Astăzi vom vorbi despre proprietățile zăpezii și gheții. Merită să clarificăm că gheața se formează nu numai din apă. Pe lângă gheața de apă, există gheață de amoniac și metan. Nu cu mult timp în urmă, oamenii de știință au inventat gheața carbonică. Proprietățile sale sunt unice, le vom lua în considerare puțin mai târziu. Se formează atunci când dioxidul de carbon îngheață. Gheața carbonică și-a primit numele datorită faptului că atunci când se topește nu lasă bălți. Dioxidul de carbon conținut în el se evaporă imediat în aer din starea sa înghețată.

Definiția gheții

În primul rând, să aruncăm o privire mai atentă la gheața, care se obține din apă. Există o rețea cristalină obișnuită în interiorul ei. Gheața este un mineral natural obișnuit produs atunci când apa îngheață. O moleculă din acest lichid se leagă de patru molecule din apropiere. Oamenii de știință au observat că o astfel de structură internă este inerentă în diverse pietre pretioaseși chiar minerale. De exemplu, diamantul, turmalina, cuarțul, corindonul, berilul și altele au această structură. Moleculele sunt ținute la distanță de o rețea cristalină. Aceste proprietăți ale apei și gheții indică faptul că densitatea unei astfel de gheață va fi mai mică decât densitatea apei datorită căreia s-a format. Prin urmare, gheața plutește pe suprafața apei și nu se scufundă în ea.

Milioane de kilometri pătrați de gheață

Știți câtă gheață este pe planeta noastră? Potrivit cercetărilor recente ale oamenilor de știință, pe planeta Pământ există aproximativ 30 de milioane de kilometri pătrați de apă înghețată. După cum probabil ați ghicit, cea mai mare parte a acestui mineral natural se găsește pe calotele glaciare polare. În unele locuri grosimea stratului de gheață ajunge la 4 km.

Cum să obțineți gheață

A face gheață nu este deloc dificil. Acest proces nu este dificil și nu necesită abilități speciale. Acest lucru necesită o temperatură scăzută a apei. Aceasta este singura condiție constantă pentru procesul de formare a gheții. Apa va îngheța când termometrul arată o temperatură sub 0 grade Celsius. Procesul de cristalizare începe în apă din cauza temperaturilor scăzute. Moleculele sale sunt construite într-o structură ordonată interesantă. Acest proces se numește formarea unei rețele cristaline. La fel este și în ocean, într-o băltoacă și chiar și în congelator.

Cercetări privind procesul de congelare

Efectuând cercetări pe tema înghețului apei, oamenii de știință au ajuns la concluzia că rețeaua cristalină este construită în straturile superioare ale apei. La suprafață încep să se formeze bețișoare microscopice de gheață. Puțin mai târziu, îngheață împreună. Datorită acestui fapt, la suprafața apei se formează o peliculă subțire. Corpurile mari de apă durează mult mai mult să înghețe în comparație cu apa plată. Acest lucru se datorează faptului că vântul ondulează și ondula suprafața unui lac, iaz sau râu.

Clatite cu gheata

Oamenii de știință au făcut o altă observație. Dacă agitația continuă la temperaturi scăzute, atunci cele mai subțiri filme sunt colectate în clătite cu un diametru de aproximativ 30 cm, apoi se îngheață într-un strat, a cărui grosime este de cel puțin 10 cm. Un nou strat de gheață îngheață a clatitelor cu gheata. Acest lucru creează o acoperire de gheață groasă și durabilă. Forța sa depinde de tip: gheața cea mai transparentă va fi de câteva ori mai puternică gheață albă. Ecologiștii au observat că gheața de 5 centimetri poate suporta greutatea unui adult. Un strat de 10 cm poate rezista la o mașină de pasageri, dar trebuie amintit că ieșirea pe gheață toamna și primăvara este foarte periculoasă.

Proprietățile zăpezii și gheții

Fizicienii și chimiștii au studiat de multă vreme proprietățile gheții și apei. Cea mai faimoasă și, de asemenea, importantă proprietate a gheții pentru oameni este capacitatea sa de a se topi cu ușurință chiar și la temperatură zero. Dar și alte proprietăți fizice ale gheții sunt importante pentru știință:

• gheata este transparenta, deci se transmite bine lumina soarelui;
• incoloritate - gheața nu are culoare, dar poate fi colorată cu ușurință folosind aditivi de culoare;
• duritate - masele de gheață își păstrează perfect forma fără învelișuri exterioare;
• fluiditatea este o proprietate particulară a gheții, inerentă mineralului doar în unele cazuri;
• fragilitate - o bucată de gheață poate fi împărțită cu ușurință fără prea mult efort;
• clivaj - gheața se desparte ușor în acele locuri în care a crescut împreună de-a lungul unei linii cristalografice.

Gheață: proprietăți de deplasare și puritate

Gheața are un grad ridicat de puritate în compoziția sa, deoarece rețeaua cristalină nu lasă spațiu liber pentru diferite molecule străine. Când apa îngheață, ea înlocuiește diverse impurități care au fost dizolvate cândva în ea. În același mod, puteți obține apă purificată acasă.

Dar unele substanțe pot încetini procesul de înghețare al apei. De exemplu, sare în apa de mare. Gheața în mare se formează doar când este foarte temperaturi scăzute. În mod surprinzător, procesul de înghețare a apei în fiecare an este capabil să mențină auto-purificarea diferitelor impurități timp de multe milioane de ani la rând.

