დღეს ვისაუბრებთ თოვლისა და ყინულის თვისებებზე. აღსანიშნავია, რომ ყინული წარმოიქმნება არა მხოლოდ წყლისგან. წყლის ყინულის გარდა, არის ამიაკი და მეთანის ყინული. ცოტა ხნის წინ მეცნიერებმა მშრალი ყინული გამოიგონეს. მისი თვისებები უნიკალურია, ჩვენ მათ ცოტა მოგვიანებით განვიხილავთ. იგი წარმოიქმნება ნახშირორჟანგის გაყინვისას. მშრალმა ყინულმა მიიღო სახელი იმის გამო, რომ დნობისას არ ტოვებს გუბეებს. მასში შემავალი ნახშირორჟანგი გაყინული მდგომარეობიდან დაუყოვნებლივ აორთქლდება ჰაერში.

ყინულის განმარტება

უპირველეს ყოვლისა, მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ყინულს, რომელიც მიიღება წყლისგან. მის შიგნით არის ჩვეულებრივი ბროლის გისოსი. ყინული ჩვეულებრივი ბუნებრივი მინერალია, რომელიც წარმოიქმნება წყლის გაყინვისას. ამ სითხის ერთი მოლეკულა უკავშირდება ოთხ მიმდებარე მოლეკულას. მეცნიერებმა შენიშნეს, რომ ასეთი შინაგანი სტრუქტურა თანდაყოლილია სხვადასხვაში ძვირფასი ქვებიდა კიდევ მინერალები. მაგალითად, ბრილიანტი, ტურმალინი, კვარცი, კორუნდი, ბერილი და სხვა აქვს ეს სტრუქტურა. მოლეკულები დაშორებულია ბროლის გისოსებით. წყლისა და ყინულის ეს თვისებები მიუთითებს იმაზე, რომ ასეთი ყინულის სიმკვრივე ნაკლები იქნება წყლის სიმკვრივეზე, რის გამოც იგი წარმოიქმნა. ამიტომ, ყინული ცურავს წყლის ზედაპირზე და არ იძირება მასში.

მილიონობით კვადრატული კილომეტრი ყინული

იცით, რამდენი ყინულია ჩვენს პლანეტაზე? მეცნიერთა ბოლო კვლევების თანახმად, დედამიწაზე დაახლოებით 30 მილიონი კვადრატული კილომეტრი გაყინული წყალია. როგორც თქვენ ალბათ მიხვდით, ამ ბუნებრივი მინერალის უმეტესი ნაწილი პოლარულ ყინულზეა ნაპოვნი. ზოგან ყინულის საფარის სისქე 4 კმ-ს აღწევს.

როგორ მივიღოთ ყინული

ყინულის დამზადება სულაც არ არის რთული. ეს პროცესი არ არის რთული და არ საჭიროებს რაიმე განსაკუთრებულ უნარებს. ამისათვის საჭიროა წყლის დაბალი ტემპერატურა. ეს არის ერთადერთი მუდმივი პირობა ყინულის წარმოქმნის პროცესისთვის. წყალი გაიყინება, როდესაც თქვენი თერმომეტრი აჩვენებს ტემპერატურას 0 გრადუს ცელსიუსზე ქვემოთ. კრისტალიზაციის პროცესი იწყება წყალში დაბალი ტემპერატურის გამო. მისი მოლეკულები ჩაშენებულია საინტერესო მოწესრიგებულ სტრუქტურაში. ამ პროცესს ბროლის ბადის ფორმირებას უწოდებენ. ასეა ოკეანეშიც, გუბეშიც და საყინულეშიც.

გაყინვის პროცესის კვლევა

წყლის გაყინვის თემაზე კვლევის ჩატარების შედეგად, მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ კრისტალური გისოსი აგებულია წყლის ზედა ფენებში. მიკროსკოპული ყინულის ჩხირები იწყებენ ფორმირებას ზედაპირზე. ცოტა მოგვიანებით ისინი ერთად იყინებიან. ამის წყალობით, წყლის ზედაპირზე იქმნება თხელი ფილმი. წყლის დიდ ნაწილებს გაყინვას გაცილებით მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე უძრავ წყალს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ქარი ტალღავს და ტალღავს ტბის, აუზის ან მდინარის ზედაპირს.

ყინულის ბლინები

მეცნიერებმა კიდევ ერთი დაკვირვება გააკეთეს. თუ მღელვარება გრძელდება დაბალ ტემპერატურაზე, მაშინ ყველაზე თხელი ფენები გროვდება დაახლოებით 30 სმ დიამეტრით, შემდეგ ისინი იყინება ერთ ფენად, რომლის სისქე არის მინიმუმ 10 სმ ყინულის ბლინებიდან. ეს ქმნის სქელ და გამძლე ყინულის საფარს. მისი სიძლიერე დამოკიდებულია ტიპზე: ყველაზე გამჭვირვალე ყინული რამდენჯერმე ძლიერი იქნება თეთრი ყინული. გარემოსდამცველებმა შენიშნეს, რომ 5 სანტიმეტრის ყინულს შეუძლია გაუძლოს ზრდასრული ადამიანის წონას. 10 სმ ფენა უძლებს სამგზავრო მანქანას, მაგრამ უნდა გვახსოვდეს, რომ შემოდგომაზე და გაზაფხულზე ყინულზე გასვლა ძალიან საშიშია.

თოვლისა და ყინულის თვისებები

ფიზიკოსები და ქიმიკოსები დიდი ხანია სწავლობენ ყინულისა და წყლის თვისებებს. ყინულის ყველაზე ცნობილი და ასევე მნიშვნელოვანი თვისება ადამიანისთვის არის მისი ადვილად დნობის უნარი ნულოვან ტემპერატურაზეც კი. მაგრამ ყინულის სხვა ფიზიკური თვისებები ასევე მნიშვნელოვანია მეცნიერებისთვის:

• ყინული გამჭვირვალეა, ამიტომ კარგად გადადის მზის სინათლე;
• უფერულობა - ყინულს ფერი არ აქვს, მაგრამ მისი ადვილად შეღებვა შესაძლებელია ფერადი დანამატების გამოყენებით;
• სიმტკიცე - ყინულის მასები შესანიშნავად ინარჩუნებენ ფორმას ყოველგვარი გარე გარსის გარეშე;
• სითხე არის ყინულის განსაკუთრებული თვისება, რომელიც თან ახლავს მინერალს მხოლოდ ზოგიერთ შემთხვევაში;
• სისუსტე - ყინულის ნაჭერი შეიძლება ადვილად გაიყოს დიდი ძალისხმევის გარეშე;
• გაყოფა - ყინული ადვილად იშლება იმ ადგილებში, სადაც ერთად გაიზარდა კრისტალოგრაფიული ხაზის გასწვრივ.

ყინული: გადაადგილების და სისუფთავის თვისებები

ყინულს აქვს მაღალი ხარისხის სისუფთავე მის შემადგენლობაში, რადგან ბროლის ბადე არ ტოვებს თავისუფალ ადგილს სხვადასხვა უცხო მოლეკულებს. როდესაც წყალი იყინება, ის ანაცვლებს მასში ოდესღაც გახსნილ სხვადასხვა მინარევებს. ანალოგიურად, შეგიძლიათ მიიღოთ გაწმენდილი წყალი სახლში.

მაგრამ ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია შეანელოს წყლის გაყინვის პროცესი. მაგალითად, მარილი ზღვის წყალში. ზღვაში ყინული იქმნება მხოლოდ მაშინ, როცა ძალიან დაბალი ტემპერატურა. გასაკვირია, რომ ყოველწლიურად წყლის გაყინვის პროცესს შეუძლია ზედიზედ მრავალი მილიონი წლის განმავლობაში შეინარჩუნოს სხვადასხვა მინარევებისაგან თვითგანწმენდა.

