Глава 12 Водата е един от ключовите компоненти на човешкия живот. Водата е отровна, водата е лековита. Подобряване на къщата и човешкото тяло с помощта на вода. Пречистване на амулети и талисмани с вода Водата е един от универсалните символи на Вселената. Китайците например повярваха

Защо родителите се нуждаят от будизъм и защо будистите трябва да станат родители, водени от любов и състрадание. За тези, които все още не са познали тази истинска природа, посвещавам действията си на благото на другите: Нека всички същества постигнат освобождение! Проявих се в човека

Водата и ние „Какъв е смисълът да се мотаете по брега и да уверявате, че в морето няма бисери? Трябва да отплавате от брега и да се гмурнете дълбоко ... ”Вече не е тайна за никого, че всички живи същества са започнали своето развитие във водната среда и следователно почти 80% се състои от вода.

Изглежда, какво може да бъде по-често срещано от лед? В средната зона на Евразия, където зимата продължава няколко месеца, на север, където зимата продължава по-голямата част от годината, и в южните планински райони снегът и ледът са обичайните компоненти на пейзажа.

Междувременно самият процес на образуване на лед е необичаен. Да видим например как се променя обемът на водата по време на прехода от течно към твърдо състояние, тоест при замръзване. Тази промяна не се случва по същия начин, както при други познати ни вещества. Всички те, с изключение на бисмута и галия, се свиват, намаляват обема си, докато се охлаждат. По време на втвърдяването техният обем значително намалява в сравнение със същата маса на стопилката.

Когато водата замръзне, всичко се случва обратното - плътността на леда намалява, а обемът се увеличава с 10% в сравнение с обема, зает от същата маса вода.

От древни времена хората познават това свойство на леда. Не знаейки как да го обяснят, те все пак успешно го използваха. Могъщи сгради в северната част на Европа са издигнати от каменни монолити, тежащи стотици килограми. За направата на такива блокове в скалите са пробивани сравнително плитки канали или са избирани подходящи пукнатини. Преди настъпването на зимните студове те бяха наводнени с вода, а полученият лед послужи като експлозив. Така търпеливо, година след година, хората разбиваха най-здравите скали, получаваха строителен материал, използвайки разширяването на водата по време на замръзване. Сега науката може да обясни причината за това явление. Както се вижда от фиг. 1.8, промяната в обема с намаляване на температурата протича по особен начин. Първоначално водата се държи като много други течности: постепенно кондензирайки, тя намалява обема си. Това се наблюдава до 4°C (по-точно до 3,98°C). При тази температура сякаш започва криза. По-нататъшното охлаждане вече не намалява, а постепенно увеличава обема. Гладкостта рязко се прекъсва при 0°C, кривата се превръща във вертикална права линия и обемът се увеличава рязко с почти 10%. Водата се превръща в лед.

Очевидно при 3,98°C термичната интерференция при образуването на асоциати започва да отслабва толкова много, че става възможно известно структурно пренареждане на водата в подобни на лед рамки. Молекулите са взаимно подредени, на места се образува шестоъгълна структура, характерна за леда1.

Тези процеси в течна вода, така да се каже, се подготвят за пълно структурно преструктуриране и при 0 ° C това се случва: течащата вода се превръща в лед - кристално твърдо вещество. Всяка молекула получава възможност да се свърже чрез водородни връзки с четири

Аз съм съсед. Следователно в ледената фаза водата образува ажурна структура с „канали“ между фиксирани групи от водни молекули.

Вероятно друго особено свойство на водата е свързано със структурното пренареждане - рязък скок в топлинния капацитет по време на фазовия преход "вода-лед". Водата при 0°C има специфичен топлинен капацитет 1,009. Специфичният топлинен капацитет на водата, превърната в лед при същата температура, е наполовина по-малък.

