Bugün kar ve buzun özelliklerinden bahsedeceğiz. Buzun sadece sudan oluşmadığını açıklığa kavuşturmak önemlidir. Su buzunun yanı sıra amonyak ve metan buzu da var. Kısa bir süre önce bilim adamları kuru buzu icat etti. Özellikleri benzersizdir, bunları biraz sonra ele alacağız. Karbondioksit donduğunda oluşur. Kuru buz, eridiğinde su birikintisi bırakmadığı için adını almıştır. İçerisinde bulunan karbondioksit donmuş halden anında buharlaşarak havaya karışır.

Buz tanımı

Öncelikle sudan elde edilen buza daha yakından bakalım. İçinde düzenli bir kristal kafes var. Buz, su donduğunda oluşan yaygın bir doğal mineraldir. Bu sıvının bir molekülü yakındaki dört moleküle bağlanır. Bilim adamları böyle bir iç yapının çeşitli doğasında bulunduğunu fark ettiler. değerli taşlar ve hatta mineraller. Örneğin elmas, turmalin, kuvars, korindon, beril ve diğerleri bu yapıya sahiptir. Moleküller kristal bir kafes tarafından belli bir mesafede tutulur. Suyun ve buzun bu özellikleri, bu tür buzun yoğunluğunun, oluştuğu suyun yoğunluğundan daha az olacağını göstermektedir. Bu nedenle buz suyun yüzeyinde yüzer ve batmaz.

Milyonlarca kilometrekarelik buz

Gezegenimizde ne kadar buz olduğunu biliyor musun? Bilim adamlarının son araştırmalarına göre Dünya gezegeninde yaklaşık 30 milyon kilometre kare donmuş su var. Tahmin edebileceğiniz gibi, bu doğal mineralin büyük bir kısmı kutup buzullarında bulunuyor. Bazı yerlerde buz örtüsünün kalınlığı 4 km'ye ulaşıyor.

Buz nasıl alınır

Buz yapmak hiç de zor değil. Bu süreç zor değildir ve herhangi bir özel beceri gerektirmez. Bu düşük su sıcaklığı gerektirir. Bu, buz oluşumu sürecinin tek sabit koşuludur. Termometreniz 0 santigrat derecenin altında bir sıcaklık gösterdiğinde su donacaktır. Düşük sıcaklıklardan dolayı suda kristalleşme süreci başlar. Molekülleri ilginç ve düzenli bir yapıya sahiptir. Bu sürece kristal kafes oluşumu denir. Okyanusta da, su birikintisinde de, hatta dondurucuda da durum aynıdır.

Dondurma işlemiyle ilgili araştırma

Suyun donması konusunda araştırma yapan bilim adamları, kristal kafesin suyun üst katmanlarında yapıldığı sonucuna vardılar. Yüzeyde mikroskobik buz çubukları oluşmaya başlar. Bir süre sonra birlikte donarlar. Bu sayede su yüzeyinde ince bir film oluşur. Büyük su kütlelerinin donması durgun suya kıyasla çok daha uzun sürer. Bunun nedeni rüzgarın bir göl, gölet veya nehrin yüzeyini dalgalandırması ve dalgalandırmasıdır.

Buzlu krep

Bilim insanları başka bir gözlem daha yaptı. Düşük sıcaklıklarda heyecan devam ederse, en ince filmler yaklaşık 30 cm çapında krepler halinde toplanır ve ardından kalınlığı en az 10 cm olan tek bir katman halinde donar. Üstte ve altta yeni bir buz tabakası donar. buzlu kreplerden. Bu, kalın ve dayanıklı bir buz örtüsü oluşturur. Gücü türüne bağlıdır: en şeffaf buz birkaç kat daha güçlü olacaktır beyaz buz. Çevreciler, 5 santimetrelik buzun bir yetişkinin ağırlığını taşıyabileceğini fark etti. 10 cm'lik bir katman bir binek otomobile dayanabilir ancak sonbahar ve ilkbaharda buza çıkmanın çok tehlikeli olduğu unutulmamalıdır.

Kar ve buzun özellikleri

Fizikçiler ve kimyagerler uzun süredir buz ve suyun özelliklerini araştırıyorlar. Buzun insanlar için en ünlü ve aynı zamanda önemli özelliği, sıfır sıcaklıkta bile kolayca eriyebilmesidir. Ancak buzun diğer fiziksel özellikleri de bilim için önemlidir:

• buz şeffaftır, dolayısıyla iyi iletir güneş ışığı;
• renksizlik - buzun rengi yoktur, ancak renk katkı maddeleri kullanılarak kolayca renklendirilebilir;
• sertlik - buz kütleleri herhangi bir dış kabuk olmadan şeklini mükemmel şekilde korur;
• akışkanlık, buzun özel bir özelliğidir ve yalnızca bazı durumlarda mineralin doğasında vardır;
• kırılganlık - bir parça buz fazla çaba harcamadan kolayca bölünebilir;
• bölünme - kristalografik bir çizgi boyunca kaynaştığı yerlerde buz kolayca kırılır.

Buz: yer değiştirme ve saflık özellikleri

Kristal kafes çeşitli yabancı moleküller için boş alan bırakmadığından buzun bileşimi yüksek derecede saflığa sahiptir. Su donduğunda, bir zamanlar içinde çözünmüş olan çeşitli yabancı maddeleri uzaklaştırır. Aynı şekilde evde arıtılmış su da alabilirsiniz.

Ancak bazı maddeler suyun donma sürecini yavaşlatabilir. Örneğin deniz suyundaki tuz. Denizdeki buz ancak çok düşük sıcaklıklar. Şaşırtıcı bir şekilde, her yıl suyun dondurulması işlemi, çeşitli yabancı maddelerin art arda milyonlarca yıl boyunca kendi kendini temizlemesini sağlama kapasitesine sahiptir.

