度海水的密度是指单位体积海水的质量，通常以千克/立方米（kg/m³）表示。

海水密度的主要影响因素是温度和盐度。

随着温度的升高，海水密度降低；而随着盐度的增加，海水密度增加。

常见海水的密度约为1020-1030 kg/m³之间。

3. 粘度粘度是指流体抵抗相对运动的能力，它决定了流体流动的阻力大小。

海水的粘度主要受温度和盐度的影响。

通常用动力粘度（动力粘度是剪切切应力和剪切速率之比）来表示海水的粘度，单位为m²/s。

海水的粘度随着温度的升高而降低，随着盐度的增加而增加。

在常温下，海水的动力粘度约为1.1 × 10⁻⁶ m²/s。

4. 热容热容是指单位质量物质升高1摄氏度所需的热能，它表示了物质吸热和放热的能力。

海水的热容主要由温度和盐度决定。

海水的热容随着温度的升高而增加，随着盐度的增加而略微增加。

在常温下，海水的热容约为3900 J/(kg·°C)。

5. 盐度盐度是指海水中溶解的盐类物质的质量所占总质量的百分比。

盐度对海水的导热性、电导率和密度等物性参数都有影响。

盐度的常见单位为盐度（psu）或以千分之一为单位的盐度（ppt）。

海水的典型盐度约为34-37 psu之间，即千分之34-37。

6. 声速声速是声波在介质中传播的速度，对于海洋声学和水下通讯等方面具有重要意义。

海水的声速主要由温度、盐度和压力决定。

通常情况下，海水的声速约为1500 m/s。

7. 其他物性参数除了上述常见的物性参数外，海水还有许多其他的物性参数值得研究和讨论，如导热系数、折射率、电导率等。

这些物性参数都对海洋科学的研究和海洋工程的设计起到重要的作用。

结论海水的物性参数包括密度、粘度、热容、盐度和声速等，这些物性参数受温度、盐度和压力等因素的影响。

第三单元海水中の化学一、海洋化学资源1、海水中の物质（1）海水由96.5%の水和3.5%の溶解の盐组成。

①海水中主要有4种金属离子（Na+、Mg2+、Ca2+、K+）和2种酸根离子（Cl-、SO42-）。

当把海水蒸干时，任一金属离子和酸根离子都可以结合构成一种盐，故海水中主要の盐有：Na2SO4、NaCl、MgSO4、MgCl、CaSO4、CaCl、K2SO4、KCl。

②海水之最：含量最多の金属离子：Na+，含量最多の非金属离子或酸根离子：Cl-含量最多の非金属元素：O，含量最多の金属元素：Na海水盐分中含量最多の非金属元素：Cl。

（2）海水制镁Ⅰ.流程：Ⅱ.化学方程式：①MaCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2②Mg(OH)2+2HCl＝2H2O+MgCl2③MgCl通电Mg+Cl2↑注意：①海水中原本就有氯化镁，为什么要先加石灰乳生成氢氧化镁沉淀，再加盐酸得到氯化镁呢？海水中氯化镁の含量很低，要想得到它，首先要设法使之富集。

提取镁时，如果直接以海水为原料，则将其中の氯化镁转化为沉淀の过程就是为了使镁元素富集；如果以卤水为原料，则在海水晒盐阶段就经过了一次富集，转化为沉淀の目の即可使镁元素进一步富集，又可除去其中の氯化钠等杂质。

②从海水中提取镁时，选择石灰乳做沉淀剂の原因是什么？因为石灰乳价廉易得，大海中富含贝壳，它们の主要成分为碳酸钙，可就地取材通过大海制得石灰乳，反应の化学方程式为：CaCO高温CaO+CO2↑、CaO+H2O＝Ca(OH)22、海底矿物（1）可燃冰①可燃冰——天然气水合物——固体——极易燃烧②形成：由天然气（主要成分是CH4）和水在低温、高压条件下形成の冰状固体。

