Температура градиенти, иссиқлик оқими ва унинг кўрсаткичлари Температура градиенти. Икки ўлчамли температура майдонининг нуқталарини бир хил температура билан бирлаштирсак-бу ҳолда чизиқлар системасини оламиз (танланган температура учун). Бу чизиқлар -изотерма деб номланади. Улар бир бири билан кесишмайди. Температура фарқини изотермалар орасидаги масофа фарқига нисбати нолга интилганда адлатда температура градиенти дейилади.
Шундай қилиб, температура фарқини изотермалар орасидаги масофалар фарқининг нисбати нолга интилганда температура градиенти дейилади, яъни:
Иссиқлик оқими. Муҳит ичида ҳар хил температура градиенти бор бўлсин. Бу ҳолда шу муҳитда иссиқлик оқими кузатилади (иссиқлик тарқалиши). Иссиқлик оқими деб-изотермик юзадан бирлик вақт ичида ўтадиган иссиқлик миқдорига айтилади. Бу оқим Q муҳитнинг кам исиган томонига қаратилган бўлади. Яъни иссиқлик оқими температура паст бўлган томонга йўналган бўлади.
Бирлик юзадан ўтувчи иссиқлик оқимига иссиқлик оқиминингинтенсивлиги дейилади.
Изотермик юзадан вақт бирлигида ва бирлик майдондан ўтувчи иссиқлик миқдорига нисбий, иссиқлик оқими дейилади.
Француз олими Фурье муҳит ичида иссиқлик тарқалишини ўрганиб ўз қонунини яратади. Бу қонунга кўра нисбий иссиқлик оқими (д) температура градиентига тўғри пропорционал бўлади:
q = -
бу ерда: - пропорционаллик коэффициенти, n-изотермик юзага тказилган нормал. Ҳозирги пайтда бу формула Фурье конуни деб аталади.
Пропорционаллик коэффициенти иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти деб аталади. Температура градиенти ва нисбий иссиқлик оқими карама-қарши томонларга йўналган, шунинг учун иссиқлик оқими мусбат қиймат билан олиш учун тенгламада минус белгиси қуйилиши керак.
Сув ва музнинг иссиқлик ўтказувчанлиги табиатда муҳим роль ўйнайди. Суюликлар учун икки хил иссиқлик узатиши мавжуддир:
Турбулент иссиқлик узатиш;
Конвектив иссиқлик узатиш.
Молекўляр иссиқликни узатишнинг характеристикаси иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти ( )дир.
Бу коэффициент суюкдикнинг физик параметри ҳисобланади ва моддаларнинг структураси, зичлиги, намлиги. температураси ва босимига боғлиқ- Иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти тажриба йули билан аниқланади:
= -Q /F /( )],
бу ерда -вақт.
Кўпгина суюқликларнинг иссиқлик ўтказувчанлик коэффициент^ температура ортиши билан камаяди. Сувнинг иссиқлик ўтказувчанлиги бошқа суюқликлардан фарқли равишда температура 0° дан 127°С га кўтарилганда бу коэффициент ҳам кўтарилади. Температура 127°С дан ошган сари камаяди.
Сув алмашиниш ёки аралашиш деб сув ҳавзаларида алоҳида сув қатламлари орасидаги масса ва энергия алмашинишга айтилади. Ташқи қучлар таъсирида, оқимларнинг шаклланиши ва катта ҳажмдаги сув массаларининг харакатга келиши кузатилади. Натижада сув массасининг таркибидаги лойқа оқизиклар, эриган кимёвий моддалар, газлар, иссиқлик заҳиралари ҳам харакатга келади ва аралашиш жараёни таъсирида сув қатламларининг физико-кимёвий ва бошқа кўрсаткичлари ҳам бир турда бўлишга интилади.
Аралашиш молекуляр ёки моляр бўлиши мумкин. Харакатланмаган сув қатламининг турлича исиши натижасида турли тезликга эга бўлган молекулаларнинг тартибсиз -хаотик харакати кузатилади ва тезлиги катта бўлган молекулалар икки ҳил хароратга эга бўлган қатламлар чегарасида харорати юқори бўлган иссиган қатламдан совуқроқ қатламга ўтади. Кинетик энергиянинг ўтиши натижасида қатламлар чегарасида сув харорати текисланади. Одатда молекуляр аралашиш катта роль ўйнамайди, чунки аксариат сув хавзалари режимида сув муҳити доимий харакатда бўлади. Катта ахамиятга моляр аралашиш эга бўлади.
а). Конвектив иссиқлик алмашинуви ва буғланиш туфайли иссиқлик узатилиши. Табиатда иссиқлик узатилиши бир вақт ичида ҳар хил шаклларда амалга оширилади. Конвектив иссиқлик алмашинуви табиатда юзанинг ва шу юза устидаги суюқ ёки газсимон муҳитларнинг температура фарқд билан аниқланади. Бу юза ҳам каттиқ ҳам суюқ бўлиши мумкин. Гидрологияда асосан сувдан атроф муҳитга иссиқлик ажратилиши Ҳисобланади ва бу масала қуйидагича ечилиши мумкин:
бу ерда - иссиқлик бериш коэффециенти; tn -.юза температураси; -атроф муҳит температураси.
Иссиқлик коэффициенты -экспериментал йул билан аниқланади. Ҳозирги кунда уни баҳолаш учун г кўп ифодалар тузилган: В.В.Шулейкин. Б.П.Проскуряков, А.П.Браславский, Б.Д.Зайков, К.И.Россинский ва бошқаларнинг ифодалари:.
Сувдан ҳавога иссиқлик беришда
= 2,65[ 1+0.8 w+f ( )]
бўлиб, , (fn ) - жадвалдан топилади.
Бундан гидрологлар ва гидротехниклар фойдаланадилар.
2) Сувдан музнинг қуйи юзасига:
а2=348 (1+6 )
-сув окимининг тезлиги.
3) Муз юзасидан ҳавога:
а3 = 5,8
-шамол тезлига.
4) Қор юзасидан хавога:
а4 = 23,2
Табиатда турли муҳитлар мавжуд, уларнинг агрегат ҳолати ўзгариши туфайли иссиқлик ютилиши ёки ажралиши мумкин. Бундай муҳитларга биринчи навбатда сувни, қорни, буғни, музлаган грунтни киритиш мумкин. Мисол учун сувнинг буғланиши, муз возгонкаси, қорнинг эриш жараёнларида иссиқлик ютилади ва тескари жараёнларда -сувнинг музлаши, конденсация ва сув буғининг сублимацияси- иссиқлик ажралиши билан содир бўлади. Сув буғга айланганда 2500 кЖ/кг микдорда иссиқлик ютилади ва тескари жараёнда - конденсацияда - шу микдорга тенг иссиқлик миқдори ажралади.
б). Дарё сувлари ва саноат чиқинди сувлари билан олиб келинадиган иссиқлик миқдори бирлик юзага нисбатан қуйидаги формула билан ифодалинади:
бу ерда Qn -сув сарфи;
-сув ҳавзасининг юза майдони;
- дарё сув температураси билан сув ҳавзаси температурасининг фарқи
в.) Сув объектининг туби билан иссиқлик алмашинуви. Ўзан губи билан сув объектининг турига боғлиқ ҳолда бағоланади.
Ўзан тубидаги иссиқлик алмашинувини хисоблаш учун биз сув қатламининт тубидаги ва шунингдек ўзан тубининг ҳароратини билишимиз керак. Уларни ўлчаш жуда ҳам мураккаб масаладир, шунинг учун ҳам ҳозирги вақтда тайёр жадваллар қўлланилади.
