Hoy hablaremos de las propiedades de la nieve y el hielo. Vale aclarar que el hielo se forma no solo a partir del agua. Además del hielo de agua, hay hielo de amoníaco y metano. No hace mucho, los científicos inventaron el hielo seco. Sus propiedades son únicas, las consideraremos un poco más adelante. Se forma cuando el dióxido de carbono se congela. El hielo seco debe su nombre a que cuando se derrite no deja charcos. El dióxido de carbono que contiene se evapora inmediatamente en el aire desde su estado congelado.

Definición de hielo

En primer lugar, consideremos más de cerca el hielo, que se obtiene del agua. En su interior hay una red cristalina regular. El hielo es un mineral natural común que se produce cuando el agua se congela. Una molécula de este líquido se une a cuatro cercanas. Los científicos han notado que tal estructura interna es inherente a varios piedras preciosas e incluso minerales. Por ejemplo, el diamante, la turmalina, el cuarzo, el corindón, el berilo y otros tienen esta estructura. Las moléculas se mantienen a distancia mediante una red cristalina. Estas propiedades del agua y el hielo indican que la densidad de dicho hielo será menor que la densidad del agua por la que se formó. Por tanto, el hielo flota en la superficie del agua y no se hunde en ella.

Millones de kilómetros cuadrados de hielo

¿Sabes cuánto hielo hay en nuestro planeta? Según una reciente investigación realizada por científicos, en el planeta Tierra hay aproximadamente 30 millones de kilómetros cuadrados de agua congelada. Como habrás adivinado, la mayor parte de este mineral natural se encuentra en los casquetes polares. En algunos lugares el espesor de la capa de hielo alcanza los 4 km.

como conseguir hielo

Hacer hielo no es nada difícil. Este proceso no es difícil y no requiere ninguna habilidad especial. Esto requiere baja temperatura del agua. Ésta es la única condición constante para el proceso de formación de hielo. El agua se congelará cuando su termómetro muestre una temperatura inferior a 0 grados centígrados. El proceso de cristalización comienza en agua debido a las bajas temperaturas. Sus moléculas están integradas en una interesante estructura ordenada. Este proceso se llama formación de una red cristalina. Lo mismo ocurre en el océano, en un charco e incluso en el congelador.

Investigación sobre el proceso de congelación.

Al realizar una investigación sobre el tema de la congelación del agua, los científicos llegaron a la conclusión de que la red cristalina se construye en las capas superiores del agua. Comienzan a formarse barras de hielo microscópicas en la superficie. Un poco más tarde se congelan juntos. Gracias a esto, se forma una fina película en la superficie del agua. Las grandes masas de agua tardan mucho más en congelarse en comparación con el agua estancada. Esto se debe al hecho de que el viento ondula y ondula la superficie de un lago, estanque o río.

panqueques de hielo

Los científicos hicieron otra observación. Si la excitación continúa a bajas temperaturas, las películas más finas se recogen en panqueques con un diámetro de unos 30 cm y luego se congelan en una capa, cuyo espesor es de al menos 10 cm. Se congela una nueva capa de hielo en la parte superior e inferior. de las tortitas heladas. Esto crea una capa de hielo espesa y duradera. Su fuerza depende del tipo: el hielo más transparente será varias veces más fuerte. hielo blanco. Los ecologistas han observado que el hielo de 5 centímetros puede soportar el peso de un adulto. Una capa de 10 cm puede soportar un turismo, pero hay que recordar que salir al hielo en otoño y primavera es muy peligroso.

Propiedades de la nieve y el hielo.

Los físicos y químicos llevan mucho tiempo estudiando las propiedades del hielo y el agua. La propiedad más famosa e importante del hielo para los humanos es su capacidad para derretirse fácilmente incluso a temperatura cero. Pero otras propiedades físicas del hielo también son importantes para la ciencia:

• El hielo es transparente, por lo que se transmite bien. luz del sol;
• incoloro: el hielo no tiene color, pero se puede colorear fácilmente con aditivos colorantes;
• dureza: las masas de hielo conservan perfectamente su forma sin capas exteriores;
• la fluidez es una propiedad particular del hielo, inherente al mineral sólo en algunos casos;
• fragilidad: un trozo de hielo se puede partir fácilmente sin mucho esfuerzo;
• escisión: el hielo se divide fácilmente en aquellos lugares donde se ha unido a lo largo de una línea cristalográfica.

Hielo: propiedades de desplazamiento y pureza.

El hielo tiene un alto grado de pureza en su composición, ya que la red cristalina no deja espacio libre para diversas moléculas extrañas. Cuando el agua se congela, desplaza varias impurezas que alguna vez estuvieron disueltas en ella. De la misma forma, puedes conseguir agua purificada en casa.

Pero algunas sustancias pueden ralentizar el proceso de congelación del agua. Por ejemplo, sal en agua de mar. El hielo en el mar sólo se forma cuando es muy bajas temperaturas. Sorprendentemente, el proceso de congelación del agua cada año es capaz de mantener la autopurificación de diversas impurezas durante muchos millones de años seguidos.

