Ma a hó és a jég tulajdonságairól fogunk beszélni. Érdemes tisztázni, hogy a jég nem csak vízből képződik. A vízjég mellett van ammónia és metánjég. Nem sokkal ezelőtt a tudósok feltalálták a szárazjeget. Tulajdonságai egyediek, egy kicsit később foglalkozunk velük. A szén-dioxid megfagyásakor keletkezik. A szárazjég arról kapta a nevét, hogy olvadáskor nem hagy tócsákat. A benne lévő szén-dioxid fagyott állapotából azonnal a levegőbe párolog.

A jég meghatározása

Először is nézzük meg közelebbről a jeget, amelyet vízből nyernek. Egy szabályos kristályrács van benne. A jég egy közönséges természetes ásvány, amely a víz megfagyásakor keletkezik. Ennek a folyadéknak egy molekulája négy közeli molekulához kötődik. A tudósok észrevették, hogy egy ilyen belső szerkezet a különböző drágakövekés még ásványi anyagokat is. Például a gyémánt, a turmalin, a kvarc, a korund, a berill és mások ilyen szerkezetűek. A molekulákat egy kristályrács tartja távol. A víz és a jég ezen tulajdonságai azt jelzik, hogy az ilyen jég sűrűsége kisebb lesz, mint annak a víznek a sűrűsége, amely miatt kialakult. Ezért a jég a víz felszínén lebeg, és nem süllyed el benne.

Több millió négyzetkilométernyi jég

Tudod, mennyi jég van bolygónkon? A tudósok legújabb kutatásai szerint hozzávetőleg 30 millió négyzetkilométernyi fagyott víz található a Földön. Amint azt már sejtette, ennek a természetes ásványnak a nagy része a sarki jégsapkákon található. A jégtakaró vastagsága helyenként eléri a 4 km-t.

Hogyan szerezzünk jeget

A jégkészítés egyáltalán nem nehéz. Ez a folyamat nem nehéz, és nem igényel különleges készségeket. Ehhez alacsony vízhőmérsékletre van szükség. Ez az egyetlen állandó feltétele a jégképződés folyamatának. A víz megfagy, ha a hőmérő 0 Celsius-fok alatti hőmérsékletet mutat. A kristályosodási folyamat vízben kezdődik az alacsony hőmérséklet miatt. Molekulái érdekes rendezett szerkezetbe épülnek be. Ezt a folyamatot kristályrács kialakulásának nevezik. Ugyanez van az óceánban, egy tócsában, és még a fagyasztóban is.

A fagyasztási folyamat kutatása

A víz megfagyásával kapcsolatos kutatások során a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a kristályrács a víz felső rétegeiben épül fel. A felszínen mikroszkopikus jégrudak kezdenek képződni. Kicsit később összefagynak. Ennek köszönhetően vékony filmréteg képződik a víz felszínén. A nagy víztestek sokkal hosszabb ideig tartanak megfagyni, mint az állóvíz. Ez annak köszönhető, hogy a szél egy-egy tó, tavacska vagy folyó felszínét fodrozza, fodrozza.

Jeges palacsinta

A tudósok újabb megfigyelést tettek. Ha az izgalom alacsony hőmérsékleten folytatódik, akkor a legvékonyabb filmeket körülbelül 30 cm átmérőjű palacsintába gyűjtik, majd egy rétegre fagynak, amelynek vastagsága legalább 10 cm a jeges palacsintából. Ez vastag és tartós jégtakarót hoz létre. Erőssége típustól függ: a legátlátszóbb jég többszörösen erősebb lesz fehér jég. A környezetvédők észrevették, hogy az 5 centiméteres jég elbírja egy felnőtt súlyát. Egy 10 cm-es réteg elbírja a személyautót, de nem szabad elfelejteni, hogy ősszel és tavasszal nagyon veszélyes kimenni a jégre.

A hó és a jég tulajdonságai

Fizikusok és kémikusok régóta tanulmányozzák a jég és a víz tulajdonságait. A jég leghíresebb és egyben legfontosabb tulajdonsága az ember számára az, hogy még nulla hőmérsékleten is könnyen olvad. De a jég egyéb fizikai tulajdonságai is fontosak a tudomány számára:

• a jég átlátszó, így jól áteresztő napfény;
• színtelenség - a jégnek nincs színe, de színadalékokkal könnyen színezhető;
• keménység - a jégtömegek tökéletesen megtartják alakjukat külső héjak nélkül;
• a folyékonyság a jég sajátos tulajdonsága, amely csak bizonyos esetekben rejlik az ásványban;
• törékenység - egy jégdarab nagy erőfeszítés nélkül könnyen szétosztható;
• hasadás - a jég könnyen hasad azokon a helyeken, ahol egy krisztallográfiai vonal mentén összenőtt.

Jég: elmozdulási és tisztasági tulajdonságok

A jég összetétele nagyfokú tisztasággal rendelkezik, mivel a kristályrács nem hagy szabad helyet a különféle idegen molekulák számára. Amikor a víz megfagy, kiszorítja a különféle szennyeződéseket, amelyek egykor feloldódtak benne. Ugyanígy otthon is kaphat tisztított vizet.

De egyes anyagok lelassíthatják a víz fagyási folyamatát. Például sót a tengervízben. Jég a tengerben csak akkor képződik, ha nagyon alacsony hőmérsékletek. Meglepő módon a víz minden évben történő lefagyasztásának folyamata sok millió éven át egymás után képes fenntartani a különféle szennyeződések öntisztulását.