Kuru buzun sırları

Bu buzun özelliği, bileşiminde karbon içermesidir. Bu tür buz yalnızca -78 derecelik bir sıcaklıkta oluşur, ancak zaten -50 derecede erir. Özellikleri sıvı aşamasını atlamanıza izin veren kuru buz, ısıtıldığında hemen buhar üretir. Kuru buzun muadili su buzu gibi kokusu yoktur.

Kuru buzun nerede kullanıldığını biliyor musunuz? Özellikleri nedeniyle bu mineral, gıda ve ilaçların uzun mesafelere taşınmasında kullanılır. Ve bu buzun granülleri benzinin ateşini söndürebilir. Ayrıca kuru buz eridiğinde kalın bir sis oluşturduğundan film setlerinde özel efektler oluşturmak için kullanılır. Yukarıdakilerin hepsine ek olarak yürüyüşlerde ve ormanda yanınıza kuru buz alabilirsiniz. Sonuçta eridiğinde sivrisinekleri, çeşitli zararlıları ve kemirgenleri uzaklaştırır.

Karın özelliklerine gelince, bu muhteşem güzelliği her kış gözlemleyebiliriz. Sonuçta, her kar tanesi altıgen şeklindedir - bu değişmez. Ancak altıgen şeklin yanı sıra kar taneleri farklı görünebilir. Her birinin oluşumu havanın nemi, atmosferik basınç ve diğer doğal faktörlerden etkilenir.

Su, kar ve buzun özellikleri şaşırtıcıdır. Suyun birkaç özelliğini daha bilmek önemlidir. Örneğin içine döküldüğü kabın şeklini alabilmektedir. Su donunca genişler ve hafızası da vardır. Etrafındaki enerjiyi hatırlayabiliyor ve donduğunda emdiği bilgiyi “sıfırlıyor”.

Doğal mineral buzun özelliklerine ve niteliklerine baktık. Bilimi incelemeye devam edin, çok önemli ve faydalıdır!

Oda sıcaklığında gaz veya sıvı formda olma eğiliminde olan bir toplanma halindedir. Buzun özellikleri yüzlerce yıl önce incelenmeye başlandı. Yaklaşık iki yüz yıl önce bilim adamları suyun basit bir bileşik değil, oksijen ve hidrojenden oluşan karmaşık bir kimyasal element olduğunu keşfettiler. Keşfedildikten sonra suyun formülü H2O oldu.

Buz yapısı

H 2 O iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Sessiz durumda hidrojen, oksijen atomunun üst kısmında bulunur. Oksijen ve hidrojen iyonları ikizkenar üçgenin köşelerini işgal etmelidir: oksijen dik açının tepe noktasında bulunur. Suyun bu yapısına dipol denir.

Buzun %11,2'si hidrojenden, geri kalanı ise oksijenden oluşur. Buzun özellikleri kimyasal yapısına bağlıdır. Bazen gaz halinde veya mekanik oluşumlar - yabancı maddeler içerir.

Buz, doğada sıfır ve altındaki sıcaklıklarda yapılarını stabil bir şekilde koruyan birkaç kristal tür şeklinde oluşur, ancak sıfır ve üstünde erimeye başlar.

Kristal yapı

Buz, kar ve buharın özellikleri tamamen farklıdır ve şunlara bağlıdır: Katı halde H2O, tetrahedronun köşelerinde bulunan dört molekülle çevrilidir. Koordinasyon sayısı düşük olduğundan buzun delikli bir yapısı olabilir. Bu, buzun özelliklerine ve yoğunluğuna yansır.

Buz şekilleri

Buz, doğadaki en yaygın maddelerden biridir. Dünya'da aşağıdaki çeşitler vardır:

• nehir;
• göl;
• deniz;
• ateş;
• buzul;
• zemin.

Doğrudan süblimleşmeyle oluşan buz var, yani. buhar halinden. Bu görünüm iskelet şeklini (bunlara kar taneleri diyoruz) ve dendritik ve iskelet büyüme kümelerini (don, kırağı) alır.

En yaygın biçimlerden biri sarkıtlardır, yani buz sarkıtları. Dünyanın her yerinde yetişiyorlar: Dünyanın yüzeyinde, mağaralarda. Bu buz türü sonbahar-ilkbahar döneminde sıcaklık farkının sıfır derece civarında olduğu zamanlarda su damlacıklarının akması ile oluşur.

Rezervuarların kenarları boyunca, su ve hava sınırında ve ayrıca su birikintilerinin kenarlarında görünen buz şeritleri şeklindeki oluşumlara buz bankaları denir.

Gözenekli topraklarda lifli damarlar şeklinde buz oluşabilir.

Buzun özellikleri

Bir madde farklı hallerde olabilir. Buna dayanarak şu soru ortaya çıkıyor: Şu veya bu durumda buzun hangi özelliği ortaya çıkıyor?

Bilim adamları fiziksel ve mekanik özellikleri birbirinden ayırıyor. Her birinin kendine has özellikleri vardır.

Fiziksel özellikler

Buzun fiziksel özellikleri şunları içerir:

1. Yoğunluk. Fizikte homojen olmayan bir ortam, ortamın kendi maddesinin kütlesinin, içinde bulunduğu hacme oranının sınırı ile temsil edilir. Diğer maddeler gibi suyun yoğunluğu da sıcaklık ve basıncın bir fonksiyonudur. Tipik olarak hesaplamalarda 1000 kg/m3'e eşit sabit bir su yoğunluğu kullanılır. Daha doğru bir yoğunluk göstergesi, ortaya çıkan yoğunluk farkı sonucunun önemi nedeniyle yalnızca çok doğru hesaplamalar yapılması gerektiğinde dikkate alınır.
   Buzun yoğunluğu hesaplanırken ne tür suyun buz haline geldiği dikkate alınır: bilindiği gibi tuzlu suyun yoğunluğu damıtılmış sudan daha yüksektir.
2. Su sıcaklığı. Genellikle sıfır derecelik bir sıcaklıkta meydana gelir. Donma işlemleri ısının açığa çıkmasıyla aralıklı olarak meydana gelir. Ters işlem (erime), salınan aynı miktarda ısı emildiğinde, ancak sıçramalar olmadan, ancak kademeli olarak meydana gelir.
   Doğada suyun aşırı soğuduğu ancak donmadığı koşullar vardır. Bazı nehirler -2 derece sıcaklıkta bile sıvı su tutar.
3. Bir cisim her derece ısıtıldığında emilen ısı miktarı. Bir kilogram damıtılmış suyu bir derece ısıtmak için gereken ısı miktarı ile karakterize edilen spesifik bir ısı kapasitesi vardır.
4. Sıkıştırılabilirlik. Kar ve buzun bir diğer fiziksel özelliği, artan dış basıncın etkisi altında hacimdeki azalmayı etkileyen sıkıştırılabilirliktir. Karşılıklı miktara esneklik denir.
5. Buz gücü.
6. Buz rengi. Bu özellik, ışığın emilmesine ve ışınların saçılmasına ve ayrıca donmuş sudaki yabancı maddelerin miktarına bağlıdır. Yabancı maddeler içermeyen nehir ve göl buzları yumuşak mavi ışıkta görülebilir. Deniz buzu tamamen farklı olabilir: mavi, yeşil, mavi, beyaz, kahverengi veya çelik gibi bir renk tonuna sahip olabilir. Bazen siyah buz görebilirsiniz. nedeniyle bu rengi alır büyük miktar mineraller ve çeşitli organik safsızlıklar.

Buzun mekanik özellikleri

Buz ve suyun mekanik özellikleri, birim alana göre dış ortamın etkisine karşı dirençleriyle belirlenir. Mekanik özellikler yapıya, tuzluluğa, sıcaklığa ve gözenekliliğe bağlıdır.

Buz elastik, viskoz ve plastik bir oluşumdur, ancak sertleşip çok kırılgan hale geldiği koşullar da vardır.

Deniz buzu ve tatlı su buzu farklıdır: Birincisi çok daha esnektir ve daha az dayanıklıdır.

Gemileri geçerken buzun mekanik özellikleri dikkate alınmalıdır. Bu aynı zamanda buzlu yolları, geçitleri ve daha fazlasını kullanırken de önemlidir.

Su, kar ve buz, maddenin özelliklerini belirleyen benzer özelliklere sahiptir. Ancak aynı zamanda bu okumalar birçok başka faktörden de etkilenir: ortam sıcaklığı, katıdaki yabancı maddeler ve sıvının başlangıç ​​bileşimi. Buz, dünyadaki en ilginç maddelerden biridir.

İş 1

Bir fizik olgusu olarak kar taneleri

Çalışma Daniil Kholodyakov tarafından gerçekleştirildi.

Hedefler: MKT bakış açısından kar taneleri hakkında daha fazla bilgi edinin

Amaçlar: kar taneleri oluşumunun doğasını anlamak

1. Kar tanelerinin oluşumu

2. Kar tanesi şekilleri

3. Kristal simetrisi

4. Aynı kar taneleri

5. Renk ve ışık

6. Ek malzemeler

1. Hiç bir kar tanesine bakıp onun nasıl oluştuğunu ve daha önce gördüğünüz diğer kar türlerinden neden farklı olduğunu merak ettiniz mi?

Kar taneleri su buzunun özel bir şeklidir. Kar taneleri su buharından oluşan bulutların içinde oluşur. Sıcaklık 0°C (32°F) veya daha soğuk olduğunda su sıvı halden buza dönüşür. Kar tanelerinin oluşumunu birçok faktör etkiler. Sıcaklık, hava akımları, nem - tüm bunların şekilleri ve boyutları üzerinde etkisi vardır. Kir ve toz suya karışabilir ve kristallerin ağırlığını ve dayanıklılığını değiştirebilir. Kir parçacıkları kar tanesini ağırlaştırır, erimeye yatkın hale getirebilir ve kristalde çatlak ve kırılmalara neden olabilir. Bir kar tanesinin oluşumu dinamik bir süreçtir. Bir kar tanesi birçok farklı çevre koşuluyla karşılaşabilir, bazen eriyebilir, bazen büyüyebilir; kar tanesinin yapısı sürekli değişmektedir.

2. Kar tanelerinin en yaygın şekilleri nelerdir?

Tipik olarak, yüksek bulutlarda altıgen kristaller oluşur; orta yükseklikteki bulutlarda iğneler veya düz altı kenarlı kristaller oluşur ve alçak bulutlarda çok çeşitli altı kenarlı şekiller oluşur. Daha soğuk sıcaklıklar, kristallerin kenarlarında daha keskin uçlu kar taneleri oluşturur ve dallanan oklara yol açabilir. Daha sıcak koşullarda üretilen kar taneleri daha yavaş büyür, bu da daha pürüzsüz, daha az karmaşık bir şekil sağlar.

0; -3°C - İnce altıgen plakalar

3; -6° C - İğneler

6; -10°C - İçi boş sütunlar

10; -12°C - Sektör plakaları (girintili altıgenler)

12; -15°C - Dendritler (dantelli altıgen şekiller)

3. Kar taneleri neden simetriktir?

Öncelikle her kar tanesi her yönden aynı değildir. Düzensiz sıcaklıklar, kir ve diğer faktörler kar tanesinin dengesiz görünmesine neden olabilir. Ancak birçok kar tanesinin simetrik ve yapı olarak oldukça karmaşık olduğu doğrudur. Bunun nedeni kar tanesinin şeklinin su moleküllerinin iç düzenini yansıtmasıdır. Kar ve buz gibi katı haldeki su molekülleri birbirleriyle zayıf bağlar (hidrojen bağları denir) oluşturur. Bu düzenli mekanizmalar kar tanesinin simetrik, altıgen şekliyle sonuçlanır. Kristalleşme sırasında su molekülleri maksimum çekim kuvvetine maruz kalır ve itme kuvvetleri minimuma indirilir. Sonuç olarak, su molekülleri belirli alanlarda belirli bir düzende, örneğin alanı işgal edecek ve simetriyi koruyacak şekilde sıralanır.

