Hari ini kita akan berbicara tentang sifat-sifat salju dan es. Perlu diperjelas bahwa es terbentuk tidak hanya dari air. Selain es air, ada es amonia dan metana. Belum lama ini, para ilmuwan menemukan es kering. Propertinya unik, kami akan mempertimbangkannya nanti. Ini terbentuk ketika karbon dioksida membeku. Es kering mendapatkan namanya karena ketika dicairkan tidak meninggalkan genangan air. Karbon dioksida yang terkandung di dalamnya langsung menguap ke udara dari keadaan bekunya.

Definisi es

Pertama-tama, mari kita lihat lebih dekat es yang diperoleh dari air. Ada kisi kristal biasa di dalamnya. Es adalah mineral alami umum yang dihasilkan ketika air membeku. Satu molekul cairan ini berikatan dengan empat molekul di dekatnya. Para ilmuwan telah memperhatikan bahwa struktur internal seperti itu melekat pada berbagai hal batu mulia dan bahkan mineral. Misalnya intan, turmalin, kuarsa, korundum, beryl dan lain-lain memiliki struktur ini. Molekul-molekulnya ditahan pada jarak tertentu oleh kisi kristal. Sifat-sifat air dan es ini menunjukkan bahwa massa jenis es tersebut akan lebih kecil daripada massa jenis air yang menjadi penyebab terbentuknya es tersebut. Oleh karena itu, es mengapung di permukaan air dan tidak tenggelam di dalamnya.

Jutaan kilometer persegi es

Tahukah Anda berapa banyak es yang ada di planet kita? Menurut penelitian terbaru yang dilakukan para ilmuwan, terdapat sekitar 30 juta kilometer persegi air beku di planet Bumi. Seperti yang sudah Anda duga, sebagian besar mineral alami ini ditemukan di lapisan es kutub. Di beberapa tempat ketebalan lapisan es mencapai 4 km.

Cara mendapatkan es

Membuat es sebenarnya tidak sulit. Proses ini tidak sulit dan tidak memerlukan keahlian khusus. Ini membutuhkan suhu air yang rendah. Ini adalah satu-satunya kondisi konstan untuk proses pembentukan es. Air akan membeku ketika termometer Anda menunjukkan suhu di bawah 0 derajat Celcius. Proses kristalisasi dimulai di dalam air karena suhu rendah. Molekul-molekulnya dibangun menjadi struktur teratur yang menarik. Proses ini disebut pembentukan kisi kristal. Hal yang sama terjadi di lautan, di genangan air, dan bahkan di dalam freezer.

Penelitian tentang proses pembekuan

Melakukan penelitian tentang topik pembekuan air, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa kisi kristal dibangun di lapisan atas air. Batang es mikroskopis mulai terbentuk di permukaan. Beberapa saat kemudian mereka membeku bersama. Berkat ini, lapisan tipis terbentuk di permukaan air. Perairan yang besar membutuhkan waktu lebih lama untuk membeku dibandingkan dengan air tenang. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa angin beriak dan beriak pada permukaan danau, kolam atau sungai.

Pancake es

Para ilmuwan melakukan pengamatan lain. Jika eksitasi berlanjut pada suhu rendah, maka lapisan tertipis dikumpulkan menjadi pancake dengan diameter sekitar 30 cm, kemudian dibekukan menjadi satu lapisan, yang ketebalannya minimal 10 cm. Lapisan es baru membeku di bagian atas dan bawah dari es pancake. Hal ini menciptakan lapisan es yang tebal dan tahan lama. Kekuatannya tergantung pada jenisnya: es paling transparan akan beberapa kali lebih kuat es putih. Para pemerhati lingkungan telah memperhatikan bahwa es setebal 5 sentimeter dapat menopang berat orang dewasa. Lapisan 10 cm dapat menahan mobil penumpang, namun harus diingat bahwa keluar di atas es pada musim gugur dan musim semi sangat berbahaya.

Sifat salju dan es

Fisikawan dan kimia telah lama mempelajari sifat-sifat es dan air. Sifat es yang paling terkenal dan penting bagi manusia adalah kemampuannya untuk dengan mudah mencair bahkan pada suhu nol. Namun sifat fisik es lainnya juga penting bagi sains:

• esnya transparan, jadi bisa tembus dengan baik sinar matahari;
• tidak berwarna - es tidak berwarna, tetapi dapat dengan mudah diwarnai menggunakan bahan tambahan warna;
• kekerasan - massa es mempertahankan bentuknya dengan sempurna tanpa kulit terluar;
• fluiditas adalah sifat khusus es, yang melekat pada mineral hanya dalam beberapa kasus;
• kerapuhan - sepotong es mudah terbelah tanpa banyak usaha;
• pembelahan - es dengan mudah terbelah di tempat ia tumbuh bersama di sepanjang garis kristalografi.

Es: sifat perpindahan dan kemurnian

Es memiliki tingkat kemurnian yang tinggi dalam komposisinya, karena kisi kristal tidak memberikan ruang kosong bagi berbagai molekul asing. Ketika air membeku, ia menggantikan berbagai kotoran yang pernah terlarut di dalamnya. Dengan cara yang sama, Anda bisa mendapatkan air murni di rumah.

Namun beberapa zat dapat memperlambat proses pembekuan air. Misalnya garam pada air laut. Es di laut hanya terbentuk jika sangat suhu rendah. Anehnya, proses pembekuan air setiap tahun mampu mempertahankan pemurnian diri dari berbagai kotoran selama jutaan tahun berturut-turut.