Los secretos del hielo seco

La peculiaridad de este hielo es que contiene carbono en su composición. Dicho hielo se forma solo a una temperatura de -78 grados, pero ya se derrite a -50 grados. El hielo seco, cuyas propiedades permiten saltarse la etapa de líquidos, produce vapor inmediatamente cuando se calienta. El hielo seco, al igual que su homólogo de agua, no tiene olor.

¿Sabes dónde se utiliza el hielo seco? Por sus propiedades, este mineral se utiliza para transportar alimentos y medicinas a largas distancias. Y los gránulos de este hielo pueden apagar el fuego de la gasolina. Además, cuando el hielo seco se derrite, forma una niebla espesa, por lo que se utiliza en los decorados de películas para crear efectos especiales. Además de todo lo anterior, puedes llevar hielo seco contigo en las caminatas y en el bosque. Después de todo, cuando se derrite, repele mosquitos, diversas plagas y roedores.

En cuanto a las propiedades de la nieve, podemos observar esta asombrosa belleza cada invierno. Después de todo, cada copo de nieve tiene la forma de un hexágono; esto no cambia. Pero además de la forma hexagonal, los copos de nieve pueden tener un aspecto diferente. La formación de cada uno de ellos está influenciada por la humedad del aire, la presión atmosférica y otros factores naturales.

Las propiedades del agua, la nieve y el hielo son asombrosas. Es importante conocer algunas propiedades más del agua. Por ejemplo, puede adoptar la forma del recipiente en el que se vierte. Cuando el agua se congela, se expande y además tiene memoria. Es capaz de recordar la energía circundante y, cuando se congela, "restablece" la información que ha absorbido.

Analizamos el mineral natural: el hielo: sus propiedades y sus cualidades. ¡Continúa estudiando ciencias, es muy importante y útil!

Se encuentra en estado de agregación, que tiende a tener forma gaseosa o líquida a temperatura ambiente. Las propiedades del hielo comenzaron a estudiarse hace cientos de años. Hace unos doscientos años, los científicos descubrieron que el agua no es un compuesto simple, sino un elemento químico complejo formado por oxígeno e hidrógeno. Después del descubrimiento, la fórmula del agua pasó a ser H2O.

estructura de hielo

El H 2 O consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. En estado de reposo, el hidrógeno se encuentra en la parte superior del átomo de oxígeno. Los iones de oxígeno e hidrógeno deben ocupar los vértices de un triángulo isósceles: el oxígeno se encuentra en el vértice de un ángulo recto. Esta estructura del agua se llama dipolo.

El hielo se compone de un 11,2% de hidrógeno y el resto es oxígeno. Las propiedades del hielo dependen de su estructura química. A veces contiene formaciones gaseosas o mecánicas: impurezas.

El hielo se presenta en la naturaleza en forma de varias especies cristalinas que conservan de manera estable su estructura a temperaturas de cero a menos, pero a cero y más comienza a derretirse.

Estructura cristalina

Las propiedades del hielo, la nieve y el vapor son completamente diferentes y dependen de En estado sólido, el H 2 O está rodeado por cuatro moléculas ubicadas en las esquinas del tetraedro. Dado que el número de coordinación es bajo, el hielo puede tener una estructura calada. Esto se refleja en las propiedades del hielo y su densidad.

Formas de hielo

El hielo es una de las sustancias más comunes en la naturaleza. En la Tierra existen las siguientes variedades:

• río;
• lago;
• náutico;
• firme;
• glaciar;
• suelo.

Hay hielo que se forma directamente por sublimación, es decir. del estado de vapor. Esta apariencia adquiere forma esquelética (los llamamos copos de nieve) y agregados de crecimiento dendrítico y esquelético (escarcha, escarcha).

Una de las formas más comunes son las estalactitas, es decir, carámbanos. Crecen en todo el mundo: en la superficie de la Tierra, en cuevas. Este tipo de hielo se forma por el flujo de gotas de agua cuando la diferencia de temperatura es de unos cero grados en el período otoño-primavera.

Las formaciones en forma de franjas de hielo que aparecen a lo largo de los bordes de los embalses, en la frontera entre el agua y el aire, así como a lo largo del borde de los charcos, se denominan bancos de hielo.

El hielo puede formarse en suelos porosos en forma de venas fibrosas.

Propiedades del hielo

Una sustancia puede estar en diferentes estados. En base a esto, surge la pregunta: ¿qué propiedad del hielo se manifiesta en tal o cual estado?

Los científicos distinguen propiedades físicas y mecánicas. Cada uno de ellos tiene sus propias características.

