本章会稍多一点干货，有一些公式和方程
一、海水的主要热学和力学性质
海水是一种溶解有多种无机盐、有机物质和气体以及含有许多悬浮物质的混合液体。
1、纯水的特性
（1）水分子的结构特殊
水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的。假如两个氢原子和氧原子如图那样简单地结合在一起，那么，正、负电荷的极性可恰好抵消。水分子的结构却如图那样呈不对称结构、正、负极性不能相互抵消，所以水分子是极性分子。各水分子之间因极性又互相结合，形成比较复杂的水分子，但水的化学性质并未改变，这种现象称为永分子的缔合。缔合分子与温度有关，温度升高促使缔合分子离解，温度降低时有利于分子缔合，从而导致水与其它液体或其它氧族元素的氢化物相比，在性质上产生异常。
（2）水的溶解力很强
水是一种很好的溶剂，溶解能力很强。其原因是水分子有很强的极性，容易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，海水正是水溶解了许多物质的一种复杂溶液，所以其性质与纯水有差异。
（3）水的密度变化有反常
“热胀冷缩”是一般物质的性质。纯水在大气压力下，温度4℃时密度最大， 等于1000kg·m-3; 在4℃以上时，密度随温度的降低而增大，但在4℃以下时却 随温度的降低而减小，即所谓“反常膨胀”。水结冰时体积增大，密度减小，可达 916.7kg·m^-3,所以冰总是浮在水面上。
水的密度随温度的这种不正常变化，是由水分子的缔合造成的。因为温度 低于4℃时，有利于水分子的缔合；冻结为冰时，这些水分子则全部缔合成一个 巨大的分子缔合体，称为分子晶体。由于其晶格结构排列松散，故密度减小。当 水温从0℃升至4℃以前，主要过程是较大的缔合分子逐渐地离解成为较小的缔 合分子，所以体积收缩，密度增大；高于4℃以后，由于水分子的热运动加强，导 致体积膨胀，所以密度又随温度的增高而减小。因此纯水在4℃时具有最大的 密度。
（4）水的热性质特殊
与其它液体相比，水的热性质有许多异常。同是氧族的氢化物，但水H₂O与H₂S 、H₂Se 和 H₂T。相比，水的熔点、沸点、比热、蒸发潜热和表面张力值等都 比氧的同族化合物高。例如，在同族化合物中， 一般是随着相对分子质量的增 大，其熔点和沸点温度相应升高。水的相对分子质量最小，其理论上的熔点和沸 点应分别为-90℃和-80℃左右，而实际上却分别为0℃和100℃。 其原因就在于在熔化和汽化时，缔合分子的离解需要消耗较多的能量。
2、海水的盐度
海水中的含盐量是海水浓度的标志，海洋中的许多现象和过程都与其分布和变化息息相关。但要精确地测定海水中的绝对盐量是一件十分困难的事情。长期以来人们对此进行了广泛的研究和讨论，引进了“盐度”以近似地表示海水的含盐量。
（1）基于化学方法的盐度的首次定义
1902年，Knudsen 等人基于化学分析测定方法，定义盐度为：“1kg 海水中的 碳酸盐全部转换成氧化物，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。“单位是g/kg, 用符号‰表示。
按上述方法测定盐度相当烦琐。1891 年马赛特发现“海水组成恒定 性”——海水中的主要成分在水样中的含量虽然不同，但它们之间的比值是近似 恒定的。据此，如果能测定出海水中某一主要成分的含量，便可推算出海水盐度…
已知海水中的氯含量最多，且可方便地用 AgNO₃ 滴定法加以测定，基于海水组成恒定性规律，归纳出用测定海水氯含量的方法来计算盐度的公式：
S‰=0.030+1.8050*Cl% (3-1)
称为Knudsen 盐度公式，式中C1%称为海水的“氯度”,即“1kg 海水中的溴和碘 以氯当量置换，佩离子的总克数。”单位是克每千克，以%号表示。可见氯度的量 值要稍大于海水的实际氯含量。
用 AgNO₃ 滴定法测定海水的氯度时，需要知道AgNO₃ 的浓度，国际上统一 使用一种其氯度值精确为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）盐度的重新定义