Rahasia es kering

Keunikan es ini adalah komposisinya mengandung karbon. Es seperti itu hanya terbentuk pada suhu -78 derajat, tetapi sudah mencair pada suhu -50 derajat. Es kering, yang sifatnya memungkinkan Anda melewati tahap cairan, segera menghasilkan uap saat dipanaskan. Es kering, seperti es air lainnya, tidak berbau.

Tahukah Anda di mana es kering digunakan? Karena khasiatnya, mineral ini digunakan saat mengangkut makanan dan obat-obatan jarak jauh. Dan butiran es ini mampu memadamkan api bensin. Selain itu, ketika es kering mencair, ia membentuk kabut tebal, itulah sebabnya ia digunakan pada set film untuk menciptakan efek khusus. Selain semua hal di atas, Anda dapat membawa es kering saat mendaki dan di hutan. Lagi pula, ketika meleleh, ia mengusir nyamuk, berbagai hama dan hewan pengerat.

Adapun khasiat salju, keindahan menakjubkan ini bisa kita amati setiap musim dingin. Bagaimanapun, setiap kepingan salju berbentuk segi enam - ini tidak berubah. Namun selain bentuknya yang heksagonal, kepingan salju juga bisa terlihat berbeda. Pembentukannya masing-masing dipengaruhi oleh kelembaban udara, tekanan atmosfer dan faktor alam lainnya.

Sifat air, salju, dan es sungguh menakjubkan. Penting untuk mengetahui beberapa sifat air lagi. Misalnya, ia dapat mengambil bentuk wadah tempat ia dituangkan. Ketika air membeku, ia mengembang dan juga memiliki memori. Ia mampu mengingat energi di sekitarnya, dan ketika membeku, ia “mengatur ulang” informasi yang telah diserapnya.

Kami memeriksa mineral alami - es: sifat dan kualitasnya. Teruslah belajar ilmu, itu sangat penting dan bermanfaat!

Ia berada dalam keadaan agregasi, yang cenderung berbentuk gas atau cair pada suhu kamar. Sifat-sifat es mulai dipelajari ratusan tahun yang lalu. Sekitar dua ratus tahun yang lalu, para ilmuwan menemukan bahwa air bukanlah senyawa sederhana, melainkan unsur kimia kompleks yang terdiri dari oksigen dan hidrogen. Setelah ditemukan, rumus air menjadi H2O.

Struktur es

H 2 O terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Dalam keadaan tenang, hidrogen terletak di bagian atas atom oksigen. Ion oksigen dan hidrogen harus menempati titik sudut segitiga sama kaki: oksigen terletak di titik sudut siku-siku. Struktur air ini disebut dipol.

Es terdiri dari 11,2% hidrogen, dan sisanya adalah oksigen. Sifat es bergantung pada struktur kimianya. Terkadang mengandung formasi gas atau mekanis - kotoran.

Es terdapat di alam dalam bentuk beberapa spesies kristal yang secara stabil mempertahankan strukturnya pada suhu nol ke bawah, tetapi pada suhu nol ke atas es mulai mencair.

Struktur kristal

Sifat-sifat es, salju, dan uap sangat berbeda dan bergantung pada Dalam keadaan padat, H 2 O dikelilingi oleh empat molekul yang terletak di sudut tetrahedron. Karena bilangan koordinasinya rendah, es mungkin memiliki struktur kerawang. Hal ini tercermin dari sifat es dan kepadatannya.

Bentuk es

Es adalah salah satu zat yang paling umum di alam. Di Bumi ada varietas berikut:

• sungai;
• danau;
• bahari;
• pertama;
• gletser;
• tanah.

Ada es yang langsung terbentuk melalui sublimasi, yaitu. dari keadaan uap. Penampakan ini berbentuk kerangka (kami menyebutnya kepingan salju) dan kumpulan pertumbuhan dendritik dan kerangka (embun beku, embun beku).

Salah satu bentuk yang paling umum adalah stalaktit, yaitu es. Mereka tumbuh di seluruh dunia: di permukaan bumi, di gua-gua. Es jenis ini terbentuk akibat aliran tetesan air ketika perbedaan suhu sekitar nol derajat pada periode musim gugur-musim semi.

Formasi berupa bongkahan es yang muncul di sepanjang tepi waduk, pada batas air dan udara, serta di sepanjang tepi genangan air disebut bank es.

Es dapat terbentuk di tanah berpori berupa urat-urat berserat.

Sifat es

Suatu zat dapat berada dalam keadaan yang berbeda-beda. Berdasarkan hal ini, timbul pertanyaan: sifat es apa yang muncul dalam keadaan tertentu?

Para ilmuwan membedakan sifat fisik dan mekanik. Masing-masing mempunyai ciri khasnya masing-masing.