A szárazjég titkai

Ennek a jégnek az a sajátossága, hogy összetételében szenet tartalmaz. Ilyen jég csak -78 fokos hőmérsékleten képződik, de már -50 fokon megolvad. A szárazjég, amelynek tulajdonságai lehetővé teszik a folyadékok szakaszának kihagyását, melegítéskor azonnal gőzt termel. A szárazjégnek, akárcsak megfelelőjének a vízjégnek, nincs szaga.

Tudja, hol használják a szárazjeget? Tulajdonságai miatt ezt az ásványt élelmiszerek és gyógyszerek nagy távolságra történő szállítására használják. És ennek a jégnek a szemcséi el tudják oltani a benzin tüzét. Ezenkívül a szárazjég olvadásakor sűrű köd keletkezik, ezért használják filmforgatásokon speciális effektusok létrehozására. A fentieken kívül szárazjeget vihetünk magunkkal a túrákra és az erdőbe. Hiszen ha megolvad, taszítja a szúnyogokat, a különféle kártevőket és rágcsálókat.

Ami a hó tulajdonságait illeti, minden télen megfigyelhetjük ezt a csodálatos szépséget. Végül is minden hópehely hatszög alakú - ez változatlan. De a hatszögletű forma mellett a hópelyhek másképp nézhetnek ki. Mindegyikük kialakulását a levegő páratartalma, a légköri nyomás és egyéb természeti tényezők befolyásolják.

A víz, a hó és a jég tulajdonságai elképesztőek. Fontos tudni a víz néhány további tulajdonságát. Például képes felvenni annak az edénynek az alakját, amelybe öntik. Amikor a víz megfagy, kitágul, és memóriája is van. Képes emlékezni a környező energiára, és amikor lefagy, „visszaállítja” az elnyelt információt.

Megnéztük a természetes ásvány - jeget: tulajdonságait és tulajdonságait. Tanulj tovább természettudományt, nagyon fontos és hasznos!

Aggregált állapotban van, amely szobahőmérsékleten gáz- vagy folyékony halmazállapotúvá válik. A jég tulajdonságait több száz évvel ezelőtt kezdték el tanulmányozni. Körülbelül kétszáz évvel ezelőtt a tudósok felfedezték, hogy a víz nem egyszerű vegyület, hanem összetett kémiai elem, amely oxigénből és hidrogénből áll. A felfedezés után a víz képlete úgy nézett ki, mint a H 2 O.

Jégszerkezet

A H 2 O két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. Csendes állapotban a hidrogén az oxigénatom tetején található. Egy egyenlő szárú háromszög csúcsait oxigénnek és hidrogénionoknak kell elfoglalniuk: az oxigén a derékszög csúcsában található. A víznek ezt a szerkezetét dipólnak nevezzük.

A jég 11,2%-a hidrogén, a többi pedig oxigén. A jég tulajdonságai a kémiai szerkezetétől függenek. Néha gáznemű vagy mechanikai képződményeket - szennyeződéseket - tartalmaz.

A természetben a jég néhány kristályos faj formájában fordul elő, amelyek stabilan megtartják szerkezetüket nulla és az alatti hőmérsékleten, de nulla és afölötti hőmérsékleten olvadni kezd.

Kristályos szerkezet

A jég, hó és gőz tulajdonságai teljesen eltérőek, és attól függnek Szilárd állapotban a H 2 O-t négy molekula veszi körül, amelyek a tetraéder sarkain helyezkednek el. Mivel a koordinációs szám alacsony, a jég áttört szerkezetű lehet. Ez tükröződik a jég tulajdonságaiban és sűrűségében.

Jég formák

A jég a természetben elterjedt anyag. A Földön a következő fajták vannak:

• folyó;
• tó;
• tengeri;
• firn;
• gleccser;
• talaj.

Van olyan jég, amely közvetlenül szublimációval keletkezik, azaz. gőzállapotból. Ez a megjelenés csontváz formát ölt (hópelyheknek hívjuk őket), valamint dendrites és váznövekedés aggregátumait (dér, dér).

Az egyik leggyakoribb formája a cseppkövek, azaz a jégcsapok. Az egész világon nőnek: a Föld felszínén, barlangokban. Ez a fajta jég a vízcseppek áramlásával jön létre, amikor az őszi-tavaszi időszakban a hőmérsékletkülönbség nulla fok körül van.

A tározók szélein, a víz és a levegő határán, valamint a tócsák szélén megjelenő jégcsíkok formájú képződményeket jégpartoknak nevezzük.

Porózus talajokban rostos erek formájában jég képződhet.

A jég tulajdonságai

Egy anyag különböző állapotú lehet. Ez alapján felvetődik a kérdés: a jég milyen tulajdonsága nyilvánul meg ebben vagy abban az állapotban?

A tudósok megkülönböztetik a fizikai és mechanikai tulajdonságokat. Mindegyiknek megvannak a maga sajátosságai.