Поради особеностите на структурния преход "вода - лед", в диапазона от 3,98 ... 0 ° C, естествените резервоари с достатъчна дълбочина обикновено не замръзват до дъното. С настъпването на зимните студове горните слоеве вода, след като се охладят до около + 4 ° C и достигнат максимална плътност, потъват на дъното на резервоара. Тези слоеве пренасят кислород в дълбочина и спомагат за равномерното разпределение на хранителните примеси. На тяхно място по-топли водни маси се издигат на повърхността, кондензират, охлаждат се при контакт с повърхностния въздух и след като се охладят до +4 ° C, на свой ред потъват по-дълбоко. Смесването продължава, докато циркулацията се изчерпи и резервоарът се покрие с плаващ слой лед. Ледът надеждно защитава дълбините от непрекъснато замръзване - в крайна сметка неговата топлопроводимост е много по-малка от тази на водата.

Всяка година здравословният начин на живот става все по-популярен. Хората спират да пушат, започват да спортуват, броят калориите в храните, които са консумирали през деня и контролират наднорменото тегло. Има редица спортове...

Технологията за широкоформатен печат предполага тиражиране на печатни продукти с големи параметри на специални "широки принтери" и плотери. Благодарение на използването на такова мощно модерно оборудване, можете да получите разпечатки от различни формати A1, A2, A3 и ...

Изолацията е важна част от всеки ремонт на дома. в крайна сметка от това ще зависи издръжливостта на определена стена и фасадата като цяло. Днес производителите предлагат голямо разнообразие от материали за изолация - минерални ...

нагрят пламък, а във втория същото количество топлина идва от относително студено желязо.

Експериментите показват, че няма разлика и в двата случая и следователно топлината, разглеждана във връзка със способността й да нагрява телата и да променя състоянието им, е величина, която подлежи на точно измерване и не може да представлява качествени разлики.

К. Максуел. "Теория на топлината", % 1883.

Разширяването на водата при замръзване.

Започвайки от 4°C. до точката на замръзване водата се разширява при охлаждане, а когато се превърне в лед, разширяването й става бързо и внезапно. Ледът, както знаете, плува по водата, защото поради разширяването става по-лек от нея.

Силата, с която се получава това разширяване на водата, когато замръзне, е огромна. За да си съставим представа за това напрежение, нека направим опит: в железен съд, чиито стени са дебели половин инч, се налива вода. Количеството вода не е голямо, но изпълва съда; след това се затваря плътно с капак, завинтен на гърлото. Взимаме друг подобен съд. Потопете двата съда в охлаждащата смес. Те постепенно се охлаждат, водата вътре в тях достига точката на най-голяма плътност и без съмнение в този момент тя не изпълва напълно бутилките, а оставя малка празнина вътре. Но скоро компресията на водата спира, започва разширяване; празнотата бавно се запълва; водата постепенно преминава от течно състояние чтвърдо и обемът му се увеличава, а стените на железния съд устояват на това увеличаване на обема. Но тяхната съпротива е безсилна пред молекулярните сили: молекулите са маскирани гиганти. Чува се пукащ звук: бутилката е разкъсана от кристализиращи частици; същото се случва и с другата бутилка.

При друг експеримент със силен взрив дебелите стени на артилерийска бомба се спукаха: бомбата се напълни с вода, завинти се здраво и се постави във вана с охлаждаща смес. Когато извършвате този експеримент, е необходимо да покриете ваната с дебело платно: когато не го направих, фрагменти от бомбата бяха хвърлени до тавана.

Сега разбирате ефекта от замръзване върху водопроводните тръби в къщите. Обикновено се смята, че спукването на тръбата се случва по време на топенето на леда в тръбите *), но всъщност това се случва по време на замръзване:

*) Поради лошо топлопроводимост стени и почва, студ много бавно относно никет през тях и достига водопровод тръби в къщи (особено в мазета) с знам педантичен късно - често само тогава, кога навън сграда имаше време вече след скреж настъпвам размразяване; в това, На всичко вероятност, и Трябва виж причина широко разпространен крак заблуди, сякаш водопровод тръби избухвам не в замръзване, а в размразяване, тези. не от замразяване вода, а от топене лед.- Comp.