Properti fisik

Sifat fisik es antara lain:

1. Kepadatan. Dalam fisika, medium tak homogen dilambangkan dengan batas perbandingan massa zat medium itu sendiri dengan volume yang dikandungnya. Massa jenis air, seperti zat lainnya, merupakan fungsi suhu dan tekanan. Biasanya perhitungannya menggunakan massa jenis air yang konstan sebesar 1000 kg/m3. Indikator kepadatan yang lebih akurat diperhitungkan hanya jika diperlukan perhitungan yang sangat akurat karena pentingnya hasil perbedaan kepadatan yang dihasilkan.
   Saat menghitung massa jenis es, diperhitungkan jenis air apa yang menjadi es: seperti diketahui, massa jenis air asin lebih tinggi daripada air suling.
2. Suhu air. Biasanya terjadi pada suhu nol derajat. Proses pembekuan terjadi secara intermiten dengan pelepasan panas. Proses sebaliknya (peleburan) terjadi ketika jumlah panas yang diserap sama dengan yang dilepaskan, tetapi tanpa lompatan, tetapi bertahap.
   Di alam, ada kondisi di mana air menjadi sangat dingin tetapi tidak membeku. Beberapa sungai menahan air cair bahkan pada suhu -2 derajat.
3. jumlah panas yang diserap ketika suatu benda dipanaskan setiap derajatnya. Ada kapasitas panas spesifik, yang ditandai dengan jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan satu kilogram air suling sebesar satu derajat.
4. Kompresibilitas. Sifat fisik lain dari salju dan es adalah kompresibilitas, yang mempengaruhi penurunan volume di bawah pengaruh peningkatan tekanan eksternal. Besaran timbal balik tersebut disebut elastisitas.
5. Kekuatan es.
6. Warna es. Sifat ini bergantung pada penyerapan cahaya dan hamburan sinar, serta jumlah pengotor dalam air beku. Es sungai dan danau tanpa kotoran asing terlihat dalam cahaya biru lembut. Es laut bisa sangat berbeda: biru, hijau, nila, putih, coklat, atau berwarna baja. Terkadang Anda bisa melihat es hitam. Warna ini didapat karena jumlah besar mineral dan berbagai pengotor organik.

Sifat mekanik es

Sifat mekanik es dan air ditentukan oleh ketahanannya terhadap pengaruh lingkungan luar terhadap suatu satuan luas. Sifat mekanik bergantung pada struktur, salinitas, suhu dan porositas.

Es adalah formasi plastik yang elastis, kental, tetapi ada kondisi di mana es menjadi keras dan sangat rapuh.

Es laut dan es air tawar berbeda: es laut jauh lebih fleksibel dan kurang tahan lama.

Saat melewati kapal, sifat mekanik es harus diperhitungkan. Hal ini juga penting saat menggunakan jalan es, penyeberangan, dan lainnya.

Air, salju, dan es memiliki kesamaan sifat yang menentukan karakteristik suatu zat. Namun pada saat yang sama, pembacaan ini dipengaruhi oleh banyak faktor lain: suhu lingkungan, pengotor padatan, serta komposisi awal cairan. Es adalah salah satu zat paling menarik di Bumi.

Pekerjaan 1

Kepingan salju sebagai fenomena fisika

Pekerjaan itu dilakukan oleh Daniil Kholodyakov

Sasaran: mempelajari lebih lanjut tentang kepingan salju dari sudut pandang MKT

Tujuan: memahami sifat terbentuknya kepingan salju

1. Pembentukan kepingan salju

2. Bentuk kepingan salju

3. Simetri kristal

4. Kepingan salju yang identik

5. Warna dan cahaya

6. Bahan tambahan

1. Pernahkah Anda melihat kepingan salju dan bertanya-tanya bagaimana terbentuknya dan mengapa berbeda dengan jenis salju lain yang pernah Anda lihat sebelumnya?

Kepingan salju adalah bentuk khusus dari es air. Kepingan salju terbentuk di awan yang terbuat dari uap air. Ketika suhu mencapai 32°F (0°C) atau lebih dingin, air berubah dari bentuk cair menjadi es. Beberapa faktor mempengaruhi pembentukan kepingan salju. Suhu, arus udara, kelembapan - semua ini berdampak pada bentuk dan ukurannya. Kotoran dan debu dapat bercampur di dalam air dan mengubah berat serta daya tahan kristal. Partikel kotoran membuat kepingan salju menjadi lebih berat, rentan meleleh, dan dapat menyebabkan keretakan dan pecah pada kristal. Pembentukan kepingan salju merupakan proses yang dinamis. Kepingan salju dapat menghadapi banyak kondisi lingkungan yang berbeda, terkadang mencair, terkadang tumbuh – struktur kepingan salju terus berubah.

2. Apa bentuk kepingan salju yang paling umum?

Biasanya, kristal heksagonal terbentuk di awan tinggi; jarum atau kristal datar bersisi enam terbentuk di awan dengan ketinggian sedang, dan berbagai macam bentuk bersisi enam terbentuk di awan rendah. Temperatur yang lebih dingin menghasilkan kepingan salju dengan ujung yang lebih tajam di sisi kristal dan dapat menyebabkan panah bercabang. Kepingan salju yang dihasilkan di kondisi hangat tumbuh lebih lambat, sehingga menghasilkan bentuk yang lebih halus dan tidak rumit.

0; -3°C - Pelat heksagonal tipis

3; -6° C - Jarum

6; -10°C - Kolom berongga

10; -12°C - Pelat sektor (segi enam dengan lekukan)

12; -15°C - Dendrit (bentuk heksagonal renda)

3. Mengapa kepingan salju berbentuk simetris?

Pertama-tama, tidak semua kepingan salju sama dari semua sisi. Suhu yang tidak merata, kotoran, dan faktor lainnya dapat menyebabkan kepingan salju tampak miring. Namun, memang benar bahwa banyak kepingan salju yang simetris dan strukturnya sangat kompleks. Hal ini karena bentuk kepingan salju mencerminkan tatanan internal molekul air. Molekul air dalam keadaan padat, seperti salju dan es, membentuk ikatan lemah (disebut ikatan hidrogen) satu sama lain. Mekanisme yang teratur ini menghasilkan bentuk kepingan salju yang simetris dan heksagonal. Selama kristalisasi, molekul air terkena gaya tarik maksimum, dan gaya tolak menolak diminimalkan. Akibatnya, molekul air berbaris di ruang tertentu dalam susunan tertentu, misalnya untuk menempati ruang dan mempertahankan simetri.