მშრალი ყინულის საიდუმლოებები

ამ ყინულის თავისებურება ის არის, რომ ის შეიცავს ნახშირბადს თავის შემადგენლობაში. ასეთი ყინული იქმნება მხოლოდ -78 გრადუს ტემპერატურაზე, მაგრამ ის უკვე -50 გრადუსზე დნება. მშრალი ყინული, რომლის თვისებები საშუალებას გაძლევთ გამოტოვოთ სითხეების ეტაპი, გაცხელებისას დაუყოვნებლივ წარმოქმნის ორთქლს. მშრალ ყინულს, ისევე როგორც მის კოლეგას წყლის ყინულს, არ აქვს სუნი.

მშრალი ყინული სად გამოიყენება? თავისი თვისებებიდან გამომდინარე, ეს მინერალი გამოიყენება საკვებისა და მედიკამენტების დიდ მანძილზე ტრანსპორტირებისას. და ამ ყინულის გრანულებს შეუძლიათ ბენზინის ხანძრის ჩაქრობა. ასევე, მშრალი ყინულის დნობისას წარმოიქმნება სქელი ნისლი, რის გამოც გამოიყენება ფილმების კომპლექტებზე სპეციალური ეფექტების შესაქმნელად. გარდა ყოველივე ზემოთქმულისა, თქვენთან ერთად შეგიძლიათ წაიღოთ მშრალი ყინული ლაშქრობებზე და ტყეში. ბოლოს და ბოლოს, როცა დნება, ის მოგერიებს კოღოებს, სხვადასხვა მავნებლებსა და მღრღნელებს.

რაც შეეხება თოვლის თვისებებს, ამ საოცარ სილამაზეს ყოველ ზამთარში შეგვიძლია დავაკვირდეთ. ყოველივე ამის შემდეგ, ყველა ფიფქს აქვს ექვსკუთხედის ფორმა - ეს უცვლელია. მაგრამ ექვსკუთხა ფორმის გარდა, ფიფქები შეიძლება განსხვავებულად გამოიყურებოდეს. თითოეული მათგანის ფორმირებაზე გავლენას ახდენს ჰაერის ტენიანობა, ატმოსფერული წნევა და სხვა ბუნებრივი ფაქტორები.

წყლის, თოვლისა და ყინულის თვისებები გასაოცარია. მნიშვნელოვანია იცოდეთ წყლის კიდევ რამდენიმე თვისება. მაგალითად, მას შეუძლია მიიღოს ჭურჭლის ფორმა, რომელშიც ის არის ჩასხმული. როდესაც წყალი იყინება, ის ფართოვდება და ასევე აქვს მეხსიერება. მას შეუძლია დაიმახსოვროს გარემომცველი ენერგია და როდესაც ის იყინება, ის "გადატვირთავს" ინფორმაციას, რომელიც მან შთანთქა.

ჩვენ შევხედეთ ბუნებრივ მინერალს - ყინულს: თვისებები და მისი თვისებები. განაგრძეთ მეცნიერების შესწავლა, ეს ძალიან მნიშვნელოვანი და სასარგებლოა!

ის აგრეგაციის მდგომარეობაშია, რომელსაც ოთახის ტემპერატურაზე აქვს აირისებრი ან თხევადი ფორმა. ყინულის თვისებების შესწავლა ასობით წლის წინ დაიწყო. დაახლოებით ორასი წლის წინ მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ წყალი არ არის მარტივი ნაერთი, არამედ რთული ქიმიური ელემენტი, რომელიც შედგება ჟანგბადისა და წყალბადისგან. აღმოჩენის შემდეგ, წყლის ფორმულა გახდა H2O.

ყინულის სტრუქტურა

H 2 O შედგება ორი წყალბადის ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომისგან. წყნარ მდგომარეობაში წყალბადი მდებარეობს ჟანგბადის ატომის თავზე. ჟანგბადი და წყალბადის იონები უნდა დაიკავონ ტოლფერდა სამკუთხედის წვეროები: ჟანგბადი მდებარეობს მართი კუთხის წვეროზე. წყლის ამ სტრუქტურას დიპოლს უწოდებენ.

ყინული შედგება 11,2% წყალბადისგან, დანარჩენი კი ჟანგბადია. ყინულის თვისებები დამოკიდებულია მის ქიმიურ სტრუქტურაზე. ზოგჯერ ის შეიცავს აირისებრ ან მექანიკურ წარმონაქმნებს - მინარევებს.

ყინული ბუნებაში გვხვდება რამდენიმე კრისტალური სახეობის სახით, რომლებიც სტაბილურად ინარჩუნებენ სტრუქტურას ნულიდან და ქვემოთ ტემპერატურაზე, მაგრამ ნულზე და ზემოთ ის იწყებს დნობას.

კრისტალური სტრუქტურა

ყინულის, თოვლისა და ორთქლის თვისებები სრულიად განსხვავებულია და დამოკიდებულია მყარ მდგომარეობაში H 2 O გარშემორტყმულია ოთხი მოლეკულით, რომლებიც მდებარეობს ტეტრაედრის კუთხეებში. ვინაიდან კოორდინაციის რაოდენობა დაბალია, ყინულს შეიძლება ჰქონდეს ღია სტრუქტურა. ეს აისახება ყინულის თვისებებზე და მის სიმკვრივეზე.

ყინულის ფორმები

ყინული ბუნებაში გავრცელებული ნივთიერებაა. დედამიწაზე არსებობს შემდეგი ჯიშები:

• მდინარე;
• ტბა;
• საზღვაო;
• ფირნი;
• მყინვარი;
• ადგილზე.

არის ყინული, რომელიც უშუალოდ სუბლიმაციის შედეგად წარმოიქმნება, ე.ი. ორთქლის მდგომარეობიდან. ეს გარეგნობა იღებს ჩონჩხის ფორმას (ჩვენ მათ ფიფქებს ვუწოდებთ) და დენდრიტული და ჩონჩხის ზრდის აგრეგატებს (ყინვა, ყინვაგამძლე).

ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ფორმაა სტალაქტიტები, ანუ ყინულები. ისინი იზრდებიან მთელ მსოფლიოში: დედამიწის ზედაპირზე, გამოქვაბულებში. ამ ტიპის ყინული წარმოიქმნება წყლის წვეთების ნაკადით, როდესაც შემოდგომა-გაზაფხულის პერიოდში ტემპერატურის სხვაობა დაახლოებით ნულ გრადუსია.

ყინულის ზოლების სახით წარმონაქმნებს, რომლებიც ჩნდება წყალსაცავის კიდეებზე, წყლისა და ჰაერის საზღვარზე, აგრეთვე გუბეების კიდეზე, ყინულის ნაპირებს უწოდებენ.

ყინული შეიძლება ჩამოყალიბდეს ფოროვან ნიადაგებში ბოჭკოვანი ვენების სახით.

ყინულის თვისებები

ნივთიერება შეიძლება იყოს სხვადასხვა მდგომარეობაში. ამის საფუძველზე ჩნდება კითხვა: ყინულის რა თვისება ვლინდება ამა თუ იმ მდგომარეობაში?

მეცნიერები განასხვავებენ ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებს. თითოეულ მათგანს აქვს საკუთარი მახასიათებლები.