Secretele gheții carbonizate

Particularitatea acestei gheață este că conține carbon în compoziția sa. O astfel de gheață se formează doar la o temperatură de -78 de grade, dar se topește deja la -50 de grade. Gheața uscată, ale cărei proprietăți vă permit să săriți peste etapa lichidelor, produce imediat abur atunci când este încălzită. Gheața uscată, ca și omologul său gheață de apă, nu are miros.

Știți unde se folosește gheața carbonică? Datorită proprietăților sale, acest mineral este folosit pentru a transporta alimente și medicamente pe distanțe lungi. Iar granulele acestei gheață pot stinge focul benzinei. De asemenea, atunci când gheața carbonică se topește, formează o ceață groasă, motiv pentru care este folosită pe platourile de filmare pentru a crea efecte speciale. Pe lângă toate cele de mai sus, puteți lua gheață carbonică cu dvs. în drumeții și în pădure. La urma urmei, atunci când se topește, respinge țânțarii, diverși dăunători și rozătoare.

În ceea ce privește proprietățile zăpezii, putem observa această frumusețe uimitoare în fiecare iarnă. La urma urmei, fiecare fulg de zăpadă are forma unui hexagon - aceasta este neschimbată. Dar, pe lângă forma hexagonală, fulgii de zăpadă pot arăta diferit. Formarea fiecăruia dintre ele este influențată de umiditatea aerului, presiunea atmosferică și alți factori naturali.

Proprietățile apei, zăpezii și gheții sunt uimitoare. Este important să cunoaștem câteva proprietăți suplimentare ale apei. De exemplu, este capabil să ia forma vasului în care este turnat. Când apa îngheață, se extinde și are și memorie. Este capabil să-și amintească energia din jur, iar când îngheață, „resetează” informațiile pe care le-a absorbit.

Ne-am uitat la mineralul natural - gheața: proprietăți și calitățile sale. Continuați să studiați știința, este foarte important și util!

Este într-o stare de agregare, care tinde să aibă o formă gazoasă sau lichidă la temperatura camerei. Proprietățile gheții au început să fie studiate cu sute de ani în urmă. În urmă cu aproximativ două sute de ani, oamenii de știință au descoperit că apa nu este un compus simplu, ci un element chimic complex format din oxigen și hidrogen. După descoperire, formula apei a devenit H2O.

Structura gheții

H 2 O este format din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Într-o stare liniștită, hidrogenul este situat pe vârfurile atomului de oxigen. Ionii de oxigen și hidrogen ar trebui să ocupe vârfurile unui triunghi isoscel: oxigenul este situat la vârful unui unghi drept. Această structură a apei se numește dipol.

Gheața constă din 11,2% hidrogen, iar restul este oxigen. Proprietățile gheții depind de structura sa chimică. Uneori conține formațiuni gazoase sau mecanice - impurități.

Gheața apare în natură sub forma câtorva specii cristaline care își păstrează stabil structura la temperaturi de la zero și mai jos, dar la zero și mai sus începe să se topească.

Structură cristalină

Proprietățile gheții, zăpezii și aburului sunt complet diferite și depind de În stare solidă, H 2 O este înconjurat de patru molecule situate la colțurile tetraedrului. Deoarece numărul de coordonare este scăzut, gheața poate avea o structură ajurata. Acest lucru se reflectă în proprietățile gheții și în densitatea acesteia.

Forme de gheață

Gheața este o substanță comună în natură. Pe Pământ există următoarele soiuri:

• râu;
• lac;
• nautic;
• firn;
• gheţar;
• sol.

Există gheață care se formează direct prin sublimare, adică. din starea de vapori. Acest aspect capătă o formă scheletică (le numim fulgi de zăpadă) și agregate de creștere dendritică și scheletică (îngheț, brumă).

Una dintre cele mai comune forme sunt stalactitele, adică țurțurile. Ele cresc peste tot în lume: pe suprafața Pământului, în peșteri. Acest tip de gheață se formează prin curgerea picăturilor de apă la o diferență de temperatură de aproximativ zero grade în perioada toamnă-primăvară.

Formațiunile sub formă de fâșii de gheață care apar de-a lungul marginilor rezervoarelor, la limita apei și aerului, precum și de-a lungul marginii bălților, se numesc bănci de gheață.

Gheața se poate forma în soluri poroase sub formă de vene fibroase.

Proprietățile gheții

O substanță poate fi în diferite stări. Pe baza acestui fapt, se pune întrebarea: ce proprietate a gheții se manifestă în cutare sau cutare stare?

Oamenii de știință disting proprietățile fizice și mecanice. Fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici.