4. Benarkah tidak ada dua kepingan salju yang sama?

Iya dan tidak. Tidak ada dua kepingan salju yang identik, mulai dari jumlah pasti molekul air, putaran elektron, isotop hidrogen dan oksigen, dll. Di sisi lain, dua kepingan salju bisa terlihat sama, dan kepingan salju mana pun mungkin memiliki prototipenya sendiri pada suatu saat dalam sejarah. Struktur kepingan salju terus berubah sesuai dengan kondisi lingkungan dan pengaruh banyak faktor, sehingga tampaknya tidak mungkin ada dua kepingan salju yang identik.

5. Jika air dan es transparan, mengapa salju terlihat putih?

Jawaban singkatnya adalah kepingan salju memiliki begitu banyak permukaan reflektif sehingga menyebarkan cahaya dalam berbagai warna, itulah sebabnya salju tampak putih. Jawaban panjangnya berkaitan dengan cara mata manusia memandang warna. Meskipun sumber cahayanya mungkin tidak benar-benar berwarna "putih" (misalnya, sinar matahari, lampu neon, dan lampu pijar semuanya memiliki warna tertentu), otak manusia mengkompensasi sumber cahaya. Jadi, meskipun sinar matahari berwarna kuning, dan cahaya yang dihamburkan dari salju juga berwarna kuning, otak melihat salju secara maksimal putih, karena seluruh gambar yang diterima otak memiliki warna kuning, yang otomatis terkurangi.

Kesimpulan:

1. Kepingan salju adalah bentuk khusus dari es air.

2. Suhu, arus udara, kelembapan merupakan faktor yang mempengaruhi bentuk dan ukuran kepingan salju.

3. Urutan molekul airlah yang menentukan simetri kepingan salju.

mereka dalam kristal salju asli.

Pekerjaan 2

Es dan air di alam.

Pekerjaan itu dilakukan oleh Guseva Alina

Tujuan: mempelajari sesuatu yang baru.

Tugas :

Perhatikan pentingnya air di alam;

Memahami sifat-sifat dan jenis-jenis air;

Biasakan diri Anda dengan sifat dasar air es;

Perluas pengetahuan Anda tentang air secara umum.

Air (hidrogen oksida) - senyawa anorganik biner, rumus kimia H2O. Molekul air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen, yang dihubungkan melalui ikatan kovalen. Dalam kondisi normal, itu adalah cairan transparan, tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Dalam wujud padat disebut es, salju atau embun beku, dan dalam wujud gas disebut uap air. Air juga bisa ada dalam bentuk kristal cair.

Sekitar 71% permukaan bumi tertutup air (samudera, laut, danau, sungai, es) - 361,13 juta km2. Di Bumi, sekitar 96,5% air berasal dari lautan (1,7% cadangan dunia adalah air tanah, 1,7% lainnya di gletser dan lapisan es di Antartika dan Greenland, sebagian kecil di sungai, danau, dan rawa, serta 0,001% di awan. ). Sebagian besar air di bumi bersifat asin dan tidak cocok untuk pertanian dan minum. Porsi air tawar sekitar 2,5%.

Air adalah pelarut yang sangat polar. Dalam kondisi alami, selalu mengandung zat terlarut (garam, gas). Air sangat penting dalam penciptaan dan pemeliharaan kehidupan di Bumi, dalam struktur kimia organisme hidup, dalam pembentukan iklim dan cuaca. Ini adalah zat penting bagi semua makhluk hidup di planet bumi.

Di atmosfer planet kita, air ditemukan dalam bentuk tetesan kecil, di awan dan kabut, serta dalam bentuk uap. Selama kondensasi, ia dikeluarkan dari atmosfer dalam bentuk presipitasi (hujan, salju, hujan es, embun). Air adalah zat yang sangat umum di ruang angkasa, namun karena tekanan intra-fluida yang tinggi, air tidak dapat berada dalam keadaan cair di ruang hampa, oleh karena itu air hanya ada dalam bentuk uap atau es.

Jenis air.

Air di Bumi dapat ada dalam tiga wujud utama - cair, gas, dan padat dan dapat diperoleh berbagai bentuk, yang secara bersamaan dapat hidup berdampingan satu sama lain: uap air dan awan di langit, air laut dan gunung es, gletser dan sungai di permukaan bumi, akuifer di dalam tanah. Air sering kali dibagi menjadi beberapa jenis menurut prinsip yang berbeda. Menurut ciri-ciri asal, komposisi atau kegunaannya, dibedakan antara lain: air lunak dan air keras - menurut kandungan kation kalsium dan magnesium. Menurut isotop hidrogen dalam molekulnya: ringan (komposisinya hampir sama dengan normal), berat (deuterium), air super berat (tritium). Juga dibedakan: segar, hujan, laut, mineral, payau, minum, keran, suling, deionisasi, bebas pirogen, suci, terstruktur, meleleh, bawah tanah, limbah dan air permukaan.

Properti fisik.