ფიზიკური თვისებები

ყინულის ფიზიკური თვისებები მოიცავს:

1. სიმკვრივე. ფიზიკაში არაჰომოგენური გარემო წარმოდგენილია თავად საშუალების ნივთიერების მასის შეფარდების ზღვრით იმ მოცულობასთან, რომელშიც ის შეიცავს. წყლის სიმკვრივე, ისევე როგორც სხვა ნივთიერებები, არის ტემპერატურისა და წნევის ფუნქცია. როგორც წესი, გამოთვლებში გამოიყენება წყლის მუდმივი სიმკვრივე, რომელიც უდრის 1000 კგ/მ3. სიმკვრივის უფრო ზუსტი ინდიკატორი მხედველობაში მიიღება მხოლოდ მაშინ, როდესაც აუცილებელია ძალიან ზუსტი გამოთვლების ჩატარება, შედეგად მიღებული სიმკვრივის სხვაობის შედეგის მნიშვნელობის გამო.
   ყინულის სიმკვრივის გამოთვლისას მხედველობაში მიიღება როგორი წყალი გახდა ყინული: როგორც ცნობილია, მარილიანი წყლის სიმკვრივე უფრო მაღალია, ვიდრე გამოხდილი წყალი.
2. წყლის ტემპერატურა. ჩვეულებრივ ხდება ნულოვანი გრადუსის ტემპერატურაზე. გაყინვის პროცესები ხდება წყვეტილი სითბოს გამოყოფით. საპირისპირო პროცესი (დნობა) ხდება მაშინ, როდესაც სითბოს იგივე რაოდენობა შეიწოვება, რაც გამოვიდა, მაგრამ ნახტომების გარეშე, მაგრამ თანდათანობით.
   ბუნებაში არის პირობები, რომლებშიც წყალი ზედმეტად გაცივებულია, მაგრამ არ იყინება. ზოგიერთი მდინარე ინარჩუნებს თხევად წყალს -2 გრადუს ტემპერატურაზეც კი.
3. სითბოს რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება სხეულის გაცხელებისას თითოეული გრადუსით. არსებობს სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე, რომელიც ხასიათდება სითბოს რაოდენობით, რომელიც საჭიროა კილოგრამი გამოხდილი წყლის ერთი გრადუსით გასათბობად.
4. კომპრესიულობა. თოვლისა და ყინულის კიდევ ერთი ფიზიკური თვისებაა შეკუმშვა, რაც გავლენას ახდენს მოცულობის შემცირებაზე გაზრდილი გარე წნევის გავლენის ქვეშ. საპასუხო რაოდენობას ელასტიურობა ეწოდება.
5. ყინულის სიძლიერე.
6. ყინულის ფერი. ეს თვისება დამოკიდებულია სინათლის შთანთქმაზე და სხივების გაფანტვაზე, ასევე გაყინულ წყალში მინარევების რაოდენობაზე. მდინარის და ტბის ყინული უცხო მინარევების გარეშე ჩანს რბილ ლურჯ შუქზე. ზღვის ყინული შეიძლება იყოს სრულიად განსხვავებული: ლურჯი, მწვანე, ინდიგო, თეთრი, ყავისფერი ან აქვს ფოლადის ელფერი. ზოგჯერ შეგიძლიათ ნახოთ შავი ყინული. ის იღებს ამ ფერს იმის გამო დიდი რაოდენობითმინერალები და სხვადასხვა ორგანული მინარევები.

ყინულის მექანიკური თვისებები

ყინულისა და წყლის მექანიკური თვისებები განისაზღვრება მათი გამძლეობით გარე გარემოს გავლენის მიმართ ერთეულ ფართობზე. მექანიკური თვისებები დამოკიდებულია სტრუქტურაზე, მარილიანობაზე, ტემპერატურასა და ფორიანობაზე.

ყინული არის ელასტიური, ბლანტი, პლასტიკური წარმონაქმნი, მაგრამ არის პირობები, როდესაც ის ხდება მყარი და ძალიან მტვრევადი.

ზღვის ყინული და მტკნარი წყლის ყინული განსხვავებულია: პირველი ბევრად უფრო მოქნილი და ნაკლებად გამძლეა.

გემების გავლისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ყინულის მექანიკური თვისებები. ეს ასევე მნიშვნელოვანია ყინულის გზების, გადასასვლელების და სხვათა გამოყენებისას.

წყალს, თოვლს და ყინულს აქვთ მსგავსი თვისებები, რაც განსაზღვრავს ნივთიერების მახასიათებლებს. მაგრამ ამავდროულად, ამ კითხვაზე გავლენას ახდენს მრავალი სხვა ფაქტორი: გარემოს ტემპერატურა, მინარევები მყარში, ასევე სითხის საწყისი შემადგენლობა. ყინული ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო ნივთიერებაა დედამიწაზე.

სამუშაო 1

ფიფქები, როგორც ფიზიკის ფენომენი

სამუშაოები ჩაატარა დანიილ ხოლოდიაკოვმა

მიზნები: შეიტყვეთ მეტი ფიფქების შესახებ MKT-ის თვალსაზრისით

მიზნები: გაიგეთ ფიფქების წარმოქმნის ბუნება

1. ფიფქების ფორმირება

2. ფიფქის ფორმები

3. კრისტალური სიმეტრია

4. იდენტური ფიფქები

5. ფერი და სინათლე

6. დამატებითი მასალები

1. ოდესმე გიყურებთ ფიფქს და დაფიქრებულხართ, როგორ წარმოიქმნება ის და რატომ განსხვავდება სხვა სახის თოვლისგან, რომელიც აქამდე გინახავთ?

ფიფქები წყლის ყინულის განსაკუთრებული ფორმაა. ფიფქები წარმოიქმნება ღრუბლებში, რომლებიც დამზადებულია წყლის ორთქლისგან. როდესაც ტემპერატურა 32°F (0°C) ან უფრო ცივია, წყალი თხევადი ფორმიდან ყინულში გადადის. რამდენიმე ფაქტორი გავლენას ახდენს ფიფქების ფორმირებაზე. ტემპერატურა, ჰაერის დინება, ტენიანობა - ეს ყველაფერი გავლენას ახდენს მათ ფორმასა და ზომაზე. ჭუჭყს და მტვერს შეუძლია წყალში შერევა და შეცვალოს კრისტალების წონა და გამძლეობა. ჭუჭყის ნაწილაკები ამძიმებენ ფიფქს, აძლიერებენ მას დნობისადმი და შეიძლება გამოიწვიოს ბზარები და ბროლის მსხვრევა. ფიფქის ფორმირება დინამიური პროცესია. ფიფქს შეიძლება შეხვდეს მრავალი განსხვავებული გარემო პირობები, ზოგჯერ დნება, ზოგჯერ იზრდება - ფიფქის სტრუქტურა მუდმივად იცვლება.

2. რომელია ფიფქების ყველაზე გავრცელებული ფორმები?

როგორც წესი, ექვსკუთხა კრისტალები წარმოიქმნება მაღალ ღრუბლებში ან ბრტყელი ექვსმხრივი კრისტალები წარმოიქმნება საშუალო სიმაღლის ღრუბლებში, ხოლო ექვსმხრივი ფორმების ფართო არჩევანი წარმოიქმნება დაბალ ღრუბლებში. უფრო ცივი ტემპერატურა ქმნის ფიფქებს კრისტალების გვერდებზე უფრო მკვეთრი წვერით და შეიძლება გამოიწვიოს ისრების განშტოება. თბილ პირობებში წარმოებული ფიფქები უფრო ნელა იზრდება, რის შედეგადაც უფრო გლუვი, ნაკლებად რთული ფორმაა.

0; -3°C - თხელი ექვსკუთხა ფირფიტები

3; -6°C - ნემსები

6; -10°C - ღრუ სვეტები

10; -12°C - სექტორული ფირფიტები (ექვსკუთხედები ჩაღრმავებით)

12; -15°C - დენდრიტები (მაქმანის ექვსკუთხა ფორმები)

3. რატომ არის ფიფქები სიმეტრიული?

პირველ რიგში, ყველა ფიფქი არ არის ერთნაირი ყველა მხრიდან. არათანაბარი ტემპერატურა, ჭუჭყიანი და სხვა ფაქტორები შეიძლება გამოიწვიოს ფიფქის დახრილი გამოჩენა. თუმცა, მართალია, ბევრი ფიფქი სიმეტრიულია და ძალიან რთული სტრუქტურით. ეს იმიტომ ხდება, რომ ფიფქის ფორმა ასახავს წყლის მოლეკულების შინაგან წესრიგს. წყლის მოლეკულები მყარ მდგომარეობებში, როგორიცაა თოვლი და ყინული, ქმნიან სუსტ კავშირებს (ე.წ. წყალბადის ბმები). ეს მოწესრიგებული მექანიზმები იწვევს ფიფქის სიმეტრიულ, ექვსკუთხა ფორმას. კრისტალიზაციის დროს წყლის მოლეკულები ექვემდებარება მიზიდულობის მაქსიმალურ ძალას, ხოლო ამაღელვებელი ძალები მცირდება მინიმუმამდე. შესაბამისად, წყლის მოლეკულები რიგდებიან მოცემულ სივრცეებში კონკრეტული განლაგებით, როგორიცაა სივრცის დაკავება და სიმეტრიის შენარჩუნება.