Propiedades físicas

Las propiedades físicas del hielo incluyen:

1. Densidad. En física, un medio no homogéneo está representado por el límite de la relación entre la masa de la sustancia del medio y el volumen en el que está contenida. La densidad del agua, como otras sustancias, es función de la temperatura y la presión. Normalmente, los cálculos utilizan una densidad constante del agua igual a 1000 kg/m3. Se tiene en cuenta un indicador de densidad más preciso solo cuando es necesario realizar cálculos muy precisos debido a la importancia del resultado de la diferencia de densidad resultante.
   Al calcular la densidad del hielo, se tiene en cuenta qué tipo de agua se ha convertido en hielo: como se sabe, la densidad del agua salada es mayor que la del agua destilada.
2. Temperatura del agua. Suele ocurrir a una temperatura de cero grados. Los procesos de congelación ocurren de forma intermitente con la liberación de calor. El proceso inverso (fusión) se produce cuando se absorbe la misma cantidad de calor que se liberó, pero sin saltos, sino de forma gradual.
   En la naturaleza, existen condiciones en las que el agua se sobreenfría, pero no se congela. Algunos ríos retienen agua líquida incluso a una temperatura de -2 grados.
3. la cantidad de calor que se absorbe cuando un cuerpo se calienta en cada grado. Existe una capacidad calorífica específica, que se caracteriza por la cantidad de calor necesaria para calentar un kilogramo de agua destilada en un grado.
4. Compresibilidad. Otra propiedad física de la nieve y el hielo es la compresibilidad, que incide en la disminución de volumen bajo la influencia de una mayor presión externa. La cantidad recíproca se llama elasticidad.
5. Fuerza del hielo.
6. Color hielo. Esta propiedad depende de la absorción de la luz y la dispersión de los rayos, así como de la cantidad de impurezas en el agua congelada. El hielo de ríos y lagos sin impurezas extrañas es visible bajo una suave luz azul. El hielo marino puede ser completamente diferente: azul, verde, índigo, blanco, marrón o tener un tinte acerado. A veces puedes ver hielo negro. Obtiene este color debido a gran cantidad minerales y diversas impurezas orgánicas.

Propiedades mecánicas del hielo.

Las propiedades mecánicas del hielo y el agua están determinadas por su resistencia a la influencia del entorno externo en relación con una unidad de área. Las propiedades mecánicas dependen de la estructura, la salinidad, la temperatura y la porosidad.

El hielo es una formación plástica elástica, viscosa, pero hay condiciones en las que se vuelve duro y muy quebradizo.

El hielo marino y el hielo de agua dulce son diferentes: el primero es mucho más flexible y menos duradero.

Al pasar barcos, se deben tener en cuenta las propiedades mecánicas del hielo. Esto también es importante cuando se utilizan caminos de hielo, cruces y más.

El agua, la nieve y el hielo tienen propiedades similares que determinan las características de la sustancia. Pero al mismo tiempo, estas lecturas están influenciadas por muchos otros factores: la temperatura ambiente, las impurezas del sólido y la composición inicial del líquido. El hielo es una de las sustancias más interesantes de la Tierra.

Trabajo 1

Los copos de nieve como fenómeno de la física.

El trabajo fue realizado por Daniil Kholodyakov.

Objetivos: aprender más sobre los copos de nieve desde el punto de vista MKT

Objetivos: comprender la naturaleza de la formación de los copos de nieve.

1. Formación de copos de nieve

2. Formas de copos de nieve

3. simetría cristalina

4. Copos de nieve idénticos

5. Color y luz

6. Materiales adicionales

1. ¿Alguna vez has mirado un copo de nieve y te has preguntado cómo se forma y por qué es diferente de otros tipos de nieve que has visto antes?

Los copos de nieve son una forma especial de hielo de agua. Los copos de nieve se forman en nubes hechas de vapor de agua. Cuando la temperatura es de 32°F (0°C) o menos, el agua pasa de su estado líquido a hielo. Varios factores influyen en la formación de copos de nieve. La temperatura, las corrientes de aire, la humedad: todo esto influye en su forma y tamaño. La suciedad y el polvo pueden mezclarse con el agua y cambiar el peso y la durabilidad de los cristales. Las partículas de suciedad hacen que el copo de nieve sea más pesado, pueden hacerlo susceptible a derretirse y causar grietas y roturas en el cristal. La formación de un copo de nieve es un proceso dinámico. Un copo de nieve puede encontrarse con muchas condiciones ambientales diferentes, a veces derritiéndose, a veces creciendo; la estructura del copo de nieve cambia constantemente.

2. ¿Cuáles son las formas más comunes de los copos de nieve?

Normalmente, los cristales hexagonales se forman en las nubes altas; las agujas o cristales planos de seis lados se forman en las nubes de altura media, y una amplia variedad de formas de seis lados se forman en las nubes bajas. Las temperaturas más frías crean copos de nieve con puntas más afiladas en los lados de los cristales y pueden dar lugar a flechas ramificadas. Los copos de nieve producidos en condiciones más cálidas crecen más lentamente, lo que da como resultado una forma más suave y menos compleja.

0; -3ºC - Placas hexagonales delgadas

3; -6°C - Agujas

6; -10°C - Columnas huecas

10; -12ºC - Placas sectoriales (hexágonos con muescas)

12; -15ºC - Dendritas (formas hexagonales de encaje)

3. ¿Por qué los copos de nieve son simétricos?