Air dalam kondisi normal mempertahankan keadaan cair, sedangkan senyawa hidrogen serupa adalah gas (H2S, CH4, HF). Karena perbedaan elektronegativitas yang besar antara atom hidrogen dan oksigen, awan elektron sangat bias terhadap oksigen. Untuk alasan ini, molekul air mempunyai momen dipol yang besar(D = 1,84, kedua setelah asam hidrosianat). Pada suhu transisi ke keadaan padat, molekul air tertata, selama proses ini volume rongga antar molekul meningkat dan kepadatan keseluruhan air berkurang, yang menjelaskan alasannya. kepadatan air yang lebih rendah dalam fase es. Sebaliknya, selama penguapan, semua ikatan putus. Memutuskan ikatan membutuhkan banyak energi, itulah sebabnya air yang paling kapasitas panas spesifik yang tinggi antara lain benda cair dan padat. Untuk memanaskan satu liter air sebesar satu derajat diperlukan energi sebesar 4,1868 kJ. Karena sifat ini, air sering digunakan sebagai pendingin. Selain kapasitas panas spesifiknya yang tinggi, air juga memiliki nilai panas spesifik yang tinggi meleleh(pada 0 °C - 333,55 kJ/kg) dan penguapan(2250 kJ/kg).

Air juga punya tegangan permukaan yang tinggi di antara cairan, nomor dua setelah merkuri. Viskositas air yang relatif tinggi disebabkan oleh fakta bahwa ikatan hidrogen mencegah molekul air bergerak dengan kecepatan yang berbeda. Air adalah pelarut yang baik untuk zat polar. Setiap molekul zat terlarut dikelilingi oleh molekul air, dan bagian molekul zat terlarut yang bermuatan positif menarik atom oksigen, dan bagian yang bermuatan negatif menarik atom hidrogen. Karena molekul air berukuran kecil, banyak molekul air yang dapat mengelilingi setiap molekul zat terlarut potensial listrik negatif pada permukaan.

Air murni - isolator yang baik. Karena air itu baik pelarut, beberapa garam hampir selalu terlarut di dalamnya, yaitu terdapat ion positif dan negatif di dalam air. Berkat ini, air menghantarkan listrik. Konduktivitas listrik air dapat digunakan untuk menentukan kemurniannya.

Air punya indeks bias n=1,33 dalam jangkauan optik. Namun, ia sangat menyerap radiasi infra merah, dan oleh karena itu uap air merupakan gas rumah kaca alami utama, yang bertanggung jawab atas lebih dari 60% efek rumah kaca.

Es - air dalam keadaan agregasi padat. Es kadang-kadang disebut zat tertentu dalam keadaan agregasi padat, yang cenderung berbentuk cair atau gas pada suhu kamar; khususnya es kering, es amonia, atau es metana.

Sifat dasar air es.

Saat ini, tiga varietas amorf dan 15 modifikasi kristal es diketahui. Struktur kristal kerawang dari es tersebut mengarah pada fakta bahwa massa jenisnya (sama dengan 916,7 kg/m2 pada 0 °C) lebih rendah daripada massa jenis air (999,8 kg/m2) pada suhu yang sama. Oleh karena itu, air, yang berubah menjadi es, meningkatkan volumenya sekitar 9%. Es, karena lebih ringan dari air cair, terbentuk di permukaan waduk, yang mencegah pembekuan air lebih lanjut.

Panas spesifik peleburan yang tinggi es, sebesar 330 kJ/kg, merupakan faktor penting dalam sirkulasi panas di Bumi. Jadi, untuk melelehkan 1 kg es atau salju, diperlukan jumlah kalor yang sama dengan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan satu liter air sebesar 80 °C. Es ditemukan di alam dalam bentuk es itu sendiri (benua, terapung, bawah tanah), serta dalam bentuk salju, embun beku, dll. Di bawah pengaruh beratnya sendiri, es memperoleh sifat plastis dan fluiditas. Es alami biasanya jauh lebih murni daripada air, karena ketika air mengkristal, molekul airlah yang pertama kali terbentuk ke dalam kisi.

Pada tekanan atmosfer normal, air menjadi padat pada suhu 0 °C dan mendidih (berubah menjadi uap air) pada suhu 100 °C. Ketika tekanan menurun, suhu leleh es perlahan meningkat, dan titik didih air menurun. Pada tekanan 611,73 Pa (sekitar 0,006 atm), titik didih dan titik lelehnya bertepatan dan menjadi sama dengan 0,01 °C. Tekanan dan suhu ini disebut titik tripel air . Pada tekanan yang lebih rendah, air tidak dapat menjadi cair dan es langsung berubah menjadi uap. Suhu sublimasi es turun dengan menurunnya tekanan. Pada tekanan tinggi terdapat modifikasi es dengan suhu leleh di atas suhu kamar.

Dengan meningkatnya tekanan, massa jenis uap air pada titik didih juga meningkat, dan massa jenis air cair berkurang. Pada suhu 374 °C (647 K) dan tekanan 22,064 MPa (218 atm), air mengalir titik kritis. Pada titik ini, massa jenis dan sifat lain air cair dan gas adalah sama. Pada tekanan dan/atau suhu yang lebih tinggi, perbedaan antara air cair dan uap air menghilang. Ini keadaan agregasi ditelepon " fluida superkritis».

Air mungkin masuk keadaan metastabil- uap lewat jenuh, cairan super panas, cairan super dingin. Keadaan ini dapat bertahan lama, tetapi tidak stabil dan terjadi transisi ketika bersentuhan dengan fase yang lebih stabil. Misalnya, Anda bisa mendapatkan cairan yang sangat dingin dengan cara mendinginkannya air bersih dalam bejana bersih di bawah 0 °C, namun ketika pusat kristalisasi muncul, air cair dengan cepat berubah menjadi es.