4. Hiçbir kar tanesinin birbirine benzemediği doğru mu?

Evet ve hayır. Su moleküllerinin tam sayısına, elektron spinine, hidrojen ve oksijen izotoplarına vb. kadar hiçbir iki kar tanesi aynı olmayacaktır. Öte yandan, iki kar tanesi aynı görünebilir ve herhangi bir kar tanesinin muhtemelen tarihin bir noktasında prototipi vardı. Bir kar tanesinin yapısı çevre koşullarına göre ve birçok faktörün etkisi altında sürekli olarak değişmektedir, dolayısıyla iki kar tanesinin aynı olması pek mümkün görünmemektedir.

5. Su ve buz şeffafsa kar neden beyaz görünür?

Kısa cevap, kar tanelerinin çok sayıda yansıtıcı yüzeye sahip olması ve ışığı tüm renkleriyle dağıtmasıdır, bu nedenle kar beyaz görünür. Uzun cevap, insan gözünün rengi nasıl algıladığıyla ilgilidir. Işık kaynağının rengi gerçekten "beyaz" olmasa da (örneğin, güneş ışığı, floresan ve akkor ışıkların hepsinin belirli bir rengi vardır), insan beyniışık kaynağını telafi eder. Böylece güneş ışığı sarı olmasına ve kardan saçılan ışık da sarı olmasına rağmen beyin maksimum karı görür. beyazçünkü beyin tarafından alınan resmin tamamı sarı bir renk tonuna sahiptir ve bu renk otomatik olarak çıkarılır.

Sonuçlar:

1. Kar taneleri su buzunun özel bir şeklidir.

2. Sıcaklık, hava akımları, nem, kar tanesinin şeklini ve boyutunu etkileyen faktörlerdir.

3. Bir kar tanesinin simetrisini belirleyen su moleküllerinin düzenidir.

onları gerçek kar kristallerinde.

İş 2

Doğada buz ve su.

Eser Guseva Alina tarafından gerçekleştirildi

Hedef: yeni bir şeyler öğrenmek.

Görevler:

Suyun doğadaki anlamını düşünün;

Suyun özelliklerini ve türlerini anlamak;

Su buzunun temel özelliklerini öğrenin;

Genel olarak su ile ilgili bilginizi genişletin.

su (hidrojen oksit) - ikili inorganik bir bileşik, kimyasal formül H2O. Bir su molekülü, kovalent bir bağla birbirine bağlanan iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Normal şartlarda şeffaf bir sıvıdır, renksiz, kokusuz ve tatsızdır. Katı halde buz, kar veya don, gaz halinde ise su buharı denir. Su aynı zamanda sıvı kristaller halinde de bulunabilir.

Dünya yüzeyinin yaklaşık %71'i sularla (okyanuslar, denizler, göller, nehirler, buz) kaplıdır - 361,13 milyon km2. Dünyadaki suyun yaklaşık %96,5'i okyanuslardan gelir (dünya rezervlerinin %1,7'si yer altı sularından, diğer %1,7'si Antarktika ve Grönland'daki buzullarda ve buzullarda, küçük bir kısmı nehirlerde, göllerde ve bataklıklarda ve %0,001'i bulutlardadır) ). Dünyadaki suyun büyük bir kısmı tuzlu olup tarıma ve içmeye uygun değildir. Tatlı suyun payı ise %2,5 civarındadır.

Su iyi, yüksek polariteye sahip bir solventtir. Doğal koşullar altında her zaman çözünmüş maddeler (tuzlar, gazlar) içerir. Su, yeryüzünde yaşamın oluşmasında ve sürdürülmesinde, canlı organizmaların kimyasal yapısında, iklim ve hava durumunun oluşmasında kilit öneme sahiptir. Dünya gezegenindeki tüm canlılar için gerekli bir maddedir.

Gezegenimizin atmosferinde su küçük damlacıklar halinde, bulutlarda ve siste olduğu gibi buhar halinde de bulunur. Yoğuşma sırasında yağış (yağmur, kar, dolu, çiy) şeklinde atmosferden uzaklaştırılır. Su, uzayda son derece yaygın bir maddedir, ancak sıvı içi basıncın yüksek olması nedeniyle su, uzay boşluğunda sıvı halde bulunamaz, bu nedenle yalnızca buhar veya buz şeklinde bulunur.

Su türleri.

Dünyadaki su üç ana halde bulunabilir: sıvı, gaz ve katı. çeşitli şekiller Aynı anda birbirleriyle bir arada bulunabilenler: gökyüzündeki su buharı ve bulutlar, deniz suyu ve buzdağları, dünya yüzeyindeki buzullar ve nehirler, yerdeki akiferler. Su genellikle farklı prensiplere göre türlere ayrılır. Kökenlerinin, bileşimlerinin veya uygulamalarının özelliklerine göre, diğer şeylerin yanı sıra, kalsiyum ve magnezyum katyonlarının içeriğine göre yumuşak ve sert suları ayırt ederler. Moleküldeki hidrojen izotoplarına göre: hafif (bileşim olarak normalle hemen hemen aynı), ağır (döteryum), süper ağır su (trityum). Ayrıca ayırt edilir: taze, yağmur, deniz, mineral, acı, içme, musluk, damıtılmış, deiyonize, pirojensiz, kutsal, yapılandırılmış, eriyik, yeraltı, atık ve yüzey suyu.

Fiziksel özellikler.