En primer lugar, no todos los copos de nieve son iguales por todos lados. Las temperaturas desiguales, la suciedad y otros factores pueden hacer que un copo de nieve parezca torcido. Sin embargo, es cierto que muchos copos de nieve son simétricos y de estructura muy compleja. Esto se debe a que la forma de un copo de nieve refleja el orden interno de las moléculas de agua. Las moléculas de agua en estado sólido, como la nieve y el hielo, forman enlaces débiles (llamados enlaces de hidrógeno) entre sí. Estos mecanismos ordenados dan como resultado la forma hexagonal simétrica del copo de nieve. Durante la cristalización, las moléculas de agua están sujetas a una fuerza de atracción máxima y las fuerzas de repulsión se reducen al mínimo. En consecuencia, las moléculas de agua se alinean en espacios determinados en una disposición específica, como para ocupar espacio y mantener la simetría.

4. ¿Es cierto que no hay dos copos de nieve iguales?

Sí y no. Nunca habrá dos copos de nieve idénticos, hasta el número exacto de moléculas de agua, espín de electrones, isótopos de hidrógeno y oxígeno, etc. Por otro lado, dos copos de nieve pueden tener el mismo aspecto, y cualquier copo de nieve probablemente tuvo su prototipo en algún momento de la historia. La estructura de un copo de nieve cambia constantemente según las condiciones ambientales y bajo la influencia de muchos factores, por lo que parece poco probable que dos copos de nieve sean idénticos.

5. Si el agua y el hielo son transparentes, ¿por qué la nieve parece blanca?

La respuesta corta es que los copos de nieve tienen tantas superficies reflectantes que dispersan la luz en todos sus colores, razón por la cual la nieve parece blanca. La respuesta larga tiene que ver con cómo el ojo humano percibe el color. Aunque la fuente de luz no sea realmente de color "blanco" (por ejemplo, la luz del sol, las luces fluorescentes y las incandescentes tienen un color específico), cerebro humano Compensa la fuente de luz. Así, aunque la luz del sol es amarilla y la luz que se dispersa desde la nieve también es amarilla, el cerebro ve la máxima cantidad de nieve posible. blanco, porque toda la imagen recibida por el cerebro tiene un tinte amarillo, que se resta automáticamente.

Conclusiones:

1. Los copos de nieve son una forma especial de hielo de agua.

2. La temperatura, las corrientes de aire y la humedad son factores que afectan la forma y el tamaño de un copo de nieve.

3. Es el orden de las moléculas de agua lo que determina la simetría de un copo de nieve.

ellos en cristales de nieve reales.

Trabajo 2

Hielo y agua en la naturaleza..

El trabajo fue realizado por Guseva Alina.

Objetivo: aprender algo nuevo.

Tareas:

Consideremos el significado del agua en la naturaleza;

Comprender las propiedades y tipos de agua;

Familiarízate con las propiedades básicas del agua helada;

Amplia tus conocimientos respecto al agua en general.

Agua (óxido de hidrógeno): un compuesto inorgánico binario, fórmula química H2O. Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, que están conectados por un enlace covalente. En condiciones normales es un líquido transparente, incoloro, inodoro e insípido. En estado sólido se le llama hielo, nieve o escarcha, y en estado gaseoso se le llama vapor de agua. El agua también puede existir en forma de cristales líquidos.

Aproximadamente el 71% de la superficie de la Tierra está cubierta de agua (océanos, mares, lagos, ríos, hielo): 361,13 millones de km2. En la Tierra, aproximadamente el 96,5% del agua proviene de los océanos (el 1,7% de las reservas mundiales son aguas subterráneas, otro 1,7% en glaciares y casquetes polares de la Antártida y Groenlandia, una pequeña porción en ríos, lagos y pantanos, y el 0,001% en nubes). ). La mayor parte del agua de la Tierra es salada y no es apta para la agricultura ni para beber. La proporción de agua dulce es de aproximadamente el 2,5%.

El agua es un buen disolvente altamente polar. En condiciones naturales siempre contiene sustancias disueltas (sales, gases). El agua es de importancia clave en la creación y mantenimiento de la vida en la Tierra, en la estructura química de los organismos vivos, en la formación del clima y el tiempo. Es una sustancia esencial para todos los seres vivos del planeta Tierra.

En la atmósfera de nuestro planeta el agua se encuentra en forma de pequeñas gotas, en las nubes y en la niebla, y también en forma de vapor. Durante la condensación, se elimina de la atmósfera en forma de precipitación (lluvia, nieve, granizo, rocío). El agua es una sustancia extremadamente común en el espacio, sin embargo, debido a la alta presión intrafluido, el agua no puede existir en estado líquido en el vacío del espacio, por lo que está presente solo en forma de vapor o hielo.

Tipos de agua.

El agua en la Tierra puede existir en tres estados principales: líquido, gaseoso y sólido y adquirir varias formas, que pueden coexistir simultáneamente entre sí: vapor de agua y nubes en el cielo, agua de mar y icebergs, glaciares y ríos en la superficie de la tierra, acuíferos en el suelo. El agua a menudo se divide en tipos según diferentes principios. Según las características de su origen, composición o aplicación, distinguen, entre otras cosas: agua blanda y dura, según el contenido de cationes de calcio y magnesio. Según los isótopos de hidrógeno en la molécula: agua ligera (en composición casi idéntica a la normal), pesada (deuterio), agua superpesada (tritio). También distinguen: agua dulce, de lluvia, de mar, mineral, salobre, potable, del grifo, destilada, desionizada, apirógena, sagrada, estructurada, fundida, subterránea, residual y superficial.