Data.

Rata-rata tubuh tumbuhan dan hewan mengandung lebih dari 50% air.

Mantel bumi mengandung air 10-12 kali lebih banyak daripada jumlah air di Samudra Dunia.

Jika semua gletser mencair, permukaan air di lautan bumi akan naik 64 m dan sekitar 1/8 permukaan daratan akan tergenang air.

Terkadang air membeku pada suhu positif.

Dalam kondisi tertentu (di dalam nanotube), molekul air membentuk keadaan baru di mana mereka mempertahankan kemampuan untuk mengalir bahkan pada suhu mendekati nol mutlak.

Air memantulkan 5% sinar matahari, sedangkan salju memantulkan sekitar 85%. Hanya 2% sinar matahari yang menembus bawah es laut.

Warna biru pada air laut yang jernih disebabkan oleh penyerapan selektif dan hamburan cahaya di dalam air.

Dengan menggunakan tetesan air dari keran, Anda dapat menciptakan tegangan hingga 10 kilovolt, sebuah eksperimen yang disebut “Kelvin Dropper”.

Air adalah salah satu dari sedikit zat di alam yang memuai ketika berpindah dari cair ke padat.

Kesimpulan:

Air mempertahankan keadaan agregasi cair, memiliki momen dipol yang besar, kapasitas panas spesifik yang tinggi, nilai penguapan, tegangan permukaan yang tinggi, potensial listrik permukaan yang negatif, dan merupakan isolator dan pelarut yang baik.

literatur

1. Air // Kamus Ensiklopedis Brockhaus dan Efron: Dalam 86 volume (82 volume dan 4 tambahan). - Sankt Peterburg, 1890-1907.

2. Losev K.S. Air. - L.: Gidrometeoizdat, 1989. - 272 hal.

3. Hidrobion dalam pemurnian air sendiri dan migrasi unsur biogenik. - M.: MAX-Tekan. 2008.200 hal. Kata Pengantar oleh Anggota Terkait. RAS V.V. (Seri: Sains. Pendidikan. Inovasi. Edisi 9). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. Tentang beberapa masalah menjaga kualitas air dan pemurniannya // Sumber Daya Air. 2005.v.32.no.3.hlm.337-347.

5. Andreev V. G. Pengaruh interaksi pertukaran proton terhadap struktur molekul air dan kekuatan ikatan hidrogen. Materi Konferensi Internasional V “Masalah Sains Terkini di Rusia”. - Kuznetsk 2008, jilid 3 hal.58-62.

Para ilmuwan yang menganalisis data dari Planet Merah mengatakan ada banyak alasan untuk percaya bahwa Phoenix menemukan tujuan terbangnya – air es di bawah lapisan tanah yang tipis. Buktinya adalah sublimasi material terang yang tersingkap saat lapisan atas tanah dihilangkan.

Hari-hari terakhir di Mars bukanlah hari yang mudah bagi penyelidikan Amerika. Para peneliti mulai menganalisis sampel tanah. Apalagi mereka harus mengatasi sejumlah kesulitan. Kami berbicara tentang pintu kompor yang macet sebagian. Tapi itu baru permulaan.

Ketika sampel akhirnya dituangkan ke dalam celah tersebut, ternyata tanah Mars entah bagaimana saling menempel. Biji-bijian besar menempel satu sama lain, dan tidak ada satupun yang mau dimasukkan ke dalam oven. Faktanya, bukaan kompor ditutup dengan jaring pelindung yang berlubang masing-masing satu milimeter. Para peneliti berharap untuk memanaskan (untuk menganalisis gas yang dihasilkan) butiran pasir sekecil itu.

Belakangan, ditemukan cara untuk “menyaring kembali” tanah. Sendok robot dibuat bergetar di atas kompor terbuka, sehingga partikel terkecil batuan Mars secara bertahap dituangkan ke dalam kompor. Demikian pula, sampel pasir dibawa ke mikroskop.

Omong-omong, para ilmuwan menjelaskan penggumpalan tanah dengan adanya partikel yang sangat kecil yang mengisi celah di antara butiran yang lebih besar, mungkin bersama dengan komponen tertentu yang berperan sebagai semen.

Sampel pasir Mars di bawah mikroskop. Bilah skala adalah satu milimeter (foto NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).

Sampel yang diambil di bawah mikroskop menunjukkan sekitar seribu partikel, banyak di antaranya berukuran sepuluh kali lebih kecil dari diameter rambut manusia.

Para peneliti mengatakan mereka melihat setidaknya empat mineral berbeda di sini. Misalnya, ada partikel kaca hitam besar dan partikel kecil berwarna merah.

Para ahli percaya bahwa kumpulan ini mencerminkan sejarah tanah - tampaknya partikel asli asal vulkanik menyusut ukurannya melalui pelapukan menjadi butiran dengan konsentrasi besi yang lebih tinggi.

Sekarang tentang es. Para ilmuwan mulai memiliki “kecurigaan” pada awal Juni. Namun memanaskan sampel pertama dalam oven tidak menunjukkan tanda-tanda uap air.

Namun peneliti Mars menerima bukti keberadaan es berkat foto-foto parit Dodo-Goldilocks yang digali oleh robot sebelumnya (atau lebih tepatnya, pada awalnya merupakan dua parit yang berdekatan, yang kemudian digabungkan menjadi satu, sehingga diberi nama ganda). Beberapa gumpalan tanah yang ada di awal telah menghilang di bingkai selanjutnya.

