论文部分内容阅读
太阳池的浓度梯度区的维持以及浓度分布的研究成为研究太阳池课题的重要部分,提出思考对于相对低廉的太阳池工质(如NaCl、MgCl2)是否会在重力场作用下自动形成浓度梯度。在海洋中盐度的分布影响着海洋运动,在深度较大的海洋中,重力场对盐度的分布是会产生怎样的影响。以此为出发点,本文进行单盐溶液在重力场的浓度分布规律的研究。为了探究单盐溶液在重力场的浓度分布规律,本文对在重力场中NaCl、KCl、 MgCl2、CaCl2、BaCl2五种非饱和单盐溶液的浓度分布进行了实验和理论初研究,以及NaNO3和CaCl2过饱和单盐溶液柱浓度分布的实验研究。(1)非过饱和溶液柱在重力场的浓度分布实验研究：我们设计了1米高的溶液柱装置。温度恒定在25℃,十组单盐非饱和溶液柱在平衡60、90、120天后我们对其四个高度的溶液浓度及密度进行了测定,实验结果显示在平衡120天后,1米的非饱和溶液柱四个高度的浓度测定结果在实验误差范围内,保持均一性,我们推测1米的高度不足以出现在实验中能够测定的浓差。(2)非过饱和溶液柱在重力场的浓度分布理论初研究：在Larson提出的重力场下溶液的热力学平衡方程的基础上推导得到溶液柱浓度(水活度)分布公式将公式中组分c设为水,得到不同浓度的溶液的水活度分布。再通过探究水活度比与浓度比的关系得到溶液浓度分布。计算出五种溶液1米溶液柱的浓度梯度,同一类型溶液在不同高度时溶液所能出现的浓差,以及同一类型溶液柱在不同浓度时顶部溶液和底部溶液的浓度比。通过理论计算,得到如下结论：1、五种溶液的1米溶液柱的确不能产生出实验能够测定的浓差。2、NaCl溶液与KC1溶液相比,由于KCl分子相对重一些,因此出现的浓差会相对明显。3、CaCl2、MgCl2虽然分子质量较大,但水合作用相对较强,出现的浓差反而会小。4、五种溶液中出现浓差最明显的是BaCl2溶液,一方面BaCl2质量较大,另一方面与水结合作用又不是太强。(3)过饱和溶液在重力场的浓度分布实验研究：NaNO3和CaCl2单盐过饱和溶液1米溶液柱在24h内就能够形成明显的浓差。表明过饱和溶液的结构与非饱和溶液不同,过饱和溶液形成溶剂团簇,溶剂团簇有较大大体积和质量能够更快的沉降因而形成了较明显的浓差。