Propiedades físicas.

Agua en condiciones normales mantiene un estado liquido, mientras que los compuestos de hidrógeno similares son gases (H2S, CH4, HF). Debido a la gran diferencia de electronegatividad entre los átomos de hidrógeno y oxígeno, las nubes de electrones están fuertemente sesgadas hacia el oxígeno. Por esta razón, una molécula de agua tiene un gran momento dipolar(D = 1,84, sólo superado por el ácido cianhídrico). A la temperatura de transición al estado sólido, las moléculas de agua se ordenan, durante este proceso aumentan los volúmenes de huecos entre las moléculas y disminuye la densidad total del agua, lo que explica la razón. Menor densidad del agua en la fase de hielo.. Durante la evaporación, por el contrario, se rompen todos los enlaces. Romper enlaces requiere mucha energía, por eso el agua lo mas alta capacidad calorífica específica entre otros líquidos y sólidos. Para calentar un litro de agua un grado se necesitan 4,1868 kJ de energía. Debido a esta propiedad, el agua se utiliza a menudo como refrigerante. Además de su alta capacidad calorífica específica, el agua también tiene altos valores de calor específico fusión(a 0 °C - 333,55 kJ/kg) y vaporización(2250 kJ/kg).

El agua también tiene alta tensión superficial entre los líquidos, sólo superado por el mercurio. La viscosidad relativamente alta del agua se debe al hecho de que los enlaces de hidrógeno impiden que las moléculas de agua se muevan a diferentes velocidades. El agua es buen disolvente de sustancias polares. Cada molécula del soluto está rodeada por moléculas de agua, y las partes cargadas positivamente de la molécula del soluto atraen átomos de oxígeno y las partes cargadas negativamente atraen átomos de hidrógeno. Dado que una molécula de agua es de tamaño pequeño, muchas moléculas de agua pueden rodear cada molécula de soluto. potencial eléctrico negativo de la superficie.

agua limpia - buen aislante. porque el agua es buena solvente, casi siempre contiene algunas sales disueltas, es decir, hay iones positivos y negativos en el agua. Gracias a esto, el agua conduce la electricidad. La conductividad eléctrica del agua se puede utilizar para determinar su pureza.

El agua tiene índice de refracción n=1,33 en el rango óptico. Sin embargo, absorbe fuertemente la radiación infrarroja y, por tanto, el vapor de agua es el principal gas natural de efecto invernadero, responsable de más del 60% del efecto invernadero.

Hielo - agua en estado sólido de agregación. A veces se denomina hielo a ciertas sustancias en estado sólido de agregación, que tienden a tener forma líquida o gaseosa a temperatura ambiente; concretamente hielo seco, hielo de amoniaco o hielo de metano.

Propiedades básicas del hielo de agua..

Actualmente se conocen tres variedades amorfas y 15 modificaciones cristalinas de hielo. La estructura cristalina calada de este tipo de hielo hace que su densidad (igual a 916,7 kg/m a 0 °C) sea menor que la densidad del agua (999,8 kg/m) a la misma temperatura. Por tanto, el agua, al convertirse en hielo, aumenta su volumen en aproximadamente un 9%. El hielo, al ser más ligero que el agua líquida, se forma en la superficie de los embalses, lo que evita una mayor congelación del agua.

Alto calor específico de fusión El hielo, equivalente a 330 kJ/kg, es un factor importante en la circulación del calor en la Tierra. Entonces, para derretir 1 kg de hielo o nieve, se necesita la misma cantidad de calor que para calentar un litro de agua a 80 °C. El hielo se encuentra en la naturaleza en forma del propio hielo (continental, flotante, subterráneo), así como en forma de nieve, escarcha, etc. Bajo la influencia de su propio peso, el hielo adquiere propiedades plásticas y fluidez. El hielo natural suele ser mucho más puro que el agua, ya que cuando el agua cristaliza, las moléculas de agua son las primeras en formar la red.

A presión atmosférica normal, el agua se vuelve sólida a una temperatura de 0 °C y hierve (se convierte en vapor de agua) a una temperatura de 100 °C. A medida que disminuye la presión, la temperatura de fusión del hielo aumenta lentamente y el punto de ebullición del agua disminuye. A una presión de 611,73 Pa (aproximadamente 0,006 atm), los puntos de ebullición y fusión coinciden y llegan a ser iguales a 0,01 °C. Esta presión y temperatura se llaman punto triple de agua . A presiones más bajas, el agua no puede ser líquida y el hielo se convierte directamente en vapor. La temperatura de sublimación del hielo disminuye al disminuir la presión. A alta presión, se producen modificaciones del hielo con temperaturas de fusión superiores a la temperatura ambiente.

A medida que aumenta la presión, también aumenta la densidad del vapor de agua en el punto de ebullición y disminuye la del agua líquida. A una temperatura de 374 °C (647 K) y una presión de 22,064 MPa (218 atm), el agua pasa punto crítico. En este punto, la densidad y otras propiedades del agua líquida y gaseosa son las mismas. A mayor presión y/o temperatura, la diferencia entre agua líquida y vapor de agua desaparece. Este estado fisico llamado " fluido supercrítico».