“Itu pasti es,” kata ilmuwan misi Peter Smith dari Universitas Arizona, Tucson. “Benjolan ini hampir hilang seluruhnya dalam beberapa hari, yang merupakan bukti sempurna bahwa itu adalah es.” Sebelumnya, dikemukakan gagasan bahwa bahan terang adalah garam. Tapi garamnya tidak bisa menguap.”

Atas: Parit Dodo-Goldilocks difilmkan pada 13 Juni. Lebar takik ini 22 dan panjangnya 35 sentimeter. Kedalaman terbesar (area di bagian bawah bingkai) mencapai 8 sentimeter. Bawah: cuplikan diambil pada tanggal 15 dan 18 Juni (sol misi ke-20 dan ke-24). Area cahaya menjadi lebih kecil, dan di sudut kiri bawah parit beberapa butiran material ringan menghilang (foto oleh NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University).

Selain itu, saat menggali serangkaian parit di sekitar peralatan, tangan robot menemukan tanah keras di bawah lapisan tanah lunak yang relatif tipis. Apalagi pada kedalaman yang kurang lebih sama di semua parit.

Es- mineral dengan bahan kimia rumus H 2 O, mewakili air dalam keadaan kristal.
Komposisi kimia es: H - 11,2%, O - 88,8%. Terkadang mengandung kotoran mekanis berbentuk gas dan padat.
Di alam, es diwakili terutama oleh salah satu dari beberapa modifikasi kristal, stabil dalam kisaran suhu dari 0 hingga 80°C, dengan titik leleh 0°C. Ada 10 modifikasi kristal es dan es amorf yang diketahui. Yang paling banyak dipelajari adalah es modifikasi pertama - satu-satunya modifikasi yang ditemukan di alam. Es terdapat di alam dalam bentuk es itu sendiri (benua, terapung, bawah tanah, dll), serta dalam bentuk salju, embun beku, dll.

Lihat juga:

STRUKTUR

Struktur kristal es mirip dengan strukturnya: setiap molekul H 2 0 dikelilingi oleh empat molekul yang paling dekat dengannya, terletak pada jarak yang sama darinya, sama dengan 2,76Α dan terletak di simpul tetrahedron beraturan. Karena bilangan koordinasi yang rendah, struktur es bersifat kerawang sehingga mempengaruhi kepadatannya (0,917). Es memiliki kisi spasial heksagonal dan terbentuk dengan membekukan air pada suhu 0°C dan tekanan atmosfer. Kisi dari semua modifikasi kristal es memiliki struktur tetrahedral. Parameter sel satuan es (pada t 0°C): a=0,45446 nm, c=0,73670 nm (c adalah dua kali jarak antara bidang utama yang berdekatan). Ketika suhu turun, perubahannya sangat sedikit. Molekul H 2 0 dalam kisi es dihubungkan satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Mobilitas atom hidrogen dalam kisi es jauh lebih tinggi daripada mobilitas atom oksigen, yang menyebabkan molekul mengubah tetangganya. Dengan adanya gerakan vibrasi dan rotasi molekul yang signifikan dalam kisi es, terjadi lompatan translasi molekul dari lokasi hubungan spasialnya, mengganggu keteraturan lebih lanjut dan membentuk dislokasi. Hal ini menjelaskan manifestasi sifat reologi spesifik dalam es, yang mencirikan hubungan antara deformasi ireversibel (aliran) es dan tekanan yang menyebabkannya (plastisitas, viskositas, tegangan luluh, mulur, dll.). Karena keadaan ini, aliran gletser serupa dengan cairan yang sangat kental, dan dengan demikian es alami berpartisipasi aktif dalam siklus air di Bumi. Kristal es berukuran relatif besar (ukuran melintang dari pecahan satu milimeter hingga beberapa puluh sentimeter). Mereka dicirikan oleh anisotropi koefisien viskositas, yang nilainya dapat bervariasi beberapa kali lipat. Kristal mampu melakukan reorientasi di bawah pengaruh beban, yang mempengaruhi metamorfisasi dan laju aliran gletser.

PROPERTI

Es tidak berwarna. Dalam kelompok besar warnanya menjadi kebiruan. Kaca bersinar. Transparan. Tidak memiliki belahan dada. Kekerasan 1,5. Rentan. Positif secara optik, indeks bias sangat rendah (n = 1,310, nm = 1,309). Ada 14 modifikasi es yang diketahui di alam. Benar, semuanya kecuali es biasa, yang mengkristal dalam sistem heksagonal dan disebut sebagai es I, terbentuk dalam kondisi eksotik - pada suhu yang sangat rendah (sekitar -110150 0C) dan tekanan tinggi, ketika sudut ikatan hidrogen dalam molekul air berubah dan sistem selain heksagonal terbentuk. Kondisi seperti itu mirip dengan yang terjadi di luar angkasa dan tidak terjadi di Bumi. Misalnya, pada suhu di bawah –110 °C, uap air mengendap di pelat logam berbentuk segi delapan dan kubus berukuran beberapa nanometer - inilah yang disebut es kubik. Jika suhu sedikit di atas –110 °C dan konsentrasi uap sangat rendah, lapisan es amorf yang sangat padat akan terbentuk di lempeng tersebut.