4. მართალია, რომ ორი ფიფქი არ არის ერთნაირი?

Კი და არა. არც ერთი ფიფქი არ იქნება იდენტური, წყლის მოლეკულების ზუსტი რაოდენობის, ელექტრონის სპინის, წყალბადის და ჟანგბადის იზოტოპების და ა.შ. მეორეს მხრივ, ორი ფიფქი შეიძლება ერთნაირად გამოიყურებოდეს და ნებისმიერ ფიფქს ალბათ ჰქონდა თავისი პროტოტიპი ისტორიის რაღაც მომენტში. ფიფქის სტრუქტურა მუდმივად იცვლება გარემო პირობების მიხედვით და მრავალი ფაქტორის გავლენის ქვეშ, ამიტომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ორი ფიფქი იდენტური იყოს.

5. თუ წყალი და ყინული გამჭვირვალეა, რატომ გამოიყურება თოვლი თეთრი?

მოკლე პასუხი არის ის, რომ ფიფქებს იმდენი ამრეკლავი ზედაპირი აქვთ, რომ ისინი ავრცელებენ სინათლეს ყველა ფერში, რის გამოც თოვლი თეთრი ჩანს. გრძელი პასუხი დაკავშირებულია იმაზე, თუ როგორ აღიქვამს ადამიანის თვალი ფერს. მიუხედავად იმისა, რომ სინათლის წყარო შეიძლება არ იყოს ნამდვილად "თეთრი" ფერის (მაგალითად, მზის შუქს, ფლუორესცენტულ და ინკანდესენტურ ნათურებს აქვთ კონკრეტული ფერი), ადამიანის ტვინიანაზღაურებს სინათლის წყაროს. ამრიგად, მიუხედავად იმისა, რომ მზის შუქი ყვითელია და თოვლიდან მიმოფანტული შუქი ასევე ყვითელია, ტვინი ხედავს მაქსიმალურ თოვლს. თეთრი, რადგან ტვინის მიერ მიღებულ მთელ სურათს აქვს ყვითელი ელფერი, რომელიც ავტომატურად კლდება.

დასკვნები:

1. ფიფქები წყლის ყინულის განსაკუთრებული ფორმაა.

2. ტემპერატურა, ჰაერის ნაკადები, ტენიანობა არის ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ფიფქის ფორმასა და ზომაზე.

3. ეს არის წყლის მოლეკულების რიგი, რომელიც განსაზღვრავს ფიფქის სიმეტრიას.

ისინი რეალურ თოვლის კრისტალებში.

სამუშაო 2

ყინული და წყალი ბუნებაში.

ნამუშევარი შეასრულა გუსევა ალინამ

მიზანი: ისწავლეთ რაიმე ახალი.

Დავალებები :

განვიხილოთ წყლის მნიშვნელობა ბუნებაში;

გააცნობიეროს წყლის თვისებები და სახეობები;

გაეცანით წყლის ყინულის ძირითად თვისებებს;

გააფართოვეთ თქვენი ცოდნა ზოგადად წყლის შესახებ.

წყალი (წყალბადის ოქსიდი) - ორობითი არაორგანული ნაერთი, ქიმიური ფორმულა H2O. წყლის მოლეკულა შედგება ორი წყალბადის ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომისგან, რომლებიც დაკავშირებულია კოვალენტური ბმით. ნორმალურ პირობებში ეს არის გამჭვირვალე სითხე, უფერო, უსუნო და უგემოვნო. მყარ მდგომარეობაში მას ყინულს, თოვლს ან ყინვას უწოდებენ, აირისებრში კი წყლის ორთქლს. წყალი ასევე შეიძლება არსებობდეს თხევადი კრისტალების სახით.

დედამიწის ზედაპირის დაახლოებით 71% დაფარულია წყლით (ოკეანეები, ზღვები, ტბები, მდინარეები, ყინული) - 361,13 მილიონი კმ2. დედამიწაზე წყლის დაახლოებით 96,5% მოდის ოკეანეებიდან (მსოფლიო რეზერვების 1,7% მიწისქვეშა წყლებია, კიდევ 1,7% მყინვარები და ყინულის ქუდები ანტარქტიდასა და გრენლანდიაში, მცირე ნაწილი მდინარეებში, ტბებსა და ჭაობებში და 0,001% ღრუბლებში. ). დედამიწის წყლის უმეტესი ნაწილი მარილიანია და ის უვარგისია სოფლის მეურნეობისა და სასმელისთვის. მტკნარი წყლის წილი დაახლოებით 2,5%-ია.

წყალი კარგი მაღალი პოლარული გამხსნელია. ბუნებრივ პირობებში ის ყოველთვის შეიცავს გახსნილ ნივთიერებებს (მარილები, გაზები). წყალს გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს დედამიწაზე სიცოცხლის შექმნასა და შენარჩუნებაში, ცოცხალი ორგანიზმების ქიმიურ სტრუქტურაში, კლიმატისა და ამინდის ფორმირებაში. ეს არის აუცილებელი ნივთიერება პლანეტა დედამიწაზე არსებული ყველა ცოცხალი არსებისთვის.

ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროში წყალი გვხვდება პატარა წვეთების სახით, ღრუბლებში და ნისლში და ასევე ორთქლის სახით. კონდენსაციის დროს იგი ატმოსფეროდან გამოიყოფა ნალექების სახით (წვიმა, თოვლი, სეტყვა, ნამი). წყალი უკიდურესად გავრცელებული ნივთიერებაა კოსმოსში, თუმცა მაღალი სითხის შიდა წნევის გამო სივრცის ვაკუუმში წყალი თხევად მდგომარეობაში ვერ იარსებებს, რის გამოც ის მხოლოდ ორთქლის ან ყინულის სახითაა წარმოდგენილი.

წყლის ტიპები.

დედამიწაზე წყალი შეიძლება არსებობდეს სამ ძირითად მდგომარეობაში - თხევადი, აირისებრი და მყარი და შეიძინოს სხვადასხვა ფორმები, რომელთაც შეუძლიათ ერთდროულად თანაარსებობდნენ: წყლის ორთქლი და ღრუბლები ცაში, ზღვის წყალი და აისბერგები, მყინვარები და მდინარეები დედამიწის ზედაპირზე, წყალშემკრები ფენები მიწაში. წყალი ხშირად იყოფა ტიპებად სხვადასხვა პრინციპების მიხედვით. წარმოშობის, შემადგენლობისა თუ გამოყენების მახასიათებლების მიხედვით, სხვათა შორის განასხვავებენ: რბილ და მყარ წყალს - კალციუმის და მაგნიუმის კათიონების შემცველობის მიხედვით. წყალბადის იზოტოპების მიხედვით მოლეკულაში: მსუბუქი (შემადგენლობით თითქმის იდენტურია ნორმალური), მძიმე (დეიტერიუმი), სუპერ მძიმე წყალი (ტრიტიუმი). ასევე გამოირჩევა: სუფთა, წვიმის, ზღვის, მინერალური, მლაშე, სასმელი, ონკანი, გამოხდილი, დეიონიზებული, პიროგენისგან თავისუფალი, წმინდა, სტრუქტურირებული, დნობის, მიწისქვეშა, ნარჩენები და ზედაპირული წყალი.

ფიზიკური თვისებები.