Puede haber agua en estados metaestables- vapor sobresaturado, líquido sobrecalentado, líquido sobreenfriado. Estos estados pueden existir durante mucho tiempo, pero son inestables y al entrar en contacto con una fase más estable se produce una transición. Por ejemplo, se puede obtener un líquido sobreenfriado enfriando agua limpia en un recipiente limpio por debajo de 0 °C, pero cuando aparece un centro de cristalización, el agua líquida rápidamente se convierte en hielo.

Hechos.

En promedio, el cuerpo de plantas y animales contiene más del 50% de agua.

El manto de la Tierra contiene entre 10 y 12 veces más agua que la cantidad de agua del océano mundial.

Si todos los glaciares se derritieran, el nivel del agua en los océanos de la Tierra aumentaría 64 m y aproximadamente 1/8 de la superficie terrestre se inundaría de agua.

A veces el agua se congela a temperaturas positivas.

En determinadas condiciones (dentro de los nanotubos), las moléculas de agua forman un nuevo estado en el que conservan la capacidad de fluir incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto.

El agua refleja el 5% de los rayos del sol, mientras que la nieve refleja alrededor del 85%. Sólo el 2% de la luz solar penetra bajo el hielo del océano.

El color azul del agua clara del océano se debe a la absorción y dispersión selectiva de la luz en el agua.

Usando gotas de agua de los grifos, se puede crear un voltaje de hasta 10 kilovoltios, un experimento llamado "Gotero Kelvin".

El agua es una de las pocas sustancias en la naturaleza que se expande al pasar de líquido a sólido.

Conclusiones:

El agua retiene un estado líquido de agregación, tiene un gran momento dipolar, alta capacidad calorífica específica, valor de vaporización, alta tensión superficial, potencial eléctrico negativo de la superficie y es un buen aislante y disolvente.

Literatura

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4. Sobre algunas cuestiones del mantenimiento de la calidad del agua y su autodepuración // Recursos hídricos. 2005. v. 32. no 3. págs.

5. Andreev V. G. La influencia de la interacción del intercambio de protones en la estructura de la molécula de agua y la fuerza del enlace de hidrógeno. Materiales de la V Conferencia Internacional “Problemas actuales de la ciencia en Rusia”. - Kuznetsk 2008, vol. 3 págs.

Los científicos que analizan los datos del Planeta Rojo dicen que hay muchas razones para creer que Phoenix desenterró para qué volaba: agua helada bajo una fina capa de suelo. La prueba es la sublimación del material brillante que quedó expuesto cuando se quitó la capa superior de tierra.

Los últimos días en Marte no fueron fáciles para la sonda estadounidense. Los investigadores comenzaron a analizar muestras de suelo. Además, tuvieron que superar una serie de dificultades. Hablamos de una puerta de la estufa parcialmente atascada. Pero eso fue sólo el comienzo.

Cuando finalmente se vertieron las muestras en el espacio, resultó que el suelo de Marte estaba de alguna manera pegado. Los granos grandes se pegan unos a otros y ninguno quiere meterse en el horno. El caso es que la abertura de la estufa está cubierta con una malla protectora con orificios de un milímetro. Los investigadores esperaban calentar (para analizar los gases resultantes) precisamente esos pequeños granos de arena.

Más tarde, se inventó una forma de "volver a tensar" el suelo. Se hizo vibrar el cucharón del robot sobre una estufa abierta, de modo que las partículas más pequeñas de roca marciana se vertieron gradualmente en la estufa. De manera similar, se llevaron muestras de arena al microscopio.

Por cierto, los científicos explican la aglomeración del suelo por la presencia de partículas muy pequeñas que llenan los espacios entre los gránulos más grandes, posiblemente junto con un determinado componente que desempeña el papel del cemento.

Una muestra de arena marciana bajo un microscopio. La barra de escala es de un milímetro (foto NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona).

Una muestra tomada al microscopio reveló alrededor de mil partículas individuales, muchas de las cuales eran diez veces más pequeñas que el diámetro de un cabello humano.

Los investigadores dicen que vieron al menos cuatro minerales diferentes aquí. Por ejemplo, hay grandes partículas vítreas negras y pequeñas rojas.

Los expertos creen que este conjunto refleja la historia del suelo: parece que las partículas originales de origen volcánico se redujeron de tamaño debido a la erosión hasta convertirse en granos con una mayor concentración de hierro.

Ahora con respecto al hielo. Los científicos empezaron a tener “sospechas” a principios de junio. Pero calentar la primera muestra en el horno no reveló ningún signo de vapor de agua.

Pero los investigadores de Marte obtuvieron evidencia de la presencia de hielo gracias a las fotografías de la trinchera Dodo-Ricitos de Oro excavada anteriormente por el robot (o mejor dicho, al principio eran dos trincheras adyacentes, que luego se combinaron en una, de ahí el doble nombre). Los pocos cúmulos ligeros de tierra presentes al principio han desaparecido en fotogramas posteriores.

"Tiene que ser hielo", dijo el científico de la misión Peter Smith de la Universidad de Arizona, Tucson. "Estos grumos desaparecieron casi por completo en unos pocos días, lo que es una prueba perfecta de que se trata de hielo". Anteriormente se expresó la idea de que los materiales brillantes son sal. Pero la sal no puede evaporarse”.