Fizikai tulajdonságok

A jég fizikai tulajdonságai a következők:

1. Sűrűség. A fizikában az inhomogén közeget a közeg anyagának tömege és a benne lévő térfogat arányának határa jelenti. A víz sűrűsége más anyagokhoz hasonlóan a hőmérséklet és a nyomás függvénye. A számítások általában 1000 kg/m3 állandó vízsűrűséget használnak. Pontosabb sűrűségmutatót csak akkor veszünk figyelembe, ha nagyon pontos számításokat kell végezni a kapott sűrűségkülönbség-eredmény fontossága miatt.
   A jég sűrűségének számításakor figyelembe veszik, hogy milyen vízből lett jég: mint ismeretes, a sós víz sűrűsége nagyobb, mint a desztillált vízé.
2. Vízhőmérséklet. Általában nulla fokos hőmérsékleten fordul elő. A fagyási folyamatok időszakosan mennek végbe a hő felszabadulásával. A fordított folyamat (olvadás) akkor következik be, amikor a felszabaduló hőmennyiség ugyanannyi hőt vesz fel, de ugrások nélkül, de fokozatosan.
   A természetben vannak olyan körülmények, amelyek között a víz túlhűl, de nem fagy meg. Egyes folyók még -2 fokos hőmérsékleten is visszatartják a folyékony vizet.
3. az a hőmennyiség, amely elnyelődik, ha egy testet minden fokban felmelegítenek. Létezik egy fajlagos hőkapacitás, amelyet egy kilogramm desztillált víz egy fokos felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség jellemez.
4. Összenyomhatóság. A hó és jég másik fizikai tulajdonsága az összenyomhatóság, amely a megnövekedett külső nyomás hatására befolyásolja a térfogat csökkenését. A reciprok mennyiséget rugalmasságnak nevezzük.
5. Jégerő.
6. Jég színe. Ez a tulajdonság a fényelnyeléstől és a sugarak szóródásától, valamint a fagyott vízben lévő szennyeződések mennyiségétől függ. A folyók és a tó jege idegen szennyeződések nélkül lágy kék fényben látható. A tengeri jég teljesen más lehet: kék, zöld, kék, fehér, barna vagy acélos árnyalatú. Néha fekete jeget lehet látni. Ennek köszönhetően kapja ezt a színt nagy mennyiségásványi anyagok és különféle szerves szennyeződések.

A jég mechanikai tulajdonságai

A jég és a víz mechanikai tulajdonságait az egységnyi területhez viszonyított külső környezeti hatásokkal szembeni ellenállásuk határozza meg. A mechanikai tulajdonságok a szerkezettől, a sótartalomtól, a hőmérséklettől és a porozitástól függenek.

A jég rugalmas, viszkózus, képlékeny képződmény, de vannak olyan körülmények, amelyek között megkeményedik és nagyon törékennyé válik.

A tengeri jég és az édesvízi jég különbözik: az előbbi sokkal rugalmasabb és kevésbé tartós.

Hajók elhaladásakor figyelembe kell venni a jég mechanikai tulajdonságait. Ez akkor is fontos, ha jeges utakat, kereszteződéseket és egyebeket használ.

A víz, a hó és a jég hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek meghatározzák az anyag jellemzőit. Ugyanakkor ezeket a leolvasásokat sok más tényező is befolyásolja: a környezeti hőmérséklet, a szilárd anyagban lévő szennyeződések, valamint a folyadék kezdeti összetétele. A jég az egyik legérdekesebb anyag a Földön.

Munka 1

A hópelyhek, mint a fizika jelensége

A munkát Daniil Kholodyakov végezte

Célok: többet megtudni a hópelyhekről az MKT szemszögéből

Célok: megérteni a hópelyhek kialakulásának természetét

1. Hópelyhek kialakulása

2. Hópehely formák

3. Kristályszimmetria

4. Egyforma hópelyhek

5. Szín és fény

6. Kiegészítő anyagok

1. Néztél már valaha egy hópelyhet, és azon töprengtél, hogyan keletkezik, és miért más, mint a korábban látott hópehely?

A hópelyhek a vízjég különleges formája. A hópelyhek vízgőzből álló felhőkben képződnek. Amikor a hőmérséklet 32°F (0°C) vagy ennél alacsonyabb, a víz folyékony halmazállapotból jéggé válik. A hópelyhek kialakulását számos tényező befolyásolja. Hőmérséklet, légáramlatok, páratartalom – mindez hatással van alakjukra és méretükre. A szennyeződés és a por keveredhet a vízben, és megváltoztathatja a kristályok súlyát és tartósságát. A szennyeződés részecskék megnehezítik a hópelyhet, érzékenyek lehetnek az olvadásra, valamint repedéseket és töréseket okozhatnak a kristályban. A hópehely kialakulása dinamikus folyamat. Egy hópehely sokféle környezeti feltétellel találkozhat, hol olvad, hol növekszik – a hópehely szerkezete folyamatosan változik.

2. Melyek a hópelyhek leggyakoribb formái?

Jellemzően a hatszögletű kristályok magas felhőkben alakulnak ki, vagy lapos hatoldalú kristályok képződnek közepes magasságú felhőkben, és sokféle hatoldalú alak alakul ki az alacsony felhőkben. A hidegebb hőmérséklet élesebb hegyekkel rendelkező hópelyheket hoz létre a kristályok oldalán, és elágazó nyilakhoz vezethet. A melegebb körülmények között keletkező hópelyhek lassabban nőnek, így simább, kevésbé bonyolult formát eredményeznek.