Разширяване или свиване? Отговорът е следният: с настъпването на зимата водата започва своя процес на разширяване. Защо се случва това? Това свойство отличава водата от списъка на всички други течности и газове, които, напротив, се компресират при охлаждане. Каква е причината за това поведение на тази необичайна течност?

Физика 3 клас: Водата разширява ли се или се свива, когато замръзне?

Повечето вещества и материали се разширяват при нагряване и се свиват при охлаждане. Газовете показват този ефект по-забележимо, но различни течности и твърди метали проявяват същите свойства.

Един от най-ярките примери за разширяване и свиване на газ е въздухът в балон. Когато изнесем балона навън при лошо време, балонът веднага намалява по размер. Ако внесем топката в отопляема стая, тя веднага се увеличава. Но ако внесем балон във ваната, той ще се спука.

Водните молекули изискват повече пространство

Причината за възникването на тези процеси на разширяване и свиване на различни вещества са молекулите. Тези, които получават повече енергия (това се случва в топла стая), се движат много по-бързо от молекулите в студена стая. Частиците, които имат повече енергия, се сблъскват много по-активно и по-често, те се нуждаят от повече пространство за движение. За да удържи натиска, упражняван от молекулите, материалът започва да се увеличава по размер. И става доста бързо. И така, водата разширява ли се или се свива, когато замръзне? Защо се случва това?

Водата не се подчинява на тези правила. Ако започнем да охлаждаме водата до четири градуса по Целзий, тогава тя намалява обема си. Но ако температурата продължи да пада, тогава водата изведнъж започва да се разширява! Има такова свойство като аномалия в плътността на водата. Това свойство се проявява при температура от четири градуса по Целзий.

Сега, след като разбрахме дали водата се разширява или свива, когато замръзне, нека да разберем как възниква тази аномалия на първо място. Причината се крие в частиците, от които е съставен. Водната молекула се състои от два водородни атома и един кислород. Всеки знае формулата на водата още от началното училище. Атомите в тази молекула привличат електрони по различни начини. Водородът има положителен център на тежестта, докато кислородът, напротив, има отрицателен. Когато водните молекули се сблъскат една с друга, водородните атоми на една молекула се прехвърлят към кислородния атом на напълно различна молекула. Това явление се нарича водородно свързване.

Водата се нуждае от повече пространство, докато се охлажда

В момента, в който започне процесът на образуване на водородни връзки, във водата започват да се появяват места, където молекулите са в същия ред, както в ледения кристал. Тези заготовки се наричат ​​клъстери. Те не са издръжливи, както в твърдия кристал от вода. При повишаване на температурата те се разрушават и променят местоположението си.

По време на процеса броят на клъстерите в течността започва бързо да нараства. Те изискват повече пространство за разпространение, поради което водата се увеличава, след като достигне необичайната си плътност.

Когато термометърът падне под нулата, клъстерите започват да се превръщат в малки ледени кристали. Започват да се качват. В резултат на всичко това водата се превръща в лед. Това е много необичайна способност на водата. Това явление е необходимо за много голям брой процеси в природата. Всички знаем, а ако не знаем, тогава помним, че плътността на леда е малко по-малка от плътността на хладната или студена вода. Това позволява на леда да плува по повърхността на водата. Всички резервоари започват да замръзват отгоре надолу, което позволява на водните обитатели да съществуват на дъното и да не замръзват. И така, сега знаем в детайли дали водата се разширява или свива, когато замръзне.

Топлата вода замръзва по-бързо от студената. Ако вземем две еднакви чаши и в едната налеем гореща вода, а в другата – същото количество студена, ще забележим, че горещата вода замръзва по-бързо от студената. Не е логично, нали? Топлата вода трябва да се охлади, преди да започне да замръзва, но студената вода не го прави. Как да си обясним този факт? Учените и до днес не могат да обяснят тази загадка. Това явление се нарича ефект на Мпемба. Открит е през 1963 г. от учен от Танзания при необичайни обстоятелства. Ученикът искал да си направи сладолед и забелязал, че горещата вода замръзва по-бързо. Той споделил това с учителя си по физика, който в началото не му повярвал.