Normal koşullar altında su sıvı durumunu korur benzer hidrojen bileşikleri ise gazlardır (H2S, CH4, HF). Hidrojen ve oksijen atomları arasındaki elektronegatiflikteki büyük fark nedeniyle, elektron bulutları oksijene karşı güçlü bir şekilde eğilimlidir. Bu nedenle su molekülü büyük bir dipol momentine sahiptir(D = 1,84, hidrosiyanik asitten sonra ikinci). Katı duruma geçiş sıcaklığında su molekülleri düzenlenir, bu işlem sırasında moleküller arasındaki boşluk hacimleri artar ve suyun genel yoğunluğu azalır, bu da nedenini açıklar. buz fazında suyun yoğunluğunun düşük olması. Buharlaşma sırasında ise tam tersine tüm bağlar kopar. Bağların kırılması çok fazla enerji gerektirir, bu yüzden su en çok yüksek özgül ısı kapasitesi diğer sıvılar ve katılar arasında. Bir litre suyu bir derece ısıtmak için 4.1868 kJ enerji gerekmektedir. Bu özelliği nedeniyle su sıklıkla soğutucu olarak kullanılır. Su, yüksek özgül ısı kapasitesinin yanı sıra, yüksek özgül ısı değerleri erime(0 °C'de - 333,55 kJ/kg) ve buharlaşma(2250 kJ/kg).

Su da var yüksek yüzey gerilimi sıvılar arasında cıvadan sonra ikinci sırada yer alır. Suyun nispeten yüksek viskozitesi, hidrojen bağlarının su moleküllerinin farklı hızlarda hareket etmesini engellemesinden kaynaklanmaktadır. Su polar maddelerin iyi çözücüsü. Çözünen maddenin her molekülü su molekülleri ile çevrilidir ve çözünen maddenin molekülünün pozitif yüklü kısımları oksijen atomlarını, negatif yüklü kısımları ise hidrojen atomlarını çeker. Bir su molekülünün boyutu küçük olduğundan, suyun sahip olduğu her bir çözünen molekülü birçok su molekülü çevreleyebilir. yüzeyin negatif elektrik potansiyeli.

Temiz su - iyi yalıtkan. Çünkü su iyidir çözücü Bazı tuzlar neredeyse her zaman içinde çözülür, yani suda pozitif ve negatif iyonlar bulunur. Bu sayede su elektriği iletir. Suyun elektriksel iletkenliği saflığını belirlemek için kullanılabilir.

Su var kırılma indisi n=1,33 optik aralıkta. Bununla birlikte, kızılötesi radyasyonu güçlü bir şekilde emer ve bu nedenle su buharı, sera etkisinin %60'ından fazlasından sorumlu olan ana doğal sera gazıdır.

Buz - katı toplanma halindeki su. Buz bazen, oda sıcaklığında sıvı veya gaz halinde olma eğiliminde olan, katı halde bir araya toplanmış belirli maddeler olarak adlandırılır; özellikle kuru buz, amonyak buzu veya metan buzu.

Su buzunun temel özellikleri.

Şu anda buzun üç amorf çeşidi ve 15 kristalin modifikasyonu bilinmektedir. Bu tür buzun açık kristal yapısı, yoğunluğunun (0 °C'de 916,7 kg/m2'ye eşit) aynı sıcaklıktaki suyun yoğunluğundan (999,8 kg/m3) daha düşük olmasına yol açar. Bu nedenle buza dönüşen su hacmini yaklaşık% 9 artırır. Sıvı sudan daha hafif olan buz, rezervuarların yüzeyinde oluşarak suyun daha fazla donmasını önler.

Yüksek özgül füzyon ısısı 330 kJ/kg'a eşit olan buz, Dünya'daki ısının dolaşımında önemli bir faktördür. Yani, 1 kg buz veya karı eritmek için, bir litre suyu 80°C ısıtmak için gereken ısı miktarıyla aynı miktarda ısıya ihtiyacınız vardır. Buz, doğada buzun kendisi (kıtasal, yüzen, yeraltı) şeklinde ve ayrıca kar, don vb. Şeklinde bulunur. Buz, kendi ağırlığının etkisi altında plastik özellikler ve akışkanlık kazanır. Doğal buz genellikle sudan çok daha saftır, çünkü su kristalleştiğinde kafeste ilk oluşanlar su molekülleridir.

Normal atmosfer basıncında su, 0°C sıcaklıkta katı hale gelir ve 100°C sıcaklıkta kaynar (su buharına dönüşür). Basınç azaldıkça buzun erime sıcaklığı yavaşça artar ve suyun kaynama noktası düşer. 611,73 Pa (yaklaşık 0,006 atm) basınçta kaynama ve erime noktaları çakışır ve 0,01 °C'ye eşit olur. Bu basınç ve sıcaklığa denir suyun üçlü noktası . Daha düşük basınçlarda su sıvı olamaz ve buz doğrudan buhara dönüşür. Basınç azaldıkça buzun süblimleşme sıcaklığı düşer. Yüksek basınçta, oda sıcaklığının üzerinde erime sıcaklığına sahip buzda değişiklikler meydana gelir.

Basınç arttıkça su buharının kaynama noktasındaki yoğunluğu da artar, sıvı suyun yoğunluğu ise azalır. 374 °C (647 K) sıcaklıkta ve 22.064 MPa (218 atm) basınçta su geçer. kritik nokta. Bu noktada sıvı ve gaz halindeki suyun yoğunluğu ve diğer özellikleri aynıdır. Daha yüksek basınç ve/veya sıcaklıkta sıvı su ile su buharı arasındaki fark kaybolur. Bu fiziksel durum isminde " süperkritik akışkan».

Su içeride olabilir yarı kararlı durumlar- aşırı doymuş buhar, aşırı ısıtılmış sıvı, aşırı soğutulmuş sıvı. Bu durumlar uzun süre mevcut olabilir, ancak kararsızdırlar ve daha kararlı bir fazla temas ettiğinde bir geçiş meydana gelir. Örneğin, aşırı soğutulmuş bir sıvıyı soğutarak elde edebilirsiniz. temiz su 0 °C'nin altında temiz bir kapta, ancak kristalleşme merkezi oluştuğunda sıvı su hızla buza dönüşür.

Gerçekler.

Ortalama olarak bitki ve hayvanların vücutlarında %50'den fazla su bulunur.