0; -3°C - Vékony hatszögletű lemezek

3; -6° C - Tűk

6; -10°C - Üreges oszlopok

10; -12°C - Szektorlemezek (hatszögek bemélyedésekkel)

12; -15°C - Dendritek (csipkés hatszögletű formák)

3. Miért szimmetrikusak a hópelyhek?

Először is, nem minden hópehely minden oldalról egyforma. Az egyenetlen hőmérséklet, szennyeződés és egyéb tényezők a hópehely ferde megjelenését okozhatják. Azonban igaz, hogy sok hópehely szimmetrikus és nagyon összetett szerkezetű. Ennek az az oka, hogy a hópehely alakja a vízmolekulák belső rendjét tükrözi. A szilárd halmazállapotú vízmolekulák, például hó és jég gyenge kötéseket (úgynevezett hidrogénkötéseket) képeznek egymással. Ezek a rendezett mechanizmusok eredményezik a hópehely szimmetrikus, hatszögletű alakját. A kristályosodás során a vízmolekulák maximális vonzási erőnek vannak kitéve, a taszító erők pedig minimálisra csökkennek. Következésképpen a vízmolekulák adott terekben meghatározott elrendezésben sorakoznak fel, például hogy elfoglalják a teret és fenntartsák a szimmetriát.

4. Igaz, hogy nincs két egyforma hópehely?

Igen és nem. Soha nem lesz két egyforma hópehely, a vízmolekulák, az elektron spin, a hidrogén és az oxigén izotópjai stb. Másrészt két hópehely ugyanúgy nézhet ki, és valószínűleg bármelyik hópehelynek megvolt a prototípusa a történelem egy pontján. A hópehely szerkezete folyamatosan változik a környezeti feltételeknek megfelelően és számos tényező hatására, így valószínűtlennek tűnik, hogy két hópehely azonos legyen.

5. Ha a víz és a jég átlátszó, miért tűnik fehérnek a hó?

A rövid válasz az, hogy a hópelyheknek annyi fényvisszaverő felületük van, hogy minden színben szórják a fényt, ezért a hó fehérnek tűnik. A hosszú válasz azzal kapcsolatos, hogy az emberi szem hogyan érzékeli a színeket. Még akkor is, ha a fényforrás nem igazán „fehér” színű (például a napfény, a fluoreszkáló és az izzólámpák mindegyike meghatározott színnel rendelkezik), emberi agy kompenzálja a fényforrást. Így bár a napfény sárga, és a hóról szórt fény is sárga, az agy maximum havat lát fehér, mert az agy által fogadott teljes kép sárga árnyalatú, ami automatikusan levonásra kerül.

Következtetések:

1. A hópelyhek a vízjég különleges formája.

2. A hőmérséklet, a légáramlatok, a páratartalom olyan tényezők, amelyek befolyásolják a hópehely alakját és méretét.

3. A vízmolekulák sorrendje határozza meg a hópehely szimmetriáját.

valódi hókristályokban.

2. munka

Jég és víz a természetben.

A munkát Guseva Alina végezte

Cél: tanulj valami újat.

Feladatok:

Fontolja meg a víz jelentését a természetben;

Ismerje a víz tulajdonságait és fajtáit;

Ismerkedjen meg a vízjég alapvető tulajdonságaival;

Bővítse ismereteit a vízzel kapcsolatos általánosságban.

Víz (hidrogén-oxid) - bináris szervetlen vegyület, kémiai képlete H2O. A vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll, amelyeket kovalens kötéssel kapcsolnak össze. Normál körülmények között átlátszó folyadék, színtelen, szagtalan és íztelen. Szilárd állapotban jégnek, hónak vagy fagynak, gáz halmazállapotban pedig vízgőznek nevezik. A víz folyékony kristályok formájában is létezhet.

A Föld felszínének mintegy 71% -át víz borítja (óceánok, tengerek, tavak, folyók, jég) - 361,13 millió km2. A Földön a víz megközelítőleg 96,5%-a az óceánokból származik (a világ készleteinek 1,7%-a talajvíz, további 1,7%-a a gleccserek és jégsapkák az Antarktiszon és Grönlandon, egy kis része a folyókból, tavakból és mocsarakból, és 0,001%-a a felhőkből ). A Föld vizének nagy része sós, ezért nem alkalmas mezőgazdaságra és ivásra. Az édesvíz aránya körülbelül 2,5%.

A víz jó erősen poláris oldószer. Természetes körülmények között mindig tartalmaz oldott anyagokat (sókat, gázokat). A víz kulcsfontosságú a földi élet létrejöttében és fenntartásában, az élő szervezetek kémiai szerkezetében, az éghajlat és az időjárás kialakulásában. A Föld bolygó minden élőlénye számára nélkülözhetetlen anyag.

Bolygónk légkörében a víz apró cseppek, felhők és köd formájában, valamint gőz formájában is megtalálható. A kondenzáció során csapadék (eső, hó, jégeső, harmat) formájában távozik a légkörből. A víz rendkívül gyakori anyag az űrben, azonban a nagy belső folyadéknyomás miatt a víz nem tud folyékony állapotban létezni a tér vákuumában, ezért csak gőz vagy jég formájában van jelen.

A víz fajtái.

A Földön a víz három fő halmazállapotban létezhet - folyékony, gáznemű és szilárd halmazállapotú, és felvehető különféle formák, amelyek egyszerre tudnak együtt élni egymással: vízgőz és felhők az égen, tengervíz és jéghegyek, gleccserek és folyók a föld felszínén, víztartó rétegek a talajban. A vizet gyakran különböző elvek alapján típusokra osztják. Eredetük, összetételük vagy felhasználásuk jellemzői szerint megkülönböztetnek többek között: lágy és kemény vizet - kalcium- és magnéziumkation-tartalom szerint. A hidrogén izotópjai szerint a molekulában: könnyű (összetételében majdnem megegyezik a normálval), nehéz (deutérium), szupernehéz víz (trícium). Megkülönböztetett még: friss, eső, tengeri, ásványi, sós, ivóvíz, csapos, desztillált, ionmentesített, pirogénmentes, szent, strukturált, olvadék, földalatti, szennyvíz és felszíni víz.