Arriba: La trinchera Dodo-Goldilocks filmada el 13 de junio. El ancho de esta muesca es 22 y el largo es 35 centímetros. La mayor profundidad (el área en la parte inferior del marco) alcanza los 8 centímetros. Abajo: imágenes tomadas el 15 y 18 de junio (los soles 20 y 24 de la misión). Las áreas claras se hacen más pequeñas y en la esquina inferior izquierda de la fosa desaparecen varios granos de material ligero (fotos de NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona/Universidad Texas A&M).

Además, mientras cavaba una serie de zanjas alrededor del aparato, la mano del robot encontró suelo duro debajo de una capa relativamente delgada de suelo blando. Además, aproximadamente a la misma profundidad en todas las trincheras.

Hielo- mineral con químico La fórmula H 2 O, representa agua en estado cristalino.
Composición química del hielo: H - 11,2%, O - 88,8%. A veces contiene impurezas mecánicas gaseosas y sólidas.
En la naturaleza, el hielo está representado principalmente por una de varias modificaciones cristalinas, estable en el rango de temperatura de 0 a 80°C, con un punto de fusión de 0°C. Hay 10 modificaciones cristalinas conocidas del hielo y del hielo amorfo. El más estudiado es el hielo de la primera modificación, la única modificación que se encuentra en la naturaleza. El hielo se encuentra en la naturaleza en forma del propio hielo (continental, flotante, subterráneo, etc.), así como en forma de nieve, escarcha, etc.

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ESTRUCTURA

La estructura cristalina del hielo es similar a la estructura: cada molécula de H 2 0 está rodeada por las cuatro moléculas más cercanas a ella, ubicadas a distancias iguales de 2,76 Α y ubicadas en los vértices de un tetraedro regular. Debido al bajo número de coordinación, la estructura del hielo es calada, lo que afecta su densidad (0,917). El hielo tiene una red espacial hexagonal y se forma al congelar agua a 0°C y presión atmosférica. La red de todas las modificaciones cristalinas del hielo tiene una estructura tetraédrica. Parámetros de una celda unitaria de hielo (a t 0°C): a=0,45446 nm, c=0,73670 nm (c es el doble de la distancia entre planos principales adyacentes). Cuando baja la temperatura, cambian muy poco. Las moléculas de H 2 0 en la red de hielo están conectadas entre sí mediante enlaces de hidrógeno. La movilidad de los átomos de hidrógeno en la red de hielo es mucho mayor que la movilidad de los átomos de oxígeno, por lo que las moléculas cambian de vecinas. En presencia de importantes movimientos vibratorios y rotacionales de moléculas en la red de hielo, se producen saltos de traslación de moléculas desde el lugar de su conexión espacial, alterando el orden posterior y formando dislocaciones. Esto explica la manifestación de propiedades reológicas específicas en el hielo, que caracterizan la relación entre las deformaciones irreversibles (flujo) del hielo y las tensiones que las provocaron (plasticidad, viscosidad, límite elástico, fluencia, etc.). Debido a estas circunstancias, los glaciares fluyen de manera similar a los líquidos altamente viscosos y, por lo tanto, hielo natural participar activamente en el ciclo del agua en la Tierra. Los cristales de hielo son de tamaño relativamente grande (tamaño transversal desde fracciones de milímetro hasta varias decenas de centímetros). Se caracterizan por la anisotropía del coeficiente de viscosidad, cuyo valor puede variar en varios órdenes de magnitud. Los cristales son capaces de reorientarse bajo la influencia de cargas, lo que afecta su metamorfización y el caudal de los glaciares.

PROPIEDADES

El hielo es incoloro. En racimos grandes adquiere un tinte azulado. Brillo de vidrio. Transparente. No tiene escote. Dureza 1,5. Frágil. Ópticamente positivo, índice de refracción muy bajo (n = 1,310, nm = 1,309). Hay 14 modificaciones conocidas del hielo en la naturaleza. Es cierto que todo, excepto el conocido hielo, que cristaliza en el sistema hexagonal y se denomina hielo I, se forma en condiciones exóticas: a temperaturas muy bajas (alrededor de -110150 0 C) y altas presiones, cuando los ángulos de los enlaces de hidrógeno en una molécula de agua cambian y se forman sistemas distintos al hexagonal. Estas condiciones se parecen a las del espacio y no se dan en la Tierra. Por ejemplo, a temperaturas inferiores a –110 °C, el vapor de agua precipita sobre una placa de metal en forma de octaedros y cubos de varios nanómetros de tamaño: es el llamado hielo cúbico. Si la temperatura es ligeramente superior a –110 °C y la concentración de vapor es muy baja, se forma sobre la placa una capa de hielo amorfo extremadamente denso.