წყალი ნორმალურ პირობებში ინარჩუნებს თხევად მდგომარეობას, ხოლო წყალბადის მსგავსი ნაერთებია აირები (H2S, CH4, HF). წყალბადისა და ჟანგბადის ატომებს შორის ელექტრონეგატიურობის დიდი განსხვავების გამო, ელექტრონული ღრუბლები ძლიერად არის მიკერძოებული ჟანგბადის მიმართ. ამ მიზეზით, წყლის მოლეკულა აქვს დიდი დიპოლური მომენტი(D = 1.84, მეორე მხოლოდ ჰიდროციანმჟავას შემდეგ). მყარ მდგომარეობაში გადასვლის ტემპერატურაზე წყლის მოლეკულები მოწესრიგებულია, ამ პროცესის დროს იზრდება მოლეკულებს შორის სიცარიელეების მოცულობა და მცირდება წყლის საერთო სიმკვრივე, რაც ხსნის მიზეზს. წყლის დაბალი სიმკვრივე ყინულის ფაზაში. აორთქლების დროს, პირიქით, ყველა ბმა იშლება. კავშირების გაწყვეტა დიდ ენერგიას მოითხოვს, რის გამოც წყალი ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობასხვა სითხეებსა და მყარ ნივთიერებებს შორის. ერთი ლიტრი წყლის ერთი გრადუსით გასათბობად საჭიროა 4,1868 კჯ ენერგია. ამ თვისების გამო, წყალი ხშირად გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი. გარდა მაღალი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრისა, წყალს ასევე აქვს მაღალი სპეციფიკური სითბოს ღირებულებები დნობის(0 °C-ზე - 333,55 კჯ/კგ) და აორთქლება(2250 კჯ/კგ).

წყალიც აქვს მაღალი ზედაპირული დაძაბულობასითხეებს შორის მეორე ადგილზეა ვერცხლისწყლის შემდეგ. წყლის შედარებით მაღალი სიბლანტე განპირობებულია იმით, რომ წყალბადის ბმები ხელს უშლის წყლის მოლეკულების მოძრაობას სხვადასხვა სიჩქარით. წყალი არის პოლარული ნივთიერებების კარგი გამხსნელი. გამხსნელი ნივთიერების თითოეული მოლეკულა გარშემორტყმულია წყლის მოლეკულებით, და ხსნარის მოლეკულის დადებითად დამუხტული ნაწილები იზიდავს ჟანგბადის ატომებს, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ნაწილები წყალბადის ატომებს. იმის გამო, რომ წყლის მოლეკულა მცირე ზომისაა, წყლის მრავალ მოლეკულას შეუძლია გარს შემოიფარგლოს წყლის თითოეულ მოლეკულას ზედაპირის უარყოფითი ელექტრული პოტენციალი.

სუფთა წყალი - კარგი იზოლატორი. რადგან წყალი კარგია გამხსნელი, მასში ზოგიერთი მარილი თითქმის ყოველთვის იხსნება, ანუ წყალში არის დადებითი და უარყოფითი იონები. ამის წყალობით წყალი ატარებს ელექტროენერგიას. წყლის ელექტრული გამტარობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი სისუფთავის დასადგენად.

წყალს აქვს რეფრაქციული ინდექსი n=1.33ოპტიკურ დიაპაზონში. თუმცა, ის ძლიერად შთანთქავს ინფრაწითელ გამოსხივებას და, შესაბამისად, წყლის ორთქლი არის მთავარი ბუნებრივი სათბურის გაზი, რომელიც პასუხისმგებელია სათბურის ეფექტის 60%-ზე მეტზე.

ყინული - წყალი აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში. ყინულს ზოგჯერ უწოდებენ აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში მყოფ გარკვეულ ნივთიერებებს, რომლებსაც ოთახის ტემპერატურაზე თხევადი ან აირისებრი ფორმა აქვთ; კონკრეტულად მშრალი ყინული, ამიაკის ყინული ან მეთანის ყინული.

წყლის ყინულის ძირითადი თვისებები.

ამჟამად ცნობილია სამი ამორფული სახეობა და ყინულის 15 კრისტალური მოდიფიკაცია. ასეთი ყინულის ღია კრისტალური სტრუქტურა იწვევს იმ ფაქტს, რომ მისი სიმკვრივე (უდრის 916,7 კგ/მ 0 °C-ზე) დაბალია ვიდრე წყლის სიმკვრივე (999,8 კგ/მ) იმავე ტემპერატურაზე. ამრიგად, წყალი, ყინულში გადაქცევა, ზრდის მის მოცულობას დაახლოებით 9% -ით. ყინული, რომელიც უფრო მსუბუქია ვიდრე თხევადი წყალი, იქმნება რეზერვუარების ზედაპირზე, რაც ხელს უშლის წყლის შემდგომ გაყინვას.

შერწყმის მაღალი სპეციფიკური სითბო ყინული, რომელიც უდრის 330 კჯ/კგ, მნიშვნელოვანი ფაქტორია დედამიწაზე სითბოს მიმოქცევაში. ასე რომ, 1 კგ ყინულის ან თოვლის დნობისთვის საჭიროა იგივე რაოდენობის სითბო, რაც საჭიროა ლიტრი წყლის 80 °C-ით გაცხელებისთვის. ყინული ბუნებაში გვხვდება როგორც თავად ყინულის სახით (კონტინენტური, მცურავი, მიწისქვეშა), ასევე თოვლის, ყინვის და ა.შ. საკუთარი წონის გავლენით ყინული იძენს პლასტიკურ თვისებებს და სითხეს. ბუნებრივი ყინული, როგორც წესი, ბევრად უფრო სუფთაა, ვიდრე წყალი, რადგან როდესაც წყალი კრისტალდება, წყლის მოლეკულები პირველია, რომლებიც ქმნიან გისოსებს.

ნორმალური ატმოსფერული წნევის დროს წყალი 0 °C ტემპერატურაზე ხდება მყარი და 100 °C ტემპერატურაზე დუღს (იქცევა წყლის ორთქლად). წნევის კლებასთან ერთად ყინულის დნობის ტემპერატურა ნელ-ნელა იზრდება და წყლის დუღილის წერტილი მცირდება. 611,73 Pa (დაახლოებით 0,006 ატმ) წნევის დროს დუღილის და დნობის წერტილები ემთხვევა და ხდება 0,01 °C-ის ტოლი. ამ წნევას და ტემპერატურას ე.წ წყლის სამმაგი წერტილი . დაბალი წნევის დროს წყალი არ შეიძლება იყოს თხევადი და ყინული პირდაპირ ორთქლად იქცევა. ყინულის სუბლიმაციის ტემპერატურა მცირდება წნევის კლებასთან ერთად. მაღალი წნევის დროს ხდება ყინულის ცვლილებები ოთახის ტემპერატურაზე მაღალი დნობის ტემპერატურით.

წნევის მატებასთან ერთად იზრდება წყლის ორთქლის სიმკვრივე დუღილის წერტილში, ხოლო თხევადი წყლის სიმკვრივე მცირდება. 374 °C (647 K) ტემპერატურაზე და 22.064 მპა (218 ატმ) წნევაზე წყალი გადის კრიტიკული წერტილი. ამ დროს თხევადი და აირისებრი წყლის სიმკვრივე და სხვა თვისებები იგივეა. უფრო მაღალ წნევაზე და/ან ტემპერატურაზე, განსხვავება თხევად წყალსა და წყლის ორთქლს შორის ქრება. ეს აგრეგაციის მდგომარეობამოუწოდა " სუპერკრიტიკული სითხე».

წყალი შეიძლება იყოს მეტასტაბილური მდგომარეობები- ზეგაჯერებული ორთქლი, ზედმეტად გახურებული სითხე, სუპერგაციებული სითხე. ეს მდგომარეობები შეიძლება არსებობდეს დიდი ხნის განმავლობაში, მაგრამ ისინი არასტაბილურია და უფრო სტაბილურ ფაზასთან შეხებისას ხდება გადასვლა. მაგალითად, შეგიძლიათ მიიღოთ სუპერგაციებული სითხე გაგრილებით სუფთა წყალისუფთა ჭურჭელში 0 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, თუმცა, როდესაც კრისტალიზაციის ცენტრი გამოჩნდება, თხევადი წყალი სწრაფად იქცევა ყინულად.