Proprietăți fizice

Proprietățile fizice ale gheții includ:

1. Densitate. În fizică, un mediu neomogen este reprezentat de limita raportului dintre masa substanței mediului în sine și volumul în care este conținut. Densitatea apei, ca și alte substanțe, este o funcție de temperatură și presiune. De obicei, calculele folosesc o densitate constantă a apei egală cu 1000 kg/m3. Un indicator de densitate mai precis este luat în considerare numai atunci când este necesar să se efectueze calcule foarte precise datorită importanței rezultatului rezultat al diferenței de densitate.
   Când se calculează densitatea gheții, se ia în considerare ce fel de apă a devenit gheață: după cum se știe, densitatea apei sărate este mai mare decât a apei distilate.
2. Temperatura apei. Apare de obicei la o temperatură de zero grade. Procesele de înghețare au loc intermitent cu degajarea de căldură. Procesul invers (topire) are loc atunci când se absoarbe aceeași cantitate de căldură care a fost eliberată, dar fără sărituri, dar treptat.
   În natură, există condiții în care apa este suprarăcită, dar nu îngheață. Unele râuri rețin apa lichidă chiar și la o temperatură de -2 grade.
3. cantitatea de căldură care este absorbită atunci când un corp este încălzit cu fiecare grad. Există o capacitate termică specifică, care se caracterizează prin cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un kilogram de apă distilată cu un grad.
4. Compresibilitatea. O altă proprietate fizică a zăpezii și gheții este compresibilitatea, care afectează scăderea volumului sub influența presiunii externe crescute. Mărimea reciprocă se numește elasticitate.
5. Forța gheții.
6. Culoare gheață. Această proprietate depinde de absorbția luminii și de împrăștierea razelor, precum și de cantitatea de impurități din apa înghețată. Gheața de râu și lac fără impurități străine este vizibilă în lumină albastră moale. Gheața de mare poate fi complet diferită: albastru, verde, indigo, alb, maro sau are o nuanță de oțel. Uneori poți vedea gheață neagră. Capă această culoare datorită cantitate mare minerale și diverse impurități organice.

Proprietățile mecanice ale gheții

Proprietățile mecanice ale gheții și apei sunt determinate de rezistența acestora la influența mediului extern față de o unitate de suprafață. Proprietățile mecanice depind de structură, salinitate, temperatură și porozitate.

Gheața este o formațiune elastică, vâscoasă, plastică, dar există condiții în care devine tare și foarte fragilă.

Gheața de mare și gheața de apă dulce sunt diferite: prima este mult mai flexibilă și mai puțin durabilă.

La trecerea pe lângă nave, trebuie luate în considerare proprietățile mecanice ale gheții. Acest lucru este important și atunci când folosiți drumuri de gheață, treceri și multe altele.

Apa, zăpada și gheața au proprietăți similare care determină caracteristicile substanței. Dar, în același timp, aceste citiri sunt influențate de mulți alți factori: temperatura ambiantă, impuritățile din solid, precum și compoziția inițială a lichidului. Gheața este una dintre cele mai interesante substanțe de pe Pământ.

Job 1

Fulgii de zăpadă ca fenomen al fizicii

Lucrarea a fost realizată de Daniil Kholodyakov

Obiective: aflați mai multe despre fulgi de zăpadă din punctul de vedere al MKT

Obiective: înțelegerea naturii formării fulgilor de zăpadă

1. Formarea fulgilor de zăpadă

2. Forme de fulgi de nea

3. Simetria cristalului

4. Fulgi de nea identici

5. Culoare și lumină

6. Materiale suplimentare

1. Te-ai uitat vreodată la un fulg de zăpadă și te-ai întrebat cum se formează și de ce este diferit de alte tipuri de zăpadă pe care le-ai mai văzut?

Fulgii de zăpadă sunt o formă specială de gheață de apă. Fulgii de zăpadă se formează în nori care sunt formați din vapori de apă. Când temperatura este de 32 ° F (0 ° C) sau mai rece, apa trece de la formă lichidă la gheață. Mai mulți factori influențează formarea fulgilor de zăpadă. Temperatura, curenții de aer, umiditatea - toate acestea au un impact asupra formei și dimensiunii lor. Murdăria și praful se pot amesteca în apă și pot modifica greutatea și durabilitatea cristalelor. Particulele de murdărie fac fulgul de zăpadă mai greu, îl pot face susceptibil la topire și pot provoca crăpături și spargeri în cristal. Formarea unui fulg de nea este un proces dinamic. Un fulg de zăpadă poate întâlni multe condiții de mediu diferite, uneori topindu-se, alteori crescând - structura fulgului de zăpadă se schimbă constant.

2. Care sunt cele mai comune forme de fulgi de nea?

În mod obișnuit, cristalele hexagonale se formează în norii înalți sau cristale plate cu șase laturi se formează în norii de înălțime mijlocie, iar o mare varietate de forme cu șase laturi se formează în norii joase. Temperaturile mai scăzute creează fulgi de zăpadă cu vârfuri mai ascuțite pe părțile laterale ale cristalelor și pot duce la săgeți ramificate. Fulgii de zăpadă produși în condiții mai calde cresc mai lent, rezultând o formă mai netedă, mai puțin complexă.

0; -3°C - Plăci hexagonale subțiri

3; -6° C - Ace

6; -10°C - Coloane goale

10; -12°C - Plăci sectoriale (hexagoane cu adâncituri)

12; -15°C - Dendrite (forme hexagonale dantelate)

3. De ce sunt fulgii de nea simetrici?

În primul rând, nu toți fulgii de zăpadă sunt la fel din toate părțile. Temperaturile neuniforme, murdăria și alți factori pot face ca un fulg de zăpadă să pară deformat. Cu toate acestea, este adevărat că mulți fulgi de zăpadă sunt simetrici și foarte complexi ca structură. Acest lucru se datorează faptului că forma unui fulg de zăpadă reflectă ordinea internă a moleculelor de apă. Moleculele de apă în stare solidă, cum ar fi zăpada și gheața, formează legături slabe (numite legături de hidrogen) între ele. Aceste mecanisme ordonate au ca rezultat forma simetrică, hexagonală a fulgului de zăpadă. În timpul cristalizării, moleculele de apă sunt supuse unei forțe maxime de atracție, iar forțele de respingere sunt reduse la minimum. În consecință, moleculele de apă se aliniază în spații date într-un aranjament specific, astfel încât să ocupe spațiu și să mențină simetria.