Fizikai tulajdonságok.

Víz normál körülmények között folyékony állapotot tart fenn, míg a hasonló hidrogénvegyületek a gázok (H2S, CH4, HF). A hidrogén- és oxigénatomok elektronegativitásának nagy különbsége miatt az elektronfelhők erősen torzulnak az oxigén felé. Emiatt egy vízmolekula nagy dipólusmomentuma van(D = 1,84, a második a hidrogén-cianid után). A szilárd állapotba való átmenet hőmérsékletén a vízmolekulák rendeződnek, e folyamat során a molekulák közötti üregek térfogata nő, és a víz összsűrűsége csökken, ami megmagyarázza az okot. kisebb a víz sűrűsége a jégfázisban. A párolgás során éppen ellenkezőleg, minden kötés megszakad. A kötések feltörése sok energiát igényel, ezért a víz a legtöbb nagy fajlagos hőkapacitás egyéb folyadékok és szilárd anyagok között. Egy liter víz egy fokkal történő felmelegítéséhez 4,1868 kJ energia szükséges. Ennek a tulajdonságának köszönhetően a vizet gyakran használják hűtőfolyadékként. A víznek a nagy fajlagos hőkapacitása mellett van magas fajlagos hőértékek olvasztó(0 °C-on – 333,55 kJ/kg) és párologtatás(2250 kJ/kg).

A víznek is van nagy felületi feszültség a folyadékok között, a higany után a második helyen áll. A víz viszonylag nagy viszkozitása annak köszönhető, hogy a hidrogénkötések megakadályozzák a vízmolekulák különböző sebességű mozgását. A víz az poláris anyagok jó oldószere. Az oldott anyag minden molekuláját vízmolekulák vesznek körül, és az oldott anyag molekulájának pozitív töltésű részei az oxigénatomokat, a negatív töltésű részei pedig a hidrogénatomokat vonzzák. Mivel a vízmolekula mérete kicsi, sok vízmolekula körülveszi a víz minden egyes molekuláját a felület negatív elektromos potenciálja.

Tiszta víz - jó szigetelő. Mert a víz jó oldószer, bizonyos sók szinte mindig feloldódnak benne, vagyis vannak pozitív és negatív ionok a vízben. Ennek köszönhetően a víz vezeti az elektromosságot. A víz elektromos vezetőképessége alapján meghatározható a víz tisztasága.

A víznek van törésmutató n=1,33 az optikai tartományban. Azonban erősen elnyeli az infravörös sugárzást, ezért a vízgőz a fő természetes üvegházhatású gáz, amely az üvegházhatás több mint 60%-áért felelős.

Jég - szilárd halmazállapotú víz. A jeget néha bizonyos szilárd halmazállapotú anyagoknak nevezik, amelyek szobahőmérsékleten folyékony vagy gáz halmazállapotúak; kifejezetten szárazjég, ammóniajég vagy metánjég.

A vízjég alapvető tulajdonságai.

Jelenleg a jégnek három amorf változata és 15 kristályos módosulata ismert. Az ilyen jég áttört kristályszerkezete azt a tényt eredményezi, hogy sűrűsége (0 °C-on 916,7 kg/m) kisebb, mint a víz sűrűsége (999,8 kg/m) azonos hőmérsékleten. Ezért a víz jéggé alakulva körülbelül 9%-kal növeli a térfogatát. A folyékony víznél könnyebb jég a tározók felületén képződik, ami megakadályozza a víz további fagyását.

Magas fajlagos olvadási hő A 330 kJ/kg-nak megfelelő jég fontos tényező a földi hőáramlásban. Tehát 1 kg jég vagy hó felolvasztásához ugyanannyi hőre van szükség, mint egy liter víz 80 °C-os felmelegítéséhez. A jég a természetben maga jég formájában (kontinentális, lebegő, föld alatti), valamint hó, fagy stb. formájában található meg. Saját súlya hatására a jég plasztikus tulajdonságokat és folyékonyságot nyer. A természetes jég általában sokkal tisztább, mint a víz, mivel amikor a víz kristályosodik, a vízmolekulák képződnek először a rácsban.

Normál légköri nyomáson a víz 0 °C-on szilárd halmazállapotúvá válik, és 100 °C-on forr (vízgőzné alakul). A nyomás csökkenésével a jég olvadáspontja lassan emelkedik, és a víz forráspontja csökken. 611,73 Pa (körülbelül 0,006 atm) nyomáson a forráspont és az olvadáspont egybeesik, és 0,01 °C lesz. Ezt a nyomást és hőmérsékletet ún hármas vízpont . Alacsonyabb nyomáson a víz nem lehet folyékony, és a jég közvetlenül gőzzé alakul. A jég szublimációs hőmérséklete a nyomás csökkenésével csökken. Nagy nyomáson a jég módosul, olvadáspontja szobahőmérséklet felett van.

A nyomás növekedésével a forrásponton lévő vízgőz sűrűsége is nő, a folyékony vízé pedig csökken. 374 °C (647 K) hőmérsékleten és 22,064 MPa (218 atm) nyomáson a víz áthalad kritikus pont. Ezen a ponton a folyékony és a gáznemű víz sűrűsége és egyéb tulajdonságai megegyeznek. Magasabb nyomáson és/vagy hőmérsékleten a folyékony víz és a vízgőz közötti különbség eltűnik. Ez az összesítés állapota" szuperkritikus folyadék».