依式(3-1)计算盐度是很方便的，它一直延续使用到20世纪60年代。
随着电导盐度计的问世，测定盐度的方法更为方便，且精度大为提高。考克斯等（Cox R.A.et al.,1967)对由大洋和不同海区不深于100m 水层内采集的 135个水样，准确地测定其氯度值计算盐度，同时测定水样的电导比 R15, 得出盐度 S% 与电导比 R15 有关系式：
S%=-0.08996+28.29720R15+12.80832R15^2-10.67869R15^3+5.98624R15^4-1.32311R15^5
(3-2)
式中 R15 为15℃,“一个标准大气压”(101325Pa) 下，水样的电导率 C(S,15,0)与盐度精确为35.000‰(C1%=19.374‰) 的标准海水电导率 C(35,15.0) 之比 值。依此方法测定盐度的精度高且速度快。因此，国际“海洋学常用表和标准联 合专家小组”(JPOTS) 于1969年推荐该式为海水盐度的新定义。
（3）1978年实用盐度标度(PSS78)
为使盐度的测定脱离对氯度测定的依赖，JPOTS 又提出了1978年实用盐度标度(the Practical Salinity Scale,1978),并建立了计算公式，编制了查算表，自1982年1月起在国际上推行。
Ⅰ建立实用盐度的固定参考点
实用盐度仍然是用电导率测定的。为使海水的盐度值与氯度脱钩，所以选 择一种精确浓度的氯化钾(KCl) 溶液作为可再制的电导标准，用海水相对于 KCl 溶液的电导比来确定海水的盐度值。
为保持盐度历史资料与实用盐度资料的连续性，仍采用原来氯度为 19.374‰的国际标准海水为实用盐度35.000‰的参考点。配制一种浓度为 32.4356‰高纯度的 KCl 溶液，它在“一个标准大气压力”下，温度为15℃时，与氯度为19.374‰(盐度为35.000‰)的国际标准海水在同压同温条件下的电导率恰好相同，它们的电导比
(3-2)
也就是说，当K15=1 时，标准KCl 溶液的电导率对应盐度为35.000‰。把这一 点作为实用盐度的固定参考点。
Ⅱ实用盐度的计算公式
(3-3)
式中 K15 是在“一个标准大气压力”下，温度15℃时，海水样品的电导率与标准 KCl溶液的电导率之比。式中 ao=0.0080,a₁=-0.1692,a₂=25.3851，a₃=14.0941,a₄=-7.0261.a5=2.7081; 适用花围为2
≤S≤42。实用盐度不再使用符号“%”,因而实用盐度是旧盐度的1000倍。
由于海水的绝对盐度(SA)——海水中溶质的质量与海水质量之比值，是无 法直接测量的，它与测定的盐度S 显然有差异，因此也称 S 为实用盐度(PSU)。
四 、在任意温度 t 的条件下测定电导比R,, 其计算盐度的公式为
(3-4)
其中是温度变化引起的盐度改正值。系数 a 的值与式(3-3)中相同。系数 b 分别为：
bo=0.0005,b₁=-0.0056,b₂=-0.0066
b₃=-0.0375,b₄=0.0636,bs=-0.0144
利用CTD 现场观测资料计算海水盐度的方法
利用CTD 观测到的电导率是在其盐为S, 温度为 t(℃), 压力为 p(kPa) 的情况下取得的，记为 C(S,t,p)。 因此，不能直接利用式(3-3)和(3-4)计算其实用盐度，必须经过适当处理(原理从略)。
实际工作中可直接根据国际海洋学常用表查算。
回顾海水盐度的初始定义，它似乎更应该属于海水化学范畴。但海水却因 为有了“盐度”,性质产生诸多异常，海水运动也迥然特殊，因此使盐度成了物理海洋学中的重要参数。正因为它重要，世界海洋学者和机构才反复研究屡予定义。
3、海水的主要热性质和力学性质
海水的热性质一般指海水的热容、比热容、绝热温度、位温、热膨胀及压缩 性，热导率与比蒸发潜热等。它们都是海水的固有性质，是温度、盐度、压力的函 数。它们与纯水的热性贡多有差异，这是造成海洋中诸多特异的原因之一。
（1）热容和比热容
海水温度升高1K(或1℃)时所吸收的热量称为热容，单位是焦耳每开尔文 (记为J/K) 或焦耳每摄氏度(记为J/℃)。