4. Este adevărat că nu există doi fulgi de zăpadă la fel?

Da și nu. Nu vor fi niciodată doi fulgi de zăpadă identici, până la numărul exact de molecule de apă, spin de electroni, izotopi de hidrogen și oxigen etc. Pe de altă parte, doi fulgi de zăpadă pot arăta la fel și orice fulg de zăpadă a avut probabil prototipul său la un moment dat în istorie. Structura unui fulg de nea se schimbă constant în funcție de condițiile de mediu și sub influența multor factori, așa că pare puțin probabil ca doi fulgi de nea să fie identici.

5. Dacă apa și gheața sunt transparente, de ce zăpada arată albă?

Răspunsul scurt este că fulgii de zăpadă au atât de multe suprafețe reflectorizante încât împrăștie lumina în toate culorile ei, motiv pentru care zăpada apare albă. Răspunsul lung are de-a face cu modul în care ochiul uman percepe culoarea. Chiar dacă sursa de lumină poate să nu aibă o culoare cu adevărat „albă” (de exemplu, lumina soarelui, luminile fluorescente și incandescente au toate o anumită culoare), creier uman compensează sursa de lumină. Astfel, chiar dacă lumina soarelui este galbenă, iar lumina împrăștiată de zăpadă este tot galbenă, creierul vede zăpadă maximă alb, pentru că întreaga imagine primită de creier are o nuanță galbenă, care se scade automat.

Concluzii:

1. Fulgii de zăpadă sunt o formă specială de gheață de apă.

2. Temperatura, curenții de aer, umiditatea sunt factori care afectează forma și dimensiunea unui fulg de zăpadă.

3. Este ordinea moleculelor de apă care determină simetria unui fulg de zăpadă.

ele în cristale de zăpadă adevărate.

Job 2

Gheață și apă în natură.

Lucrarea a fost realizată de Guseva Alina

Scop: să înveți ceva nou.

Sarcini :

Luați în considerare semnificația apei în natură;

Înțelegeți proprietățile și tipurile de apă;

Familiarizați-vă cu proprietățile de bază ale gheții de apă;

Extindeți-vă cunoștințele despre apă în general.

Apă (oxid de hidrogen) - un compus anorganic binar, formula chimică H2O. O moleculă de apă este formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen, care sunt legați printr-o legătură covalentă. În condiții normale, este un lichid transparent, incolor, inodor și fără gust. În stare solidă se numește gheață, zăpadă sau îngheț, iar în stare gazoasă se numește vapori de apă. Apa poate exista și sub formă de cristale lichide.

Aproximativ 71% din suprafața Pământului este acoperită cu apă (oceane, mări, lacuri, râuri, gheață) - 361,13 milioane km2. Pe Pământ, aproximativ 96,5% din apă provine din oceane (1,7% din rezervele lumii sunt ape subterane, încă 1,7% în ghețari și calote glaciare din Antarctica și Groenlanda, o mică parte în râuri, lacuri și mlaștini și 0,001% în nori). ). Cea mai mare parte a apei pământului este sărată și nu este potrivită pentru agricultură și băut. Ponderea apei proaspete este de aproximativ 2,5%.

Apa este un bun solvent foarte polar. În condiții naturale, conține întotdeauna substanțe dizolvate (săruri, gaze). Apa are o importanță cheie în crearea și menținerea vieții pe Pământ, în structura chimică a organismelor vii, în formarea climei și a vremii. Este o substanță esențială pentru toate ființele vii de pe planeta Pământ.

În atmosfera planetei noastre, apa se găsește sub formă de mici picături, în nori și ceață, dar și sub formă de abur. În timpul condensului, acesta este îndepărtat din atmosferă sub formă de precipitații (ploaie, zăpadă, grindină, rouă). Apa este o substanță extrem de comună în spațiu, totuși, datorită presiunii intra-fluide mari, apa nu poate exista în stare lichidă în vidul spațiului, motiv pentru care este prezentă doar sub formă de abur sau gheață.

Tipuri de apă.

Apa pe Pământ poate exista în trei stări principale - lichidă, gazoasă și solidă și dobândește diverse forme, care pot coexista simultan între ele: vapori de apă și nori pe cer, apă de mare și aisberguri, ghețari și râuri la suprafața pământului, acvifere în pământ. Apa este adesea împărțită în tipuri în funcție de principii diferite. După caracteristicile de origine, compoziție sau aplicare, ele disting, printre altele: apa moale și dură - după conținutul de cationi de calciu și magneziu. Conform izotopilor hidrogenului din moleculă: ușoară (în compoziție aproape identică cu cea normală), grea (deuteriu), apă super-grea (tritiu). De asemenea, se disting: proaspăt, de ploaie, de mare, minerale, salmastre, de băut, de robinet, distilate, deionizate, apirogeni, sfinte, structurate, topite, subterane, uzate și de suprafață.

Proprietăți fizice.