Víz lehet benne metastabil állapotok- túltelített gőz, túlhevített folyadék, túlhűtött folyadék. Ezek az állapotok hosszú ideig fennállhatnak, de instabilok, és egy stabilabb fázissal érintkezve átmenet következik be. Például hűtéssel túlhűtött folyadékot kaphat tiszta víz tiszta edényben 0 °C alatt, azonban ha kristályosodási centrum jelenik meg, a folyékony víz gyorsan jéggé alakul.

Adatok.

A növények és állatok teste átlagosan több mint 50% vizet tartalmaz.

A Föld köpenyében 10-12-szer több víz van, mint a világóceán vízmennyisége.

Ha az összes gleccser elolvadna, a földi óceánok vízszintje 64 méterrel megemelkedne, és a szárazföld felszínének körülbelül 1/8-át elárasztaná a víz.

Néha a víz megfagy pozitív hőmérsékleten.

Bizonyos körülmények között (a nanocsövek belsejében) a vízmolekulák új állapotot alkotnak, amelyben még az abszolút nullához közeli hőmérsékleten is megtartják áramlási képességüket.

A víz a napsugarak 5%-át, míg a hó körülbelül 85%-át. A napfény mindössze 2%-a hatol be az óceán jege alá.

A tiszta óceánvíz kék színe a vízben lévő fény szelektív elnyelésének és szórásának köszönhető.

A csapokból származó vízcseppek segítségével akár 10 kilovoltos feszültséget is létrehozhat, ez a kísérlet a „Kelvin Dropper”.

A víz azon kevés anyagok egyike a természetben, amely folyékonyból szilárd állapotba való átmenet során kitágul.

Következtetések:

A víz folyékony halmazállapotú aggregációt tart fenn, nagy dipólusmomentuma, nagy fajlagos hőkapacitása, párolgási értéke, nagy felületi feszültsége, a felület negatív elektromos potenciálja van, jó szigetelő és oldószer.

Irodalom

1. Víz // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára: 86 kötetben (82 kötet és 4 további kötet). - Szentpétervár, 1890-1907.

2. Losev K. S. Víz. - L.: Gidrometeoizdat, 1989. - 272 p.

3. Hidrobiontok a vizek öntisztulásában és az elemek biogén vándorlásában. - M.: MAX-Press. 2008. 200 p. Levelező tag előszava. RAS V.V. Malakhova. (Sorozat: Tudomány. Oktatás. Innováció. 9. szám). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. A vízminőség fenntartásának és öntisztulásának néhány kérdéséről // Vízkészletek. 2005. v. 32. 3. sz., 337-347.

5. Andreev V. G. A protoncsere kölcsönhatás hatása a vízmolekula szerkezetére és a hidrogénkötés erősségére. „A tudomány aktuális problémái Oroszországban” V. Nemzetközi Konferencia anyagai. - Kuznetsk 2008, 3. évf. 58-62.

A Vörös Bolygó adatait elemző tudósok szerint minden okunk megvan azt hinni, hogy a Phoenix feltárta azt, amiért repült: a vízjeget egy vékony talajréteg alatt. A bizonyíték a fényes anyag szublimációja, amely a talaj felső rétegének eltávolításakor szabadult fel.

A Marson töltött utolsó napok nem voltak könnyűek az amerikai szondának. A kutatók megkezdték a talajminták elemzését. Sőt, számos nehézséget is le kellett küzdeniük. Részben beszorult kályhaajtóról beszéltünk. De ez csak a kezdet volt.

Amikor a mintákat végül a résbe öntötték, kiderült, hogy a Mars talaja valahogy összeragadt. A nagy szemek összetapadnak, és egyikük sem akar bekerülni a sütőbe. A helyzet az, hogy a kályhanyílást egy védőháló borítja, egy-egy milliméteres lyukakkal. A kutatók azt remélték, hogy felmelegítenek (a keletkező gázok elemzése érdekében) éppen ilyen kis homokszemeket.

Később feltaláltak egy módszert a talaj „újraszűrésére”. A robot merőkanalát nyitott tűzhely felett rezgésbe hozták, így fokozatosan a tűzhelybe öntötték a marsi kőzet legkisebb részecskéit. Hasonlóképpen homokmintákat vittek a mikroszkópba.

A tudósok egyébként azzal magyarázzák a talaj csomósodását, hogy nagyon kis részecskék töltik ki a nagyobb szemcsék közötti réseket, esetleg egy bizonyos, a cement szerepét betöltő komponenssel együtt.

Minta marsi homokból mikroszkóp alatt. A skála egy milliméteres (fotó NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).

A mikroszkóp alatt vett minta körülbelül ezer egyedi részecskét tárt fel, amelyek közül sok tízszer kisebb volt, mint egy emberi hajszál átmérője.

A kutatók szerint legalább négy különböző ásványt láttak itt. Például vannak nagy fekete üveges részecskék és kicsi vörösek.

A szakértők úgy vélik, hogy ez a halmaz a talaj történetét tükrözi – úgy tűnik, hogy az eredeti vulkáni eredetű részecskék mérete az időjárás hatására kisebb vaskoncentrációjú szemcsékké vált.

Most a jéggel kapcsolatban. A tudósok már június elején kezdtek „gyanúskodni”. De az első minta kemencében történő melegítése nem mutatott vízgőz jeleit.

A Mars-kutatók azonban bizonyítékot kaptak a jég jelenlétére a robot által korábban ásott Dodo-Goldilocks árok fényképeinek köszönhetően (vagy inkább eleinte két szomszédos árok volt, amelyeket később egybe vontak, innen a kettős név). A kezdetben jelenlévő néhány könnyű talajcsomó a későbbi képkockákban eltűnt.