მონაცემები .

საშუალოდ, მცენარეებისა და ცხოველების სხეული შეიცავს 50%-ზე მეტ წყალს.

დედამიწის მანტია შეიცავს 10-12-ჯერ მეტ წყალს, ვიდრე წყლის რაოდენობა მსოფლიო ოკეანეში.

თუ ყველა მყინვარი დნება, დედამიწის ოკეანეებში წყლის დონე 64 მ-ით მოიმატებს და მიწის ზედაპირის დაახლოებით 1/8 დაიტბორება წყლით.

ზოგჯერ წყალი იყინება დადებით ტემპერატურაზე.

გარკვეულ პირობებში (ნანომილების შიგნით) წყლის მოლეკულები ქმნიან ახალ მდგომარეობას, რომელშიც ისინი ინარჩუნებენ ნაკადის უნარს აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზეც კი.

წყალი ირეკლავს მზის სხივების 5%-ს, თოვლი კი დაახლოებით 85%-ს. მზის სინათლის მხოლოდ 2% აღწევს ოკეანის ყინულის ქვეშ.

ოკეანის გამჭვირვალე წყლის ლურჯი ფერი განპირობებულია წყალში სინათლის შერჩევითი შთანთქმით და გაფანტვით.

ონკანებიდან წყლის წვეთების გამოყენებით, შეგიძლიათ შექმნათ ძაბვა 10 კილოვოლტამდე, ექსპერიმენტი სახელწოდებით "Kelvin Dropper".

წყალი ბუნებაში იმ რამდენიმე ნივთიერებათაგანია, რომელიც თხევადიდან მყარზე გადასვლისას ფართოვდება.

დასკვნები:

წყალი ინარჩუნებს აგრეგაციის თხევად მდგომარეობას, აქვს დიდი დიპოლური მომენტი, მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობა, აორთქლების მნიშვნელობა, მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა, ზედაპირის უარყოფითი ელექტრული პოტენციალი და არის კარგი იზოლატორი და გამხსნელი.

ლიტერატურა

1. წყალი // ბროკჰაუზისა და ეფრონის ენციკლოპედიური ლექსიკონი: 86 ტომში (82 ტომი და 4 დამატებითი). - პეტერბურგი, 1890-1907 წწ.

2. Losev K. S. წყალი. - ლ.: გიდრომეტეოიზდატი, 1989. - 272გვ.

3. ჰიდრობიონტები წყლების თვითგაწმენდისა და ელემენტების ბიოგენური მიგრაციის დროს. - M.: MAX-Press. 2008. 200 გვ. წინასიტყვაობა წევრ-კორესპონდენტის მიერ. მალახოვა RAS V.V. (სერია: მეცნიერება. განათლება. ინოვაცია. გამოცემა 9). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. წყლის ხარისხის შენარჩუნებისა და მისი თვითგაწმენდის ზოგიერთ საკითხზე // წყლის რესურსები. 2005. ვ 32. No 3. გვ 337-347.

5. ანდრეევი V.G. პროტონის გაცვლის ურთიერთქმედების გავლენა წყლის მოლეკულის სტრუქტურაზე და წყალბადის ბმის სიძლიერეზე. V საერთაშორისო კონფერენციის მასალები „მეცნიერების აქტუალური პრობლემები რუსეთში“. - კუზნეცკი 2008, ტ.3 გვ.58-62.

მეცნიერები, რომლებიც აანალიზებენ წითელი პლანეტის მონაცემებს, ამბობენ, რომ არსებობს ყველა საფუძველი იმის დასაჯერებლად, რომ ფენიქსმა აღმოაჩინა ის, რისთვისაც დაფრინავდა - წყლის ყინული ნიადაგის თხელი ფენის ქვეშ. ამის დასტურია კაშკაშა მასალის სუბლიმაცია, რომელიც გამოიკვეთა ნიადაგის ზედა ფენის მოხსნისას.

მარსზე ბოლო დღეები ამერიკული ზონდისთვის ადვილი არ იყო. მკვლევარებმა დაიწყეს ნიადაგის ნიმუშების ანალიზი. უფრო მეტიც, მათ მოუწიათ მთელი რიგი სირთულეების გადალახვა. ჩვენ ვისაუბრეთ ნაწილობრივ ჩაკეტილ ღუმელის კარზე. მაგრამ ეს მხოლოდ დასაწყისი იყო.

როდესაც ნიმუშები საბოლოოდ ჩაასხეს უფსკრულში, აღმოჩნდა, რომ მარსის ნიადაგი რატომღაც ერთმანეთში იყო მიბმული. დიდი მარცვლები ერთმანეთს ეკვრის და არცერთ მათგანს არ სურს ღუმელში შეღწევა. ფაქტია, რომ ღუმელის გახსნა დაფარულია დამცავი ბადით თითო თითო მილიმეტრიანი ნახვრეტებით. მკვლევარები იმედოვნებდნენ, რომ გააცხელებდნენ (მიღებული გაზების ანალიზის მიზნით) ქვიშის ასეთი პატარა მარცვლები.

მოგვიანებით გამოიგონეს ნიადაგის „ხელახლა გადაწურვის“ გზა. რობოტის კალამი ღია ღუმელზე ვიბრირებისთვის იყო გაკეთებული, ისე, რომ მარსის კლდის უმცირესი ნაწილაკები თანდათან ღუმელში იღვრება. ანალოგიურად, ქვიშის ნიმუშები მიიტანეს მიკროსკოპში.

სხვათა შორის, მეცნიერები ნიადაგის დაგროვებას ხსნიან ძალიან მცირე ნაწილაკების არსებობით, რომლებიც ავსებენ უფსკრული უფრო დიდ გრანულებს შორის, შესაძლოა გარკვეულ კომპონენტთან ერთად, რომელიც ცემენტის როლს ასრულებს.

მარსის ქვიშის ნიმუში მიკროსკოპის ქვეშ. მასშტაბის ზოლი არის ერთი მილიმეტრი (ფოტო NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).

მიკროსკოპის ქვეშ აღებულმა ნიმუშმა გამოავლინა დაახლოებით ათასი ინდივიდუალური ნაწილაკი, რომელთაგან ბევრი ადამიანის თმის დიამეტრზე ათჯერ ნაკლები იყო.

მკვლევარები ამბობენ, რომ მათ აქ ნახეს მინიმუმ ოთხი განსხვავებული მინერალი. მაგალითად, არსებობს დიდი შავი შუშის ნაწილაკები და პატარა წითელი.

ექსპერტები თვლიან, რომ ეს ნაკრები ასახავს ნიადაგის ისტორიას - როგორც ჩანს, ვულკანური წარმოშობის თავდაპირველი ნაწილაკები ზომით შემცირდა ამინდში რკინის უფრო მაღალი კონცენტრაციის მქონე მარცვლებამდე.

ახლა რაც შეეხება ყინულს. მეცნიერებს "ეჭვები" ჯერ კიდევ ივნისის დასაწყისში დაიწყეს. მაგრამ პირველი ნიმუშის ღუმელში გაცხელებამ არ გამოავლინა წყლის ორთქლის ნიშნები.

მაგრამ მარსის მკვლევარებმა ყინულის არსებობის მტკიცებულება მიიღეს რობოტის მიერ ადრე გათხრილი დოდო-გოლდილოკსის თხრილის ფოტოების წყალობით (უფრო სწორად, თავდაპირველად ეს იყო ორი მიმდებარე თხრილი, რომლებიც მოგვიანებით გაერთიანდა ერთში, აქედან გამომდინარე ორმაგი სახელი). დასაწყისში არსებული ნიადაგის რამდენიმე მსუბუქი გროვა მოგვიანებით გაქრა.