Dünya'nın mantosu, Dünya Okyanusu'ndaki su miktarının 10-12 katı kadar su içerir.

Eğer tüm buzullar eriseydi, dünya okyanuslarındaki su seviyesi 64 m yükselecek ve kara yüzeyinin yaklaşık 1/8'i sular altında kalacaktı.

Bazen su pozitif sıcaklıklarda donar.

Belirli koşullar altında (nanotüplerin içinde), su molekülleri, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda bile akma yeteneklerini korudukları yeni bir durum oluşturur.

Su, güneş ışınlarının %5'ini, kar ise yaklaşık %85'ini yansıtır. Güneş ışığının yalnızca %2'si okyanus buzunun altına nüfuz eder.

Berrak okyanus suyunun mavi rengi, ışığın su içinde seçici olarak emilmesi ve saçılmasından kaynaklanmaktadır.

Musluklardan akan su damlalarını kullanarak, "Kelvin Damlalığı" adı verilen bir deneyle 10 kilovolta kadar voltaj oluşturabilirsiniz.

Su, doğada sıvıdan katıya geçerken genleşen az sayıdaki maddeden biridir.

Sonuçlar:

Su, sıvı bir toplanma durumunu korur, büyük bir dipol momentine, yüksek özgül ısı kapasitesine, buharlaşma değerine, yüksek yüzey gerilimine, yüzeyin negatif elektrik potansiyeline sahiptir ve iyi bir yalıtkan ve çözücüdür.

Edebiyat

1. Su // Brockhaus ve Efron'un Ansiklopedik Sözlüğü: 86 ciltte (82 cilt ve 4 ek). - St.Petersburg, 1890-1907.

2. Losev K. S. Su. - L.: Gidrometeoizdat, 1989. - 272 s.

3. Suların kendi kendini temizlemesinde hidrobiyontlar ve elementlerin biyojenik göçü. - M.: MAX-Basın. 2008. 200 s. Sorumlu Üyenin Önsözü. RAS V.V. (Seri: Bilim. Eğitim. İnovasyon. Sayı 9). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. Su kalitesinin korunması ve kendi kendini temizlemesiyle ilgili bazı konularda // Su Kaynakları. 2005. v. 32. no. 3. s. 337-347.

5. Andreev V. G. Proton değişim etkileşiminin su molekülünün yapısı ve hidrojen bağının gücü üzerindeki etkisi. V. Uluslararası Konferans Materyalleri “Rusya'da Bilimin Güncel Sorunları”. - Kuznetsk 2008, cilt 3, s. 58-62.

Kızıl Gezegenden gelen verileri analiz eden bilim insanları, Phoenix'in uçmak istediği şeyi, yani ince bir toprak tabakasının altındaki su buzunu ortaya çıkardığına inanmak için her türlü nedenin bulunduğunu söylüyor. Bunun kanıtı, toprağın üst tabakası kaldırıldığında ortaya çıkan parlak malzemenin süblimleşmesidir.

Mars'taki son günler Amerikan sondası için kolay geçmedi. Araştırmacılar toprak örneklerini analiz etmeye başladı. Üstelik birçok zorluğun üstesinden gelmek zorunda kaldılar. Kısmen sıkışan soba kapısından bahsetmiştik. Ama bu sadece başlangıçtı.

Numuneler nihayet boşluğa döküldüğünde, Mars toprağının bir şekilde birbirine yapıştığı ortaya çıktı. Büyük taneler birbirine yapışıyor ve hiçbiri fırına girmek istemiyor. Gerçek şu ki, soba açıklığı bir milimetrelik deliklere sahip koruyucu bir ağ ile kaplıdır. Araştırmacılar, (ortaya çıkan gazları analiz etmek için) bu kadar küçük kum tanelerini ısıtmayı umuyorlardı.

Daha sonra toprağı “yeniden süzmenin” bir yolu icat edildi. Robotun kepçesi açık bir soba üzerinde titreşecek şekilde yapıldı, böylece Mars'taki en küçük kaya parçacıkları yavaş yavaş sobanın içine döküldü. Benzer şekilde kum örnekleri mikroskoba getirildi.

Bu arada, bilim adamları toprağın topaklanmasını, büyük granüller arasındaki boşlukları dolduran çok küçük parçacıkların, muhtemelen çimento rolü oynayan belirli bir bileşenle birlikte varlığıyla açıklıyorlar.

Mikroskop altında bir Mars kumu örneği. Ölçek çubuğu bir milimetredir (fotoğraf NASA/JPL-Caltech/Arizona Üniversitesi).

Mikroskop altında alınan bir örnek, çoğu insan saçı çapından on kat daha küçük olan yaklaşık bin ayrı parçacık ortaya çıkardı.

Araştırmacılar burada en az dört farklı mineral gördüklerini söylüyor. Örneğin, büyük siyah camsı parçacıklar ve küçük kırmızı olanlar vardır.

Uzmanlar, bu kümenin toprağın tarihini yansıttığına inanıyor; görünen o ki, volkanik kökenli orijinal parçacıkların boyutları, hava koşulları nedeniyle küçülerek daha yüksek demir konsantrasyonuna sahip taneciklere dönüştü.

Şimdi buzla ilgili. Bilim insanları haziran ayının başlarında “şüphelenmeye” başladı. Ancak ilk numunenin fırında ısıtılması, herhangi bir su buharı belirtisi ortaya çıkarmadı.

Ancak Mars araştırmacıları, robotun daha önce kazdığı Dodo-Goldilocks hendeğinin fotoğrafları sayesinde buzun varlığına dair kanıt elde ettiler (ya da daha doğrusu, ilk başta bunlar iki bitişik hendekti, bunlar daha sonra bir araya getirildi, dolayısıyla çift isim). Başlangıçta mevcut olan birkaç hafif toprak yığını daha sonraki karelerde kaybolmuştur.