Apă în condiții normale mentine o stare lichida, în timp ce compușii similari cu hidrogen sunt gaze (H2S, CH4, HF). Datorită diferenței mari de electronegativitate dintre atomii de hidrogen și oxigen, norii de electroni sunt puternic orientați spre oxigen. Din acest motiv, o moleculă de apă are un moment dipolar mare(D = 1,84, al doilea numai după acidul cianhidric). La temperatura de tranziție la starea solidă, moleculele de apă sunt ordonate, în timpul acestui proces volumele de goluri dintre molecule cresc și densitatea totală a apei scade, ceea ce explică motivul. densitate mai mică a apei în faza de gheață. În timpul evaporării, dimpotrivă, toate legăturile sunt rupte. Ruperea legăturilor necesită multă energie, motiv pentru care apă cel mai capacitate termică specifică mare printre alte lichide și solide. Pentru a încălzi un litru de apă cu un grad, este nevoie de 4,1868 kJ de energie. Datorită acestei proprietăți, apa este adesea folosită ca lichid de răcire. Pe lângă capacitatea de căldură specifică mare, apa are și valori termice specifice ridicate topire(la 0 °C - 333,55 kJ/kg) și vaporizare(2250 kJ/kg).

Apa are si tensiune superficială ridicată printre lichide, al doilea după mercur. Vâscozitatea relativ mare a apei se datorează faptului că legăturile de hidrogen împiedică moleculele de apă să se deplaseze la viteze diferite. Apa este bun solvent al substanțelor polare. Fiecare moleculă de substanță dizolvată este înconjurată de molecule de apă, iar părțile încărcate pozitiv ale moleculei de substanță dizolvată atrag atomii de oxigen, iar părțile încărcate negativ atrag atomii de hidrogen. Deoarece o moleculă de apă este de dimensiuni mici, multe molecule de apă pot înconjura fiecare moleculă de dizolvat potenţialul electric negativ al suprafeţei.

Apa pura - bun izolator. Pentru că apa este bună solvent, unele săruri sunt aproape întotdeauna dizolvate în el, adică există ioni pozitivi și negativi în apă. Datorită acestui fapt, apa conduce electricitatea. Conductivitatea electrică a apei poate fi utilizată pentru a determina puritatea acesteia.

Apa are indicele de refracție n=1,33în domeniul optic. Cu toate acestea, absoarbe puternic radiația infraroșie și, prin urmare, vaporii de apă sunt principalul gaz natural cu efect de seră, responsabil pentru mai mult de 60% din efectul de seră.

Gheaţă - apa in stare solida de agregare. Gheața se numește uneori anumite substanțe în stare solidă de agregare, care tind să aibă o formă lichidă sau gazoasă la temperatura camerei; în special gheață carbonică, gheață cu amoniac sau gheață cu metan.

Proprietățile de bază ale gheții de apă.

În prezent, sunt cunoscute trei soiuri amorfe și 15 modificări cristaline ale gheții. Structura cristalină ajurata a unei astfel de gheață duce la faptul că densitatea acesteia (egale cu 916,7 kg/m la 0 °C) este mai mică decât densitatea apei (999,8 kg/m) la aceeași temperatură. Prin urmare, apa, transformându-se în gheață, își crește volumul cu aproximativ 9%. Gheața, fiind mai ușoară decât apa lichidă, se formează pe suprafața rezervoarelor, ceea ce împiedică înghețarea în continuare a apei.

Căldura specifică ridicată de fuziune gheața, egală cu 330 kJ/kg, este un factor important în circulația căldurii pe Pământ. Deci, pentru a topi 1 kg de gheață sau zăpadă, ai nevoie de aceeași cantitate de căldură ca și pentru a încălzi un litru de apă la 80 °C. Gheața se găsește în natură sub formă de gheață în sine (continentală, plutitoare, subterană), precum și sub formă de zăpadă, îngheț etc. Sub influența propriei greutăți, gheața capătă proprietăți plastice și fluiditate. Gheața naturală este de obicei mult mai pură decât apa, deoarece atunci când apa se cristalizează, moleculele de apă sunt primele care se formează în rețea.

La presiunea atmosferică normală, apa devine solidă la o temperatură de 0 °C și fierbe (se transformă în vapori de apă) la o temperatură de 100 °C. Pe măsură ce presiunea scade, temperatura de topire a gheții crește încet, iar punctul de fierbere al apei scade. La o presiune de 611,73 Pa (aproximativ 0,006 atm), punctele de fierbere și de topire coincid și devin egale cu 0,01 °C. Această presiune și temperatură se numesc punct triplu al apei . La presiuni mai mici, apa nu poate fi lichidă, iar gheața se transformă direct în abur. Temperatura de sublimare a gheții scade odată cu scăderea presiunii. La presiune mare, apar modificări ale gheții cu temperaturi de topire peste temperatura camerei.

Pe măsură ce presiunea crește, crește și densitatea vaporilor de apă la punctul de fierbere, iar cea a apei lichide scade. La o temperatură de 374 °C (647 K) și o presiune de 22,064 MPa (218 atm), apa trece punct critic. În acest moment, densitatea și alte proprietăți ale apei lichide și gazoase sunt aceleași. La presiune și/sau temperatură mai mare, diferența dintre apa lichidă și vaporii de apă dispare. Acest starea de agregare numit " fluid supercritic».