"ეს უნდა იყოს ყინული", - თქვა მისიის მეცნიერმა პიტერ სმიტმა არიზონას უნივერსიტეტიდან, ტუსონი. ”ეს სიმსივნეები თითქმის მთლიანად გაქრა რამდენიმე დღეში, რაც შესანიშნავი დასტურია იმისა, რომ ის ყინულია.” ადრე გამოითქვა აზრი, რომ ნათელი მასალები მარილია. მაგრამ მარილი არ აორთქლდება“.

ზემოთ: დოდო-გოლდილოკსის თხრილი გადაღებულია 13 ივნისს. ამ ნაჭრის სიგანე 22, ხოლო სიგრძე 35 სანტიმეტრია. ყველაზე დიდი სიღრმე (ფართი ჩარჩოს ბოლოში) აღწევს 8 სანტიმეტრს. ქვემოთ: 15 და 18 ივნისს გადაღებული კადრები (მისიის 20 და 24 წელი). სინათლის ზონები უფრო მცირე ხდება და თხრილის ქვედა მარცხენა კუთხეში ქრება მსუბუქი მასალის რამდენიმე მარცვალი (ფოტოები NASA/JPL-Caltech/Arizona-ს უნივერსიტეტი/ტეხასის A&M უნივერსიტეტი).

გარდა ამისა, აპარატის ირგვლივ თხრილების თხრისას, რობოტის ხელი რბილი ნიადაგის შედარებით თხელი ფენის ქვეშ მყარ ნიადაგს წააწყდა. უფრო მეტიც, დაახლოებით ერთსა და იმავე სიღრმეზე ყველა თხრილში.

ყინული- მინერალი ქიმიურით ფორმულა H 2 O, წარმოადგენს წყალს კრისტალურ მდგომარეობაში.
ყინულის ქიმიური შემადგენლობა: H - 11,2%, O - 88,8%. ზოგჯერ ის შეიცავს აირისებრ და მყარ მექანიკურ მინარევებს.
ბუნებაში ყინული ძირითადად წარმოდგენილია რამდენიმე კრისტალური მოდიფიკაციიდან ერთ-ერთით, სტაბილური ტემპერატურის დიაპაზონში 0-დან 80°C-მდე, დნობის წერტილით 0°C. ცნობილია ყინულისა და ამორფული ყინულის 10 კრისტალური მოდიფიკაცია. ყველაზე შესწავლილი არის პირველი მოდიფიკაციის ყინული - ბუნებაში ნაპოვნი ერთადერთი მოდიფიკაცია. ყინული ბუნებაში გვხვდება როგორც თავად ყინულის სახით (კონტინენტური, მცურავი, მიწისქვეშა და სხვ.), ასევე თოვლის, ყინვის და ა.შ.

Იხილეთ ასევე:

სტრუქტურა

ყინულის კრისტალური სტრუქტურა სტრუქტურის მსგავსია: თითოეული H 2 0 მოლეკულა გარშემორტყმულია მასთან ყველაზე ახლოს ოთხი მოლეკულით, რომლებიც მდებარეობს მისგან თანაბარ მანძილზე, უდრის 2,76Α და მდებარეობს რეგულარული ტეტრაედრის წვეროებზე. დაბალი კოორდინაციის რაოდენობის გამო, ყინულის სტრუქტურა ღიაა, რაც გავლენას ახდენს მის სიმკვრივეზე (0,917). ყინულს აქვს ექვსკუთხა სივრცითი გისოსი და წარმოიქმნება 0°C-ზე წყლის გაყინვით და ატმოსფერული წნევით. ყინულის ყველა კრისტალური მოდიფიკაციის გისოსს აქვს ტეტრაედრული სტრუქტურა. ყინულის ერთეული უჯრედის პარამეტრები (t 0°C-ზე): a=0,45446 ნმ, c=0,73670 ნმ (c არის ორმაგი მანძილი მიმდებარე მთავარ სიბრტყეებს შორის). როდესაც ტემპერატურა ეცემა, ისინი ძალიან ცოტა იცვლება. ყინულის ქსელში H 2 0 მოლეკულები ერთმანეთთან წყალბადის ბმებით არის დაკავშირებული. ყინულის ბადეში წყალბადის ატომების მობილურობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ჟანგბადის ატომების მობილურობა, რის გამოც მოლეკულები ცვლიან მეზობლებს. ყინულის გისოსებში მოლეკულების მნიშვნელოვანი ვიბრაციული და ბრუნვითი მოძრაობების არსებობისას ხდება მოლეკულების ტრანსლაციის ნახტომები მათი სივრცითი კავშირის ადგილიდან, რაც არღვევს შემდგომ წესრიგს და ქმნის დისლოკაციებს. ამით აიხსნება ყინულის სპეციფიკური რეოლოგიური თვისებების გამოვლინება, რაც ახასიათებს ყინულის შეუქცევად დეფორმაციებს (ნაკადს) და მათ გამომწვევ სტრესებს შორის ურთიერთობას (პლასტიურობა, სიბლანტე, მოსავლიანობა, ცოცხალი და ა.შ.). ამ გარემოებების გამო, მყინვარები მიედინება ძალიან ბლანტი სითხეების მსგავსად და, შესაბამისად, ბუნებრივი ყინულიაქტიურად მონაწილეობენ დედამიწაზე წყლის ციკლში. ყინულის კრისტალები შედარებით დიდი ზომისაა (განივი ზომა მილიმეტრის ფრაქციებიდან რამდენიმე ათეულ სანტიმეტრამდე). მათ ახასიათებთ სიბლანტის კოეფიციენტის ანიზოტროპია, რომლის მნიშვნელობა შეიძლება განსხვავდებოდეს სიდიდის რამდენიმე რიგით. კრისტალებს შეუძლიათ გადაადგილება დატვირთვის გავლენის ქვეშ, რაც გავლენას ახდენს მათ მეტამორფიზაციაზე და მყინვარების დინების სიჩქარეზე.

ᲗᲕᲘᲡᲔᲑᲔᲑᲘ

ყინული უფეროა. დიდ მტევნებში ის მოლურჯო ელფერს იძენს. შუშის ბზინვარება. გამჭვირვალე. არ აქვს დეკოლტე. სიმტკიცე 1.5. Მყიფე. ოპტიკურად დადებითი, რეფრაქციული ინდექსი ძალიან დაბალი (n = 1.310, nm = 1.309). ბუნებაში ყინულის 14 მოდიფიკაციაა ცნობილი. მართალია, ყველაფერი ნაცნობი ყინულის გარდა, რომელიც კრისტალიზდება ექვსკუთხა სისტემაში და არის ყინული I, წარმოიქმნება ეგზოტიკურ პირობებში - ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე (დაახლოებით -110150 0C) და მაღალი წნეხებიროდესაც წყლის მოლეკულაში წყალბადის ბმების კუთხეები იცვლება და ექვსკუთხა გარდა სხვა სისტემები იქმნება. ასეთი პირობები ჰგავს კოსმოსურ პირობებს და არ ხდება დედამიწაზე. მაგალითად, -110 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე წყლის ორთქლი იშლება ლითონის ფირფიტაზე ოქტაედრის სახით და კუბებს რამდენიმე ნანომეტრს - ეს არის ე.წ. კუბური ყინული. თუ ტემპერატურა ოდნავ აღემატება -110 °C-ს და ორთქლის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია, ფირფიტაზე წარმოიქმნება უკიდურესად მკვრივი ამორფული ყინულის ფენა.