Tucson'daki Arizona Üniversitesi'nden görev bilimcisi Peter Smith, "Buz olmalı" dedi. "Bu topaklar birkaç gün içinde neredeyse tamamen yok oldu, bu da bunun buz olduğunun mükemmel bir kanıtı." Daha önce parlak maddelerin tuz olduğu düşüncesi dile getiriliyordu. Ancak tuz buharlaşamaz.”

Üstte: 13 Haziran'da çekilen Dodo-Goldilocks hendeği. Bu çentiğin genişliği 22, uzunluğu ise 35 santimetredir. En büyük derinlik (çerçevenin altındaki alan) 8 santimetreye ulaşır. Aşağıda: 15 ve 18 Haziran'da (görevin 20. ve 24. solunda) çekilen görüntüler. Aydınlık alanlar küçülüyor ve açmanın sol alt köşesinde birkaç hafif malzeme tanesi kayboluyor (fotoğraflar NASA/JPL-Caltech/Arizona Üniversitesi/Texas A&M Üniversitesi tarafından çekilmiştir).

Ayrıca robotun eli, aparatın etrafında bir dizi hendek kazarken, nispeten ince bir yumuşak toprak tabakasının altındaki sert toprakla karşılaştı. Üstelik tüm açmalarda yaklaşık olarak aynı derinlikte.

Buz- kimyasal ile mineral H 2 O formülü, kristal halindeki suyu temsil eder.
Buzun kimyasal bileşimi: H - %11,2, O - %88,8. Bazen gaz halinde ve katı mekanik yabancı maddeler içerir.
Doğada buz, esas olarak 0 ila 80°C sıcaklık aralığında stabil olan ve 0°C erime noktasına sahip çeşitli kristal modifikasyonlardan biriyle temsil edilir. Buz ve amorf buzun bilinen 10 kristal modifikasyonu vardır. En çok çalışılan, doğada bulunan tek değişiklik olan 1. modifikasyonun buzudur. Buz, doğada buzun kendisi (kıtasal, yüzen, yeraltı vb.) ve ayrıca kar, don vb. şeklinde bulunur.

Ayrıca bakınız:

YAPI

Buzun kristal yapısı yapıya benzer: her H 2 0 molekülü, kendisine en yakın, ondan eşit uzaklıkta bulunan, 2.76Α'ye eşit ve düzenli bir tetrahedronun köşelerinde bulunan dört molekülle çevrilidir. Koordinasyon sayısının düşük olması nedeniyle buzun yapısı açık yapıdadır ve bu da yoğunluğunu etkiler (0,917). Buz, altıgen bir uzaysal kafese sahiptir ve suyun 0°C'de ve atmosferik basınçta dondurulmasıyla oluşur. Buzun tüm kristalin modifikasyonlarının kafesi tetrahedral bir yapıya sahiptir. Bir buz birim hücresinin parametreleri (t 0°C'de): a=0,45446 nm, c=0,73670 nm (c, bitişik ana düzlemler arasındaki mesafenin iki katıdır). Sıcaklık düştüğünde çok az değişirler. Buz kafesindeki H 2 0 molekülleri birbirine hidrojen bağlarıyla bağlanır. Hidrojen atomlarının buz kafesindeki hareketliliği, moleküllerin komşularını değiştirmesi nedeniyle oksijen atomlarının hareketliliğinden çok daha yüksektir. Buz kafesindeki moleküllerin önemli titreşim ve dönme hareketlerinin varlığında, moleküllerin uzaysal bağlantı bölgelerinden öteleme sıçramaları meydana gelir, bu da daha fazla düzeni bozar ve dislokasyonlar oluşturur. Bu, buzun geri döndürülemez deformasyonları (akış) ile bunlara neden olan gerilimler (plastisite, viskozite, akma gerilimi, sünme vb.) arasındaki ilişkiyi karakterize eden, buzdaki spesifik reolojik özelliklerin tezahürünü açıklar. Bu koşullar nedeniyle buzullar yüksek viskoziteli sıvılara benzer şekilde akar ve dolayısıyla doğal buz Dünyadaki su döngüsüne aktif olarak katılın. Buz kristallerinin boyutu nispeten büyüktür (bir milimetrenin kesirlerinden birkaç on santimetreye kadar enine boyut). Değeri birkaç büyüklük sırasına göre değişebilen viskozite katsayısının anizotropisi ile karakterize edilirler. Kristaller, metamorfizasyonlarını ve buzulların akış hızını etkileyen yüklerin etkisi altında yeniden yönlenme yeteneğine sahiptir.

ÖZELLİKLER

Buz renksizdir. Büyük kümelerde mavimsi bir renk alır. Cam parlaklığı. Şeffaf. Dekoltesi yoktur. Sertlik 1.5. Kırılgan. Optik olarak pozitif, kırılma indisi çok düşük (n = 1,310, nm = 1,309). Doğada buzun bilinen 14 modifikasyonu vardır. Doğru, altıgen sistemde kristalleşen ve buz I olarak adlandırılan tanıdık buz dışında her şey egzotik koşullar altında - çok düşük sıcaklıklarda (yaklaşık -110150 0C) ve yüksek basınçlar Bir su molekülündeki hidrojen bağlarının açıları değişerek altıgen dışında sistemler oluştuğunda meydana gelir. Bu tür koşullar uzaydakilere benzer ve Dünya'da meydana gelmez. Örneğin, –110 °C'nin altındaki sıcaklıklarda, su buharı metal bir plaka üzerinde oktahedra şeklinde ve birkaç nanometre boyutunda küpler halinde çöker; buna kübik buz denir. Sıcaklık –110 °C'nin biraz üzerindeyse ve buhar konsantrasyonu çok düşükse, plaka üzerinde son derece yoğun amorf bir buz tabakası oluşur.