„Jégnek kell lennie” – mondta Peter Smith, az Arizonai Egyetem kutatója, Tucson. "Ezek a csomók néhány napon belül szinte teljesen eltűntek, ami tökéletes bizonyíték arra, hogy jégről van szó." Korábban azt a gondolatot fejezték ki, hogy a fényes anyagok só. De a só nem tud elpárologni."

Fent: Dodo-Goldilocks árok, amelyet június 13-án forgattak. Ennek a bevágásnak a szélessége 22, a hossza 35 centiméter. A legnagyobb mélység (a keret alján lévő terület) eléri a 8 centimétert. Alább: június 15-én és 18-án készült felvételek (a küldetés 20. és 24. szol). A világos területek kisebbek lesznek, és az árok bal alsó sarkában több szem könnyű anyag eltűnik (NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University fotói).

Továbbá, miközben a berendezés körül egy sor árkot ásott, a robot keze kemény talajba ütközött egy viszonylag vékony puha talajréteg alatt. Sőt, megközelítőleg azonos mélységben minden árokban.

Jég- ásványi vegyszerrel képlet H 2 O, kristályos állapotú vizet jelent.
A jég kémiai összetétele: H - 11,2%, O - 88,8%. Néha gáznemű és szilárd mechanikai szennyeződéseket tartalmaz.
A természetben a jeget főleg a számos kristálymódosulat egyike képviseli, amelyek 0 és 80 °C közötti hőmérséklet-tartományban stabilak, olvadáspontja 0 °C. A jégnek és az amorf jégnek 10 kristályos módosulata ismert. A legtöbbet tanulmányozott jég az 1. módosulat – az egyetlen módosulat, amely a természetben megtalálható. A jég a természetben maga jég formájában (kontinentális, lebegő, föld alatti stb.), valamint hó, fagy stb.

Lásd még:

SZERKEZET

A jég kristályszerkezete hasonló a szerkezethez: minden H 2 0 molekulát a hozzá legközelebb eső négy molekula vesz körül, amelyek egyenlő távolságra helyezkednek el tőle, egyenlők 2,76Α és egy szabályos tetraéder csúcsaiban helyezkednek el. Az alacsony koordinációs szám miatt a jégszerkezet áttört, ami befolyásolja a sűrűségét (0,917). A jégnek hatszögletű térhálója van, és a víz 0 °C-os és légköri nyomáson történő megfagyásával jön létre. A jég összes kristályos módosulatának rácsának tetraéderes szerkezete van. Egy jégegység cella paraméterei (t 0°C-on): a=0,45446 nm, c=0,73670 nm (c a szomszédos fősíkok távolságának kétszerese). Amikor a hőmérséklet csökken, nagyon keveset változnak. A jégrácsban lévő H 2 0 molekulák hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. A hidrogénatomok mobilitása a jégrácsban sokkal nagyobb, mint az oxigénatomok mobilitása, aminek következtében a molekulák megváltoztatják szomszédaikat. A molekulák jelentős vibrációs és forgási mozgása esetén a jégrácsban a molekulák térbeli kapcsolatuk helyéről transzlációs ugrások lépnek fel, amelyek megzavarják a további rendet és diszlokációkat képeznek. Ez magyarázza a jégben a sajátos reológiai tulajdonságok megnyilvánulását, amelyek a jég visszafordíthatatlan alakváltozásai (folyása) és az azokat okozó feszültségek (plaszticitás, viszkozitás, folyáshatár, kúszás stb.) közötti kapcsolatot jellemzik. E körülmények miatt a gleccserek a nagy viszkozitású folyadékokhoz hasonlóan áramlanak, és így természetes jég aktívan részt vesz a víz körforgásában a Földön. A jégkristályok viszonylag nagy méretűek (keresztirányú mérete egy millimétertől több tíz centiméterig). Jellemzőjük a viszkozitási együttható anizotrópiája, melynek értéke több nagyságrenddel is változhat. A kristályok terhelés hatására képesek átorientálódni, ami befolyásolja metamorfizációjukat és a gleccserek áramlási sebességét.

TULAJDONSÁGOK

A jég színtelen. Nagy fürtökben kékes árnyalatot vesz fel. Üvegfény. Átlátszó. Nincs dekoltázsa. Keménység 1,5. Törékeny. Optikailag pozitív, törésmutatója nagyon alacsony (n = 1,310, nm = 1,309). A jégnek 14 változata ismert a természetben. Igaz, minden, kivéve a hatszögletű rendszerben kristályosodó, jég I-nek nevezett jeget, egzotikus körülmények között - nagyon alacsony hőmérsékleten (kb. -110150 0C) keletkezik, ill. magas nyomások, amikor a vízmolekulában a hidrogénkötések szögei megváltoznak, és nem hatszögletű rendszerek jönnek létre. Az ilyen körülmények hasonlítanak az űrbeli állapotokhoz, és a Földön nem fordulnak elő. Például –110 °C alatti hőmérsékleten a vízgőz egy fémlemezen oktaéderek és több nanométeres kockák formájában válik ki - ez az úgynevezett köbös jég. Ha a hőmérséklet valamivel –110 °C felett van és a gőzkoncentráció nagyon alacsony, rendkívül sűrű amorf jégréteg képződik a lemezen.