ᲛᲝᲠᲤᲝᲚᲝᲒᲘᲐ

ყინული ბუნებაში ძალიან გავრცელებული მინერალია. დედამიწის ქერქში ყინულის რამდენიმე სახეობაა: მდინარე, ტბა, ზღვა, მიწა, ფინი და მყინვარი. უფრო ხშირად ის ქმნის წვრილკრისტალური მარცვლების აგრეგატულ მტევნებს. ასევე ცნობილია კრისტალური ყინულის წარმონაქმნები, რომლებიც წარმოიქმნება სუბლიმაციით, ანუ უშუალოდ ორთქლის მდგომარეობიდან. ამ შემთხვევებში ყინული ჩნდება როგორც ჩონჩხის კრისტალები (ფიფქები) და ჩონჩხის და დენდრიტული ზრდის აგრეგატები (გამოქვაბულის ყინული, ყინული, ყინვაგამძლე და შაბლონები მინაზე). დიდი კარგად დაჭრილი კრისტალები გვხვდება, მაგრამ ძალიან იშვიათად. ნ.ნ. სტულოვმა აღწერა ყინულის კრისტალები რუსეთის ჩრდილო-აღმოსავლეთ ნაწილში, აღმოჩენილი ზედაპირიდან 55-60 მ სიღრმეზე, რომელსაც აქვს იზომეტრიული და სვეტოვანი გარეგნობა, ხოლო უდიდესი ბროლის სიგრძე იყო 60 სმ, ხოლო მისი ფუძის დიამეტრი იყო. 15 სმ ყინულის კრისტალების მარტივი ფორმებიდან გამოვლინდა მხოლოდ ექვსკუთხა პრიზმის (1120), ექვსკუთხა ბიპირამიდის (1121) და პინაკოიდის (0001).
ყინულის სტალაქტიტები, რომლებსაც სასაუბროდ "ყინულის" უწოდებენ, ყველასთვის ნაცნობია. შემოდგომა-ზამთრის სეზონებში ტემპერატურული განსხვავებებით დაახლოებით 0°-ით, ისინი იზრდებიან დედამიწის ზედაპირზე ყველგან ნელა გაყინვით (კრისტალიზაცია) მიედინება და წვეთოვანი წყალი. ისინი ასევე გავრცელებულია ყინულის გამოქვაბულებში.
ყინულის ნაპირები არის ყინულისგან დამზადებული ყინულის საფარის ზოლები, რომლებიც კრისტალიზდება წყალ-ჰაერის საზღვარზე რეზერვუარების კიდეების გასწვრივ და ესაზღვრება გუბეების კიდეებს, მდინარეების, ტბების, აუზების, წყალსაცავების ნაპირებს და ა.შ. დანარჩენი წყლის სივრცით არ იყინება. როდესაც ისინი მთლიანად ერთად იზრდებიან, წყალსაცავის ზედაპირზე წარმოიქმნება უწყვეტი ყინულის საფარი.
ყინული ასევე ქმნის პარალელურ სვეტურ აგრეგატებს ბოჭკოვანი ვენების სახით ფოროვან ნიადაგებში და ყინულის ანთოლიტებს მათ ზედაპირზე.

წარმოშობა

ყინული ძირითადად წყლის აუზებში იქმნება, როდესაც ჰაერის ტემპერატურა ეცემა. ამავდროულად, წყლის ზედაპირზე ჩნდება ყინულის ნემსებისგან შემდგარი ყინულის ფაფა. ქვემოდან მასზე იზრდება გრძელი ყინულის კრისტალები, რომელთა სიმეტრიის მეექვსე რიგის ღერძი ქერქის ზედაპირის პერპენდიკულარულად მდებარეობს. ყინულის კრისტალებს შორის ურთიერთობა სხვადასხვა წარმოქმნის პირობებში ნაჩვენებია ნახ. ყინული გავრცელებულია ყველგან, სადაც არის ტენიანობა და სადაც ტემპერატურა ეცემა 0°C-ზე დაბლა. ზოგიერთ რაიონში მიწის ყინული დნება მხოლოდ არაღრმა სიღრმეზე, რომლის ქვემოთ იწყება მუდმივი ყინვა. ეს არის ე.წ. დედამიწის ქერქის ზედა ფენებში მუდმივი ყინვაგამძლე გავრცელების ადგილებში გვხვდება ე.წ. მიწისქვეშა ყინული, რომელთა შორის გამოირჩევა თანამედროვე და ნამარხი მიწისქვეშა ყინული. დედამიწის მთლიანი ტერიტორიის სულ მცირე 10% დაფარულია მყინვარებით მონოლითური ყინულის ქანებით, რომლებიც მათ ქმნიან, მყინვარული ყინული ეწოდება. მყინვარის ყინული ძირითადად წარმოიქმნება თოვლის დაგროვების შედეგად მისი დატკეპნისა და ტრანსფორმაციის შედეგად. ყინულის საფარი გრენლანდიის და თითქმის მთელი ანტარქტიდის 75%-ს მოიცავს; მყინვარების უდიდესი სისქე (4330 მ) მდებარეობს ბირდის სადგურთან (ანტარქტიდა). ცენტრალურ გრენლანდიაში ყინულის სისქე 3200 მ აღწევს.
ცნობილია ყინულის საბადოები. რაიონებში ცივი, გრძელი ზამთარი და მოკლე ზაფხული, ისევე როგორც მაღალმთიან რაიონებში, იქმნება ყინულის გამოქვაბულები სტალაქტიტებითა და სტალაგმიტებით, რომელთა შორის ყველაზე საინტერესოა კუნგურსკაია ურალის პერმის რეგიონში, ასევე სლოვაკეთში დობშინის მღვიმე.
როდესაც ზღვის წყალი იყინება, წარმოიქმნება ზღვის ყინული. დამახასიათებელი თვისებები ზღვის ყინულიარის მარილიანობა და ფორიანობა, რომლებიც განსაზღვრავენ მისი სიმკვრივის დიაპაზონს 0,85-დან 0,94 გ/სმ 3-მდე. ასეთი დაბალი სიმკვრივის გამო, ყინულის ნაკადები წყლის ზედაპირზე მაღლა იწევს მათი სისქის 1/7-1/10-ით. ზღვის ყინული იწყებს დნობას -2,3°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე; ის უფრო ელასტიურია და უფრო ძნელად იშლება, ვიდრე მტკნარი წყლის ყინული.

აპლიკაცია

1980-იანი წლების ბოლოს, არგონის ლაბორატორიამ შეიმუშავა ტექნოლოგია ყინულის ნალექის დასამზადებლად, რომელიც თავისუფლად მიედინება სხვადასხვა დიამეტრის მილებში ყინულის დაგროვების, ერთმანეთთან შეკვრის ან გაგრილების სისტემების ჩაკეტვის გარეშე. მარილიანი წყლის სუსპენზია შედგებოდა მრავალი ძალიან პატარა მრგვალი ფორმის ყინულის კრისტალებისაგან. ამის წყალობით, წყლის მობილურობა შენარჩუნებულია და, ამავე დროს, თბოინჟინერიის თვალსაზრისით, იგი წარმოადგენს ყინულს, რომელიც 5-7-ჯერ უფრო ეფექტურია, ვიდრე მარტივი. ცივი წყალიშენობების გაგრილების სისტემებში. გარდა ამისა, ასეთი ნარევები მედიცინაში პერსპექტიულია. ცხოველებზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ყინულის ნარევის მიკროკრისტალები შესანიშნავად გადადის საკმაოდ მცირე სისხლძარღვებში და არ აზიანებს უჯრედებს. „ყინულოვანი სისხლი“ ახანგრძლივებს იმ დროს, რომლის განმავლობაშიც შესაძლებელია მსხვერპლის გადარჩენა. ვთქვათ, გულის გაჩერების შემთხვევაში, ეს დრო, კონსერვატიული შეფასებით, 10-15-დან 30-45 წუთამდე გრძელდება.
ყინულის, როგორც სტრუქტურული მასალის გამოყენება ფართოდ არის გავრცელებული პოლარულ რეგიონებში საცხოვრებლების - იგლოების ასაშენებლად. ყინული არის დ.პაიკის მიერ შემოთავაზებული Pikerit მასალის ნაწილი, საიდანაც შესთავაზეს მსოფლიოში უდიდესი ავიამზიდის დამზადება.

ყინული - H 2 O

კლასიფიკაცია