MORFOLOGÍA

El hielo es un mineral muy común en la naturaleza. Hay varios tipos de hielo en la corteza terrestre: río, lago, mar, suelo, firmamento y glaciar. Más a menudo forma grupos agregados de granos finos cristalinos. También se conocen formaciones de hielo cristalino que surgen por sublimación, es decir, directamente del estado de vapor. En estos casos, el hielo aparece como cristales esqueléticos (copos de nieve) y agregados de crecimiento esquelético y dendrítico (hielo de cueva, escarcha, escarcha y patrones en el vidrio). Se encuentran cristales grandes y bien tallados, pero muy raramente. N. N. Stulov describió cristales de hielo en la parte noreste de Rusia, encontrados a una profundidad de 55 a 60 m de la superficie, que tenían una apariencia isométrica y columnar, y la longitud del cristal más grande era de 60 cm y el diámetro de su base era 15 cm. De formas simples sobre cristales de hielo, sólo se identificaron las caras del prisma hexagonal (1120), bipirámide hexagonal (1121) y pinacoide (0001).
Las estalactitas de hielo, llamadas coloquialmente "carámbanos", son familiares para todos. Con diferencias de temperatura de aproximadamente 0° en las estaciones de otoño-invierno, crecen en todas partes de la superficie de la Tierra con la lenta congelación (cristalización) del agua que fluye y gotea. También son comunes en las cuevas de hielo.
Los bancos de hielo son franjas de capa de hielo formadas por hielo que cristaliza en la frontera agua-aire a lo largo de los bordes de embalses y bordeando los bordes de charcos, orillas de ríos, lagos, estanques, embalses, etc. con el resto del espacio de agua sin congelarse. Cuando crecen juntos por completo, se forma una capa de hielo continua en la superficie del depósito.
El hielo también forma agregados columnares paralelos en forma de venas fibrosas en suelos porosos y antolitas de hielo en su superficie.

ORIGEN

El hielo se forma principalmente en las cuencas de agua cuando baja la temperatura del aire. Al mismo tiempo, aparece en la superficie del agua una papilla helada compuesta de agujas de hielo. Desde abajo crecen largos cristales de hielo, cuyos ejes de simetría de sexto orden se encuentran perpendiculares a la superficie de la corteza. Las relaciones entre los cristales de hielo bajo diferentes condiciones de formación se muestran en la Fig. El hielo es común dondequiera que haya humedad y la temperatura descienda por debajo de 0° C. En algunas áreas, el hielo subterráneo se descongela sólo a poca profundidad, debajo de la cual comienza el permafrost. Se trata de las denominadas zonas de permafrost; en áreas de distribución de permafrost en las capas superiores de la corteza terrestre, existen los llamados hielo subterráneo, entre los que se distinguen el hielo subterráneo moderno y fósil. Al menos el 10% de la superficie terrestre total de la Tierra está cubierta por glaciares; la roca de hielo monolítica que los compone se llama hielo glacial. El hielo glacial se forma principalmente a partir de la acumulación de nieve como resultado de su compactación y transformación. La capa de hielo cubre aproximadamente el 75% de Groenlandia y casi toda la Antártida; El mayor espesor de glaciares (4330 m) se encuentra cerca de la estación Byrd (Antártida). En el centro de Groenlandia el espesor del hielo alcanza los 3200 m.
Los depósitos de hielo son bien conocidos. En zonas con inviernos fríos y largos y verano corto, así como en las regiones de alta montaña, se forman cuevas de hielo con estalactitas y estalagmitas, entre las cuales las más interesantes son Kungurskaya en la región permanente de los Urales, así como la cueva Dobshine en Eslovaquia.
Cuando el agua del mar se congela, se forma hielo marino. Propiedades características hielo marino son la salinidad y la porosidad, que determinan el rango de su densidad de 0,85 a 0,94 g/cm 3 . Debido a su baja densidad, los témpanos de hielo se elevan sobre la superficie del agua entre 1/7 y 1/10 de su espesor. El hielo marino comienza a derretirse a temperaturas superiores a -2,3°C; es más elástico y más difícil de romper en pedazos que el hielo de agua dulce.

SOLICITUD

A fines de la década de 1980, el Laboratorio Argonne desarrolló una tecnología para producir lechada de hielo que puede fluir libremente a través de tuberías de varios diámetros sin acumularse hielo, pegarse ni obstruir los sistemas de enfriamiento. La suspensión de agua salada estaba formada por muchos cristales de hielo muy pequeños y redondos. Gracias a esto, se mantiene la movilidad del agua y, al mismo tiempo, desde el punto de vista de la ingeniería térmica, representa el hielo, que es 5-7 veces más efectivo que el simple. agua fría en sistemas de refrigeración de edificios. Además, estas mezclas son prometedoras para la medicina. Los experimentos con animales han demostrado que los microcristales de la mezcla de hielo pasan perfectamente a los vasos sanguíneos bastante pequeños y no dañan las células. “Icy Blood” extiende el tiempo durante el cual la víctima puede ser salvada. Digamos que, en caso de paro cardíaco, este tiempo se alarga, según estimaciones conservadoras, de 10 a 15 a 30 a 45 minutos.
En las regiones polares está muy extendido el uso del hielo como material estructural para la construcción de viviendas: los iglús. El hielo forma parte del material Pikerit propuesto por D. Pike, con el que se propuso fabricar el portaaviones más grande del mundo.

Hielo - H 2 O

CLASIFICACIÓN