MORFOLÓGIA

A jég nagyon gyakori ásvány a természetben. A földkéregben többféle jég található: folyó, tó, tenger, talaj, fenyő és gleccser. Gyakrabban finomkristályos szemcsék aggregált klasztereit képezi. Ismertek olyan kristályos jégképződményeket is, amelyek szublimációval, vagyis közvetlenül a gőzállapotból keletkeznek. Ezekben az esetekben a jég csontvázkristályokként (hópelyhek) és csontváz- és dendrites-növekedés halmazaként jelenik meg (barlangi jég, dér, dér és minták az üvegen). Nagy, jól metszett kristályok találhatók, de nagyon ritkán. N. N. Stulov Oroszország északkeleti részén a felszíntől 55-60 m mélységben talált jégkristályokat írt le, amelyek izometrikus és oszlopos megjelenésűek, és a legnagyobb kristály hossza 60 cm, alapjának átmérője 15 cm A jégkristályokon lévő egyszerű formák közül csak a hatszögletű prizma (1120), a hatszögletű bipiramis (1121) és a pinacoid (0001) lapjait azonosították.
A köznyelvben „jégcsapoknak” nevezett jégcseppkő mindenki számára ismerős. Az őszi-téli évszakokban 0° körüli hőmérséklet-különbség mellett a Föld felszínén mindenhol megnőnek az áramló és csöpögő víz lassú fagyásával (kristályosodásával). Jégbarlangokban is gyakoriak.
A jégpartok jégből álló jégtakaró csíkok, amelyek a víz-levegő határvonalon kristályosodnak ki a tározók szélei mentén, és határolják a tócsák széleit, folyók, tavak, tavak, tározók stb. partját. és a víztér többi része nem fagy be. Amikor teljesen összenőnek, összefüggő jégtakaró képződik a tározó felületén.
A jég a porózus talajokban párhuzamos oszlopos aggregátumokat is képez rostos erek formájában, felületükön pedig jégantolitokat.

EREDET

Jég elsősorban a vízmedencékben képződik, amikor a levegő hőmérséklete csökken. Ezzel egy időben a víz felszínén jégtűkből álló jégkása jelenik meg. Alulról hosszú jégkristályok nőnek rajta, amelyek hatodrendű szimmetriatengelyei a kéreg felszínére merőlegesen helyezkednek el. A jégkristályok közötti kapcsolatokat különböző képződési körülmények között az ábra mutatja. A jég gyakori mindenhol, ahol nedvesség van, és ahol a hőmérséklet 0 °C alá süllyed. Egyes területeken a talajjég csak kis mélységig olvad fel, amely alatt az örök fagy kezdődik. Ezek az úgynevezett permafrost területek; a földkéreg felső rétegeiben a permafroszt eloszlású területeken ún földalatti jég, amelyek között megkülönböztetik a modern és a fosszilis földalatti jeget. A Föld teljes szárazföldi területének legalább 10%-át gleccserek borítják, az ezeket alkotó monolit jégkőzetet gleccserjégnek nevezik. A gleccserjég elsősorban a hó felhalmozódásából, tömörödése és átalakulása következtében jön létre. A jégtakaró Grönland mintegy 75%-át és szinte az egész Antarktist borítja; a legnagyobb vastagságú gleccserek (4330 m) a Byrd állomás közelében találhatók (Antarktisz). Grönland középső részén a jég vastagsága eléri a 3200 métert.
A jéglerakódások jól ismertek. Hideg, hosszú télű területeken és rövid nyár, valamint a magas hegyvidéki vidékeken cseppköveket és sztalagmitokat tartalmazó jégbarlangok képződnek, amelyek közül a legérdekesebbek az uráli Perm régióban található Kungurskaya, valamint a szlovákiai Dobshine-barlang.
Amikor a tengervíz megfagy, tengeri jég képződik. Jellemző tulajdonságok tengeri jég a sótartalom és a porozitás, amelyek meghatározzák a sűrűségének 0,85 és 0,94 g/cm 3 közötti tartományát. Az ilyen alacsony sűrűség miatt a jégtáblák vastagságuk 1/7-1/10-ével emelkednek a víz felszíne fölé. A tengeri jég -2,3 °C feletti hőmérsékleten olvadni kezd; rugalmasabb és nehezebben törhető darabokra, mint az édesvízi jég.

ALKALMAZÁS

Az 1980-as évek végén az Argonne laboratórium kifejlesztett egy technológiát jégzagy készítésére, amely szabadon tud átfolyni különböző átmérőjű csöveken anélkül, hogy a jég összegyűlne, összetapadna vagy eltömítené a hűtőrendszereket. A sós vizes szuszpenzió sok nagyon kicsi, kerek alakú jégkristályból állt. Ennek köszönhetően a víz mobilitása megmarad, ugyanakkor hőtechnikai szempontból jeget képvisel, ami 5-7-szer hatékonyabb, mint az egyszerű. hideg vízépületek hűtőrendszereiben. Ezenkívül az ilyen keverékek ígéretesek az orvostudomány számára. Állatkísérletek kimutatták, hogy a jégkeverék mikrokristályai tökéletesen bejutnak a meglehetősen kis erekbe, és nem károsítják a sejteket. A „jeges vér” meghosszabbítja azt az időt, amely alatt az áldozat megmenthető. Mondjuk szívleállás esetén ez az idő óvatos becslések szerint 10-15 percről 30-45 percre meghosszabbodik.
A jég szerkezeti anyagként való felhasználása elterjedt a sarki régiókban lakóházak – igluk – építésére. A jég része a D. Pike által javasolt Pikerit anyagnak, amelyből a világ legnagyobb repülőgép-hordozójának elkészítését javasolták.

Jég – H2O

OSZTÁLYOZÁS