MORFOLOJİ

Buz doğada çok yaygın bir mineraldir. Yer kabuğunda çeşitli buz türleri vardır: nehir, göl, deniz, yer, ateş ve buzul. Daha sıklıkla ince kristalli tanelerin toplam kümelerini oluşturur. Süblimleşme yoluyla, yani doğrudan buhar halinden ortaya çıkan kristal buz oluşumları da bilinmektedir. Bu durumlarda buz, iskelet kristalleri (kar taneleri) ve iskelet ve dendritik büyüme kümeleri (mağara buzu, kırağı, kırağı ve cam üzerindeki desenler) olarak görünür. Büyük, iyi kesilmiş kristaller bulunur, ancak çok nadirdir. N. N. Stulov, Rusya'nın kuzeydoğu kesiminde yüzeyden 55-60 m derinlikte bulunan, izometrik ve sütunlu bir görünüme sahip, en büyük kristalin uzunluğu 60 cm, tabanının çapı olan buz kristallerini tanımladı. 15 cm. Buz kristalleri üzerindeki basit formlardan sadece altıgen prizmanın (1120), altıgen çift piramidin (1121) ve pinakoidin (0001) yüzleri tespit edilmiştir.
Halk dilinde "buz sarkıtları" olarak adlandırılan buz sarkıtları herkese tanıdık geliyor. Sonbahar-kış mevsimlerinde yaklaşık 0° sıcaklık farkları ile akan ve damlayan suyun yavaş yavaş donması (kristalleşmesi) ile Dünya yüzeyinin her yerinde yetişirler. Buz mağaralarında da yaygındırlar.
Buz kümeleri, rezervuarların kenarları boyunca su-hava sınırında kristalleşen ve su birikintilerinin kenarlarını, nehir kıyılarını, gölleri, göletleri, rezervuarları vb. sınırlayan buzdan yapılmış buz örtüsü şeritleridir. su alanının geri kalanı donmuyor. Tamamen birlikte büyüdüklerinde rezervuarın yüzeyinde sürekli bir buz örtüsü oluşur.
Buz ayrıca gözenekli topraklarda lifli damarlar şeklinde paralel sütunlu agregatlar ve yüzeylerinde buz antolitleri oluşturur.

KÖKEN

Buz, çoğunlukla hava sıcaklığı düştüğünde su havzalarında oluşur. Aynı zamanda su yüzeyinde buz iğnelerinden oluşan bir buz lapası belirir. Altıncı dereceden simetri eksenleri kabuğun yüzeyine dik olarak yerleştirilen, aşağıdan uzun buz kristalleri büyür. Farklı oluşum koşullarında buz kristalleri arasındaki ilişkiler Şekil 2'de gösterilmektedir. Buz, nemin olduğu ve sıcaklığın 0° C'nin altına düştüğü her yerde yaygındır. Bazı bölgelerde, yer buzu yalnızca sığ bir derinliğe kadar erir ve bu derinin altında permafrost başlar. Bunlar sözde permafrost alanlarıdır; yer kabuğunun üst katmanlarında permafrost dağılımı olan bölgelerde sözde yeraltı buzu Bunların arasında modern ve fosil yer altı buzları ayırt edilir. Dünyanın toplam kara alanının en az %10'u buzullarla kaplıdır; bunları oluşturan yekpare buz kayasına buzul buzu denir. Buzul buzu, öncelikle karın sıkışması ve dönüşmesi sonucu birikmesiyle oluşur. Buz tabakası Grönland'ın yaklaşık %75'ini ve Antarktika'nın neredeyse tamamını kapsıyor; Buzulların en büyük kalınlığı (4330 m) Byrd istasyonunun (Antarktika) yakınında bulunmaktadır. Grönland'ın merkezinde buz kalınlığı 3200 m'ye ulaşıyor.
Buz birikintileri iyi bilinmektedir. Kışların soğuk ve uzun geçtiği bölgelerde kısa yaz Yüksek dağlık bölgelerde olduğu gibi sarkıt ve dikitli buz mağaraları da oluşur; bunların arasında en ilginçleri Uralların Perm bölgesindeki Kungurskaya ve Slovakya'daki Dobshine mağarasıdır.
Deniz suyu donduğunda deniz buzu oluşur. Karakteristik özellikler deniz buzu yoğunluk aralığını 0,85 ile 0,94 g/cm3 arasında belirleyen tuzluluk ve gözenekliliktir. Bu kadar düşük yoğunluk nedeniyle buz kütleleri, kalınlıklarının 1/7-1/10'u kadar su yüzeyinin üzerine çıkar. Deniz buzu -2,3°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda erimeye başlar; tatlı su buzuna göre daha elastiktir ve parçalara ayrılması daha zordur.

BAŞVURU

1980'lerin sonlarında Argonne laboratuvarı, buz birikmesine neden olmadan, birbirine yapışmadan veya soğutma sistemlerini tıkamadan çeşitli çaplardaki borulardan serbestçe akabilen buz bulamacı yapmak için bir teknoloji geliştirdi. Tuzlu su süspansiyonu çok sayıda çok küçük yuvarlak şekilli buz kristallerinden oluşuyordu. Bu sayede suyun hareketliliği korunur ve aynı zamanda termal mühendislik açısından basit olandan 5-7 kat daha etkili olan buzu temsil eder. soğuk su Bina soğutma sistemlerinde. Ayrıca bu tür karışımlar tıp açısından da ümit vericidir. Hayvanlar üzerinde yapılan deneyler, buz karışımındaki mikrokristallerin oldukça küçük kan damarlarına mükemmel bir şekilde geçtiğini ve hücrelere zarar vermediğini göstermiştir. "Buzlu Kan" kurbanın kurtarılabileceği süreyi uzatır. Diyelim ki kalp durması durumunda bu süre ihtiyatlı tahminlere göre 10-15 dakikadan 30-45 dakikaya kadar uzuyor.
Buzun yapısal bir malzeme olarak kullanımı kutup bölgelerinde konutların - igloların inşası için yaygındır. Buz, D. Pike tarafından önerilen ve dünyanın en büyük uçak gemisinin yapılmasının önerildiği Pikerit malzemesinin bir parçasıdır.

Buz - H 2 O

SINIFLANDIRMA