Este posibil să fie apă stări metastabile- abur suprasaturat, lichid supraîncălzit, lichid suprarăcit. Aceste stări pot exista o perioadă lungă de timp, dar sunt instabile și la contactul cu o fază mai stabilă are loc o tranziție. De exemplu, puteți obține un lichid suprarăcit prin răcire apă curatăîntr-un vas curat sub 0 °C, însă, când apare un centru de cristalizare, apa lichidă se transformă rapid în gheață.

Date .

În medie, corpul plantelor și animalelor conține mai mult de 50% apă.

Mantaua Pământului conține de 10-12 ori mai multă apă decât cantitatea de apă din Oceanul Mondial.

Dacă toți ghețarii s-ar topi, nivelul apei din oceanele pământului ar crește cu 64 m și aproximativ 1/8 din suprafața terestră ar fi inundată cu apă.

Uneori, apa îngheață la temperaturi pozitive.

În anumite condiții (în interiorul nanotuburilor), moleculele de apă formează o nouă stare în care își păstrează capacitatea de a curge chiar și la temperaturi apropiate de zero absolut.

Apa reflectă 5% din razele soarelui, în timp ce zăpada reflectă aproximativ 85%. Doar 2% din lumina soarelui pătrunde sub gheața oceanului.

Culoarea albastră a apei limpezi ale oceanului se datorează absorbției selective și împrăștierii luminii în apă.

Folosind picături de apă de la robinete, puteți crea o tensiune de până la 10 kilovolți, un experiment numit „Kelvin Dropper”.

Apa este una dintre puținele substanțe din natură care se extinde atunci când trece de la lichid la solid.

Concluzii:

Apa păstrează o stare lichidă de agregare, are un moment dipol mare, capacitate termică specifică mare, valoare de vaporizare, tensiune superficială ridicată, potențial electric negativ al suprafeței și este un bun izolator și solvent.

Literatură

1. Apa // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron: În 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg, 1890-1907.

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

3. Hidrobionti in autopurificarea apelor si migrarea biogena a elementelor. - M.: MAX-Presă. 2008. 200 p. Cuvânt înainte de către Membrul Corespondent. RAS V.V. Malahova. (Seria: Știință. Educație. Inovație. Numărul 9). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. Cu privire la unele probleme de menținere a calității apei și autopurificarea acesteia // Resursele de apă. 2005. v. 32. nr. 3. p. 337-347.

5. Andreev V. G. Influența interacțiunii schimbului de protoni asupra structurii moleculei de apă și a rezistenței legăturii de hidrogen. Materialele celei de-a V-a conferințe internaționale „Problemele actuale ale științei în Rusia”. - Kuznetsk 2008, vol. 3 p. 58-62.

Oamenii de știință care analizează datele de pe Planeta Roșie spun că există toate motivele să credem că Phoenix a dezgropat pentru ce a zburat - gheață de apă sub un strat subțire de sol. Dovada este sublimarea materialului strălucitor care a fost expus atunci când stratul superior de sol a fost îndepărtat.

Ultimele zile pe Marte nu au fost ușoare pentru sonda americană. Cercetătorii au început să analizeze mostre de sol. Mai mult, au fost nevoiți să depășească o serie de dificultăți. Am vorbit despre o ușă parțial blocată. Dar acesta a fost doar începutul.

Când probele au fost în cele din urmă turnate în gol, s-a dovedit că solul lui Marte era cumva lipit unul de altul. Boabele mari se agață unele de altele și niciunul nu vrea să intre în cuptor. Faptul este că deschiderea aragazului este acoperită cu o plasă de protecție cu găuri de câte un milimetru. Cercetătorii sperau să încălzească (pentru a analiza gazele rezultate) atât de mici granule de nisip.

Mai târziu, a fost inventată o modalitate de a „restrecționa” solul. Oala robotului a fost făcută să vibreze peste o sobă deschisă, astfel încât cele mai mici particule de rocă marțiană au fost turnate treptat în sobă. În mod similar, probele de nisip au fost aduse la microscop.

Apropo, oamenii de știință explică aglomerarea solului prin prezența unor particule foarte mici care umple golurile dintre granulele mai mari, eventual împreună cu o anumită componentă care joacă rolul cimentului.

O mostră de nisip marțian la microscop. Bara de scară este de un milimetru (foto NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).

O probă luată la microscop a scos la iveală aproximativ o mie de particule individuale, dintre care multe erau de zece ori mai mici decât diametrul unui păr uman.

Cercetătorii spun că au văzut cel puțin patru minerale diferite aici. De exemplu, există particule sticloase negre mari și mici roșii.

Experții cred că acest set reflectă istoria solului - se pare că particulele originale de origine vulcanică au fost reduse în dimensiune prin intemperii la boabe cu o concentrație mai mare de fier.

Acum referitor la gheață. Oamenii de știință au început să aibă „suspiciuni” la începutul lunii iunie. Dar încălzirea primei probe în cuptor nu a scos la iveală niciun semn de vapori de apă.

Dar cercetătorii de pe Marte au primit dovezi ale prezenței gheții datorită fotografiilor cu șanțul Dodo-Goldilocks săpat de robot mai devreme (sau mai degrabă, la început erau două tranșee adiacente, care ulterior au fost combinate într-una singură, de unde și numele dublu). Puținele aglomerări ușoare de pământ prezente la început au dispărut în cadrele ulterioare.

