Гидрология. Физические основы гидрологических процессов

Фундаментальные законы физики и их использование для изучения водных объектов
Закон сохранения вещества
Закон сохранения энергии
Закон сохранения механической энергии
Закон сохранения количества движения (импульса).

Закон сохранения вещества
В физике: означает неизменность массы в замкнутой (изолированной) системе.
Водные объекты - открытые системы, поэтому в гидрологии этот закон определяет равновесие между приходом, расходом вещества и изменением его массы в пределах объекта.
Это относится не только к воде, но и содержание в ней наносам, солям, газам и т.д.
Уравнение баланса,
применительно к водному объекту
и к любому замкнутому контуру:
∆m=m+- m-
Единицы измерения – единицы
массы (кг), но можно
выражать и в объеме.

Закон сохранения энергии
В физике: неизменность энергии в замкнутой системе с учетом возможного перехода одного вида энергии в другой.
В гидрологии: определяет условия баланса прихода и расхода теплоты и изменения теплосодержания объекта.
Уравнение теплового баланса:
∆Θ=Θ+-Θ-
Θ+ - что пришло, теплота при переходе механической энергии в тепловую, а также при
ледообразовании – конденсации
водяного пара, разложении
веществ.
Θ- - что ушло, затраченной на
испарение, плавление льда,
химические и биохимические
процессы.
Единицы измерения- Дж.

Закон сохранения механической энергии
Е= Епот+ Екин+Едис
Е -полная энергия
Епот - потенциальная энергия
Екин - кинетическая энергия
Едис - затраты на трение-
диссоциация энергии.
В гидрологии: определяет характер перехода потенциальной энергии (энергия покоящейся воды) в кинетической энергии движущегося потока.

Закон сохранения количества движения (импульса)
В физике: в пределах замкнутой системы количество движения остается неизменным:
m(αV/αt)=0
m-масса системы
αV/αt-ее ускорение (ед.изм. Дж).
В гидрологии: закон изменения движения (импульса): изменение количество движения открытой системы равно сумме всех сил, действующих на систему.
Уравнение движения:
m(dV/dt)=ΣF
Единицы измерения силы- Н или кг•м/с2