③优点：燃烧产生の热量比同等条件下の煤或石油产生の热量多得多。

燃烧后几乎不产生任何残渣或废气，被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。

注意：①纯净の天然气水合物呈白色，形似白雪，可以像固体酒精一样直接被点燃，被形象の称为“可燃冰”。

海水的温度盐度密度的分布规律一、海水的基本性质海水是指地球表面被覆盖的水体，通常来自海洋、海湾、海峡等大面积的水域。

海水是由淡水和盐水混合而成的，其主要成分包括水分子、钠离子和氯离子，还有少量的镁离子、钾离子、硫酸根离子等。

海水的温度、盐度和密度是描述海水物理性质的三个重要参数，它们相互影响，共同决定了海水的状态和特性。

1. 温度海水的温度是指海水中各点的温度值。

海水的温度受到多种因素的影响，如季节变化、地理位置、海洋环流等。

通常情况下，海水的温度会受到太阳辐射的影响，表现为昼夜温度差异大，白天温度高，夜晚温度低的特点。

海水的温度会影响海水的密度，影响海水的流动状况，还会对海洋生物的生长和分布产生重要影响。

2. 盐度海水的盐度是指海水中各点的盐度值。

海水的盐度主要来源于地表径流和海底地形的影响，是海水中溶解的各种盐类和矿物质的总和。

海水的盐度会受到降水、蒸发和河流径流等因素的影响，通常情况下海水的盐度在全球各地都有一定的变化范围。

盐度高的海水通常密度较大，而盐度低的海水密度较小，影响海水的流动和热交换。

3. 密度海水的密度是指海水的质量与体积的比值，通常以千克/立方米（kg/m³）为单位。

海水的密度受到温度和盐度的影响，通常情况下海水的密度在不同地区有一定的差异。

密度较大的海水往往在深水区，而密度较小的海水则通常在浅水区。

海水的密度差异会影响海水的流动和环流过程，还会对海洋生物的生长和分布产生重要影响。

二、海水的温度、盐度和密度分布规律海水的温度、盐度和密度在不同地区和深度都有一定的分布规律，这些规律主要受到海洋环流、地形地貌、气候变化等因素的影响。

下面将分别介绍海水的温度、盐度和密度的分布规律及其影响因素。

1. 温度分布规律海水的温度在不同地区和深度有着不同的分布规律，主要受到以下因素的影响：（1）季节变化：海水的温度会受到季节变化的影响，通常情况下夏季海水温度较高，冬季海水温度较低，造成昼夜温度差异大，影响海水的热交换和环流过程。

第三章地球上的水第二节海水性质本节是有关海洋的一些基础知识，有人说21世纪将是海洋开发的世纪，海洋是人类扩大生存空间的理想场所。

海洋被誉为生命的摇篮、风雨的故乡、贸易的通道、国防的前线、资源的宝库，随着人口的增加，人们越来越深刻地认识到解决人类面临的人口、资源、环境问题，拓宽生存空间，开发利用海洋资源势在必行，为此，我们首先需要认识海洋。

海洋水体是大气水和陆地水的主要来源，也是大气的主要热源；海洋与陆地的相互作用，从海洋对陆地的作用这方面来看，一方面是海洋水体运动的影响；因此，研究海洋水体的性质和运动特征及其对人类环境的影响，在海洋环境对人类的发展日益重要的“海洋时代”，具有非常重要的意义。

海洋中的许多自然现象与海水的理化性质有关，其中海水温度和盐度是表示海水性质的重要指标.1.人地协调观：学生通过对海洋的认识，理解人类与海洋的相互关系，合理利用和保护海洋，促进可持续发展。

2.综合思维：运用图表等资料，归纳海水温度、盐度、密度的分布规律及影响因素。

3.区域认知;通过图表分析，认识不同海域海水温度、盐度、密度的差异，找出世界盐度最高和最低的海区，并解释原因。

4.地理实践力：以现实生活的事象为例，走近海洋，利用地图册和新闻影视资料，让学生更直观地理解有关海洋知识，海水的一些物理、化学性质，由浅入深，增强对知识的理解。

重点：海水温度、盐度、密度的分布规律。

难点：海水温度、盐度、密度的分布规律原因分析。

多媒体自制教具（一）引入课题浩瀚的海洋，被誉为生命的摇篮、资源的宝库。

海洋既是人类未来发展的重要空间场所，也是影响地理环境发展演化的重要因素。

海洋水体以及海洋中的各种组成物质，构成了对人类生存和发展有着重要意义的海洋环境。

中国海域辽阔，海洋资源十分丰富，对今后的社会和经济发展必将起着巨大的推动和促进作用。

下面我们学习有关海洋的知识内容。

过渡：介绍美国海军“长尾鲨”号核潜艇事故，过渡到海水的性质一、海洋基本情况介绍（一）海洋是地球的水库人类赖以生存的地球，海洋面积辽阔，水深巨大。