„Trebuie să fie gheață”, a spus omul de știință Peter Smith de la Universitatea din Arizona, Tucson. „Acești bulgări au dispărut aproape complet în câteva zile, ceea ce este dovada perfectă că este gheață.” Anterior, a fost exprimată ideea că materialele strălucitoare sunt sarea. Dar sarea nu se poate evapora.”

Sus: șanțul Dodo-Goldilocks filmat pe 13 iunie. Lățimea acestei crestături este de 22 și lungimea de 35 de centimetri. Cea mai mare adâncime (zona din partea de jos a cadrului) ajunge la 8 centimetri. Mai jos: filmări realizate pe 15 și 18 iunie (solul 20 și 24 al misiunii). Zonele luminoase devin mai mici, iar în colțul din stânga jos al șanțului dispar mai multe granule de material ușor (fotografii NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University).

De asemenea, în timp ce săpa o serie de șanțuri în jurul aparatului, mâna robotului a întâlnit pământ dur sub un strat relativ subțire de pământ moale. Mai mult, la aproximativ aceeași adâncime în toate tranșeele.

Gheaţă- minerale cu chimicale formula H 2 O, reprezintă apa în stare cristalină.
Compoziția chimică a gheții: H - 11,2%, O - 88,8%. Uneori conține impurități mecanice gazoase și solide.
În natură, gheața este reprezentată în principal de una dintre câteva modificări cristaline, stabilă în intervalul de temperatură de la 0 la 80°C, cu un punct de topire de 0°C. Există 10 modificări cristaline cunoscute ale gheții și ale gheții amorfe. Cea mai studiată este gheața din prima modificare - singura modificare găsită în natură. Gheața se găsește în natură sub formă de gheață în sine (continentală, plutitoare, subterană etc.), precum și sub formă de zăpadă, îngheț etc.

Vezi si:

STRUCTURA

Structura cristalină a gheții este similară cu structura: fiecare moleculă de H 2 0 este înconjurată de cele patru molecule cele mai apropiate de ea, situate la distanțe egale de ea, egale cu 2,76Α și situate la vârfurile unui tetraedru regulat. Datorită numărului scăzut de coordonare, structura gheții este ajurata, ceea ce îi afectează densitatea (0,917). Gheața are o rețea spațială hexagonală și se formează prin înghețarea apei la 0°C și presiunea atmosferică. Rețeaua tuturor modificărilor cristaline ale gheții are o structură tetraedrică. Parametrii unei celule de unitate de gheață (la t 0°C): a=0,45446 nm, c=0,73670 nm (c este dublul distanței dintre planurile principale adiacente). Când temperatura scade, se schimbă foarte puțin. Moleculele de H 2 0 din rețeaua de gheață sunt legate între ele prin legături de hidrogen. Mobilitatea atomilor de hidrogen din rețeaua de gheață este mult mai mare decât mobilitatea atomilor de oxigen, datorită căreia moleculele își schimbă vecinii. În prezența unor mișcări de vibrație și rotație semnificative ale moleculelor din rețeaua de gheață, apar salturi de translație ale moleculelor din locul conexiunii lor spațiale, perturbând ordinea ulterioară și formând dislocații. Astfel se explică manifestarea proprietăților reologice specifice în gheață, care caracterizează relația dintre deformațiile ireversibile (curgerea) gheții și tensiunile care le-au provocat (plasticitate, vâscozitate, limita de curgere, fluaj etc.). Datorită acestor circumstanțe, ghețarii curg în mod similar cu lichidele foarte vâscoase și, astfel gheata naturala participă activ la ciclul apei de pe Pământ. Cristalele de gheață au dimensiuni relativ mari (dimensiuni transversale de la fracțiuni de milimetru la câteva zeci de centimetri). Ele se caracterizează prin anizotropia coeficientului de vâscozitate, a cărui valoare poate varia cu mai multe ordine de mărime. Cristalele sunt capabile să se reorienteze sub influența sarcinilor, ceea ce afectează metamorfizarea lor și debitul ghețarilor.

PROPRIETĂȚI

Gheața este incoloră. În ciorchini mari capătă o nuanță albăstruie. Stralucirea sticlei. Transparent. Nu are decolteu. Duritate 1,5. Fragil. Optic pozitiv, indice de refracție foarte scăzut (n = 1,310, nm = 1,309). Există 14 modificări cunoscute ale gheții în natură. Adevărat, totul, cu excepția gheții familiare, care cristalizează în sistemul hexagonal și este desemnată ca gheață I, se formează în condiții exotice - la temperaturi foarte scăzute (aproximativ -110150 0C) și presiuni mari, când unghiurile legăturilor de hidrogen dintr-o moleculă de apă se schimbă și se formează alte sisteme decât hexagonale. Astfel de condiții seamănă cu cele din spațiu și nu apar pe Pământ. De exemplu, la temperaturi sub –110 °C, vaporii de apă precipită pe o placă metalică sub formă de octaedre și cubează de câțiva nanometri - aceasta este așa-numita gheață cubică. Dacă temperatura este puțin peste –110 °C și concentrația de vapori este foarte scăzută, pe placă se formează un strat de gheață amorfă extrem de densă.