MORFOLOGI

Es adalah mineral yang sangat umum di alam. Ada beberapa jenis es di kerak bumi: sungai, danau, laut, tanah, firn dan gletser. Lebih sering membentuk kelompok agregat butiran kristal halus. Formasi es kristal juga diketahui muncul melalui sublimasi, yaitu langsung dari wujud uap. Dalam kasus ini, es muncul dalam bentuk kristal kerangka (kepingan salju) dan kumpulan pertumbuhan kerangka dan dendritik (es gua, embun beku, embun beku, dan pola pada kaca). Kristal besar yang terpotong dengan baik ditemukan, tetapi sangat jarang. N. N. Stulov mendeskripsikan kristal es di bagian timur laut Rusia, ditemukan pada kedalaman 55-60 m dari permukaan, memiliki kenampakan isometrik dan kolumnar, panjang kristal terbesar adalah 60 cm, dan diameter alasnya adalah 15 cm Dari bentuk sederhana pada kristal es, hanya permukaan prisma heksagonal (1120), bipiramida heksagonal (1121) dan pinacoid (0001) yang diidentifikasi.
Stalaktit es, yang dalam bahasa sehari-hari disebut “es”, sudah tidak asing lagi bagi semua orang. Dengan perbedaan suhu sekitar 0° pada musim gugur-musim dingin, mereka tumbuh di mana-mana di permukaan bumi dengan pembekuan (kristalisasi) yang lambat dari air yang mengalir dan menetes. Mereka juga umum ditemukan di gua es.
Tepian es adalah potongan-potongan lapisan es yang terbuat dari es yang mengkristal pada batas air-udara di sepanjang tepi waduk dan berbatasan dengan tepi genangan air, tepian sungai, danau, kolam, waduk, dll. dengan sisa ruang air tidak membeku. Ketika mereka tumbuh bersama sepenuhnya, lapisan es yang terus menerus terbentuk di permukaan reservoir.
Es juga membentuk agregat kolumnar paralel berupa urat berserat di tanah berpori, dan antolit es di permukaannya.

ASAL

Es terbentuk terutama di cekungan air ketika suhu udara turun. Pada saat yang sama, bubur es yang terdiri dari jarum-jarum es muncul di permukaan air. Dari bawah, kristal es panjang tumbuh di atasnya, yang sumbu simetri orde keenamnya terletak tegak lurus terhadap permukaan kerak bumi. Hubungan antara kristal es di bawah kondisi pembentukan yang berbeda ditunjukkan pada Gambar. Es biasa ditemukan di mana pun terdapat kelembapan dan suhu turun di bawah 0° C. Di beberapa daerah, es tanah hanya mencair hingga kedalaman yang dangkal, dan di bawahnya dimulai lapisan es. Inilah yang disebut daerah permafrost; di daerah sebaran permafrost di lapisan atas kerak bumi, ada yang disebut es bawah tanah, di antaranya es bawah tanah modern dan fosil dibedakan. Setidaknya 10% dari total luas daratan bumi ditutupi oleh gletser; batuan es monolitik yang menyusunnya disebut es glasial. Es glasial terbentuk terutama dari akumulasi salju akibat pemadatan dan transformasinya. Lapisan es menutupi sekitar 75% Greenland dan hampir seluruh Antartika; ketebalan gletser terbesar (4330 m) terletak di dekat stasiun Byrd (Antartika). Di Greenland tengah, ketebalan es mencapai 3.200 m.
Endapan es sudah terkenal. Di daerah dengan musim dingin yang panjang dan dingin musim panas yang singkat, serta di daerah pegunungan tinggi, terbentuk gua es dengan stalaktit dan stalagmit, di antaranya yang paling menarik adalah Kungurskaya di wilayah Perm Ural, serta gua Dobshine di Slovakia.
Ketika air laut membeku, maka terbentuklah es laut. Sifat karakteristik es laut adalah salinitas dan porositas, yang menentukan kisaran kepadatannya dari 0,85 hingga 0,94 g/cm 3 . Karena kepadatannya yang rendah, es yang terapung naik ke atas permukaan air dengan ketebalan 1/7-1/10. Es laut mulai mencair pada suhu di atas -2,3°C; es ini lebih elastis dan lebih sulit pecah dibandingkan es air tawar.

APLIKASI

Pada akhir tahun 1980-an, laboratorium Argonne mengembangkan teknologi untuk membuat bubur es yang dapat mengalir bebas melalui pipa dengan berbagai diameter tanpa terkumpul dalam tumpukan es, saling menempel, atau menyumbat sistem pendingin. Suspensi air asin terdiri dari banyak kristal es berbentuk bulat yang sangat kecil. Berkat ini, mobilitas air tetap terjaga dan, pada saat yang sama, dari sudut pandang teknik termal, ini adalah es, yang 5-7 kali lebih efektif daripada air biasa. air dingin dalam membangun sistem pendingin. Selain itu, campuran tersebut menjanjikan untuk pengobatan. Percobaan pada hewan menunjukkan bahwa mikrokristal dari campuran es dapat masuk dengan sempurna ke dalam pembuluh darah yang cukup kecil dan tidak merusak sel. “Icy Blood” memperpanjang waktu korban dapat diselamatkan. Katakanlah, jika terjadi serangan jantung, menurut perkiraan konservatif, waktu ini diperpanjang dari 10-15 menjadi 30-45 menit.
Penggunaan es sebagai bahan struktural tersebar luas di daerah kutub untuk pembangunan tempat tinggal – iglo. Es adalah bagian dari bahan Pikerit yang diusulkan oleh D. Pike, yang kemudian diusulkan untuk membuat kapal induk terbesar di dunia.

Es - H 2 O

KLASIFIKASI