MORFOLOGIE

Gheața este un mineral foarte comun în natură. Există mai multe tipuri de gheață în scoarța terestră: râu, lac, mare, sol, brad și ghețar. Mai des formează grupuri agregate de boabe fine-cristaline. Se cunosc și formațiuni de gheață cristalină care apar prin sublimare, adică direct din starea de vapori. În aceste cazuri, gheața apare ca cristale scheletice (fulgi de zăpadă) și agregate de creștere scheletică și dendritică (gheață din peșteri, brumă, brumă și modele pe sticlă). Se găsesc cristale mari bine tăiate, dar foarte rar. N. N. Stulov a descris cristale de gheață în partea de nord-est a Rusiei, găsite la o adâncime de 55-60 m de la suprafață, având un aspect izometric și columnar, iar lungimea celui mai mare cristal a fost de 60 cm, iar diametrul bazei sale a fost 15 cm Din formele simple pe cristale de gheață au fost identificate doar fețele prismei hexagonale (1120), bipiramidei hexagonale (1121) și pinacoidului (0001).
Stalactitele de gheață, numite colocvial „țurțuri”, sunt familiare tuturor. Cu diferențe de temperatură de aproximativ 0° în anotimpurile de toamnă-iarnă, ele cresc peste tot pe suprafața Pământului cu înghețarea (cristalizarea) lentă a apei curgătoare și care picura. Sunt comune și în peșterile de gheață.
Băncile de gheață sunt fâșii de acoperire de gheață formate din gheață care se cristalizează la limita apă-aer de-a lungul marginilor rezervoarelor și mărginind marginile bălților, malurile râurilor, lacurilor, iazurilor, rezervoarelor etc. cu restul spațiului de apă neînghețat. Când cresc complet împreună, pe suprafața rezervorului se formează o acoperire continuă de gheață.
Gheața formează, de asemenea, agregate columnare paralele sub formă de vene fibroase în solurile poroase și antoliți de gheață pe suprafața lor.

ORIGINE

Gheața se formează în principal în bazinele de apă când temperatura aerului scade. În același timp, la suprafața apei apare un terci de gheață compus din ace de gheață. De jos, pe el cresc cristale lungi de gheață, ale căror axe de simetrie de ordinul al șaselea sunt situate perpendicular pe suprafața crustei. Relațiile dintre cristalele de gheață în diferite condiții de formare sunt prezentate în Fig. Gheața este obișnuită oriunde există umiditate și unde temperatura scade sub 0° C. În unele zone, gheața de sol se dezgheță doar la o adâncime mică, sub care începe permafrostul. Acestea sunt așa-numitele zone de permafrost; în zonele de distribuție a permafrost în straturile superioare ale scoarței terestre, există așa-numitele gheață subterană, printre care se disting gheața subterană modernă și fosilă. Cel puțin 10% din suprafața totală a pământului este acoperită de ghețari, roca monolitică de gheață care îi alcătuiește se numește gheață glaciară. Gheața glaciară se formează în principal din acumularea zăpezii ca urmare a compactării și transformării acesteia. Calota de gheață acoperă aproximativ 75% din Groenlanda și aproape toată Antarctica; cea mai mare grosime de ghețari (4330 m) se află în apropierea stației Byrd (Antarctica). În Groenlanda centrală grosimea gheții ajunge la 3200 m.
Depozitele de gheață sunt bine cunoscute. În zonele cu ierni reci, lungi și vara scurta, precum și în regiunile muntoase înalte, se formează peșteri de gheață cu stalactite și stalagmite, dintre care cele mai interesante sunt Kungurskaya din regiunea Perm din Urali, precum și peștera Dobshine din Slovacia.
Când apa de mare îngheață, se formează gheață de mare. Proprietăți caracteristice gheață de mare sunt salinitatea și porozitatea, care determină intervalul densității sale de la 0,85 la 0,94 g/cm 3 . Din cauza densității atât de scăzute, sloturile de gheață se ridică deasupra suprafeței apei cu 1/7-1/10 din grosimea lor. Gheața de mare începe să se topească la temperaturi peste -2,3°C; este mai elastică și mai greu de spart în bucăți decât gheața de apă dulce.

APLICARE

La sfârșitul anilor 1980, laboratorul Argonne a dezvoltat o tehnologie pentru fabricarea nămolului de gheață care poate curge liber prin țevi de diferite diametre, fără a se aduna depunerile de gheață, a se lipi sau a înfunda sistemele de răcire. Suspensia de apă sărată a constat din multe cristale de gheață foarte mici, de formă rotundă. Datorită acesteia, mobilitatea apei este menținută și, în același timp, din punct de vedere al ingineriei termice, aceasta reprezintă gheață, care este de 5-7 ori mai eficientă decât simpla. apă receîn clădirile sistemelor de răcire. În plus, astfel de amestecuri sunt promițătoare pentru medicină. Experimentele pe animale au arătat că microcristalele amestecului de gheață trec perfect în vasele de sânge destul de mici și nu dăunează celulelor. „Icy Blood” prelungește timpul în care victima poate fi salvată. Să zicem, în caz de stop cardiac, acest timp se prelungește, conform estimărilor conservatoare, de la 10-15 la 30-45 de minute.
Utilizarea gheții ca material structural este larg răspândită în regiunile polare pentru construcția de locuințe - igluuri. Gheața face parte din materialul Pikerit propus de D. Pike, din care s-a propus realizarea celui mai mare portavion din lume.

Gheață - H2O

CLASIFICARE