Se pare că poate fi mai comun decât gheața? În partea centrală a Eurasiei, unde iarnă durează câteva luni, în nord, unde iarna durează cea mai mare parte a anului, iar în regiunile montane de sud zăpada și gheața sunt componente obișnuite ale peisajului.
Între timp, procesul de formare a gheții este neobișnuit. Să vedem, de exemplu, modul în care volumul de apă se schimbă atunci când trece dintr-o stare lichidă într-o stare solidă, adică când îngheață. Această schimbare nu se întâmplă în același mod ca și în alte substanțe cunoscute. Toate acestea, cu excepția bismutului și galiului, sunt comprimate, reducând volumul în timp ce se răcește. Când se solidifică, volumul lor este semnificativ redus în comparație cu aceeași masă a topiturii.
Când apa îngheață, totul se întâmplă din contră - densitatea gheții scade, iar volumul crește cu 10% în comparație cu volumul ocupat de aceeași masă de apă.
Cu mult timp în urmă, oamenii știau această proprietate a gheții. Nu au putut explica, totuși, au reușit să o folosească cu succes. Structurile puternice din nordul Europei au fost ridicate din monolit de piatră, cântărind sute de kilograme. Pentru a face astfel de blocuri, în pietre au pătruns caneluri relativ superficiale sau crăpături adecvate selectate. Înainte de apariția frigului de iarnă, au fost inundate cu apă, iar gheața formată a servit drept exploziv. Atât de răbdător, de la an la an, oamenii au fracturat cele mai puternice roci, au primit materiale de construcție, folosind extinderea apei în timpul înghețării. Acum, știința poate explica motivul acestui fenomen. Așa cum se poate vedea din fig. 1,8, schimbarea volumului de apă cu o scădere a temperaturii este specifică. În primul rând, apa se comportă ca multe alte lichide: se compactează treptat, se reduce volumul. Se observă până la 4 ° C (mai precis - până la 3,98 ° C). La această temperatură, se pare că există o criză. Răcirea ulterioară nu scade, dar crește treptat volumul. Netezimea este întreruptă brusc la 0 ° C, curba devine dreaptă, volumul crește brusc cu aproape 10%. Apa se transformă în gheață.
Evident, la 3.98 ° zgomotul stelar în formarea asociaților începe să slăbească atât de mult încât devine posibilă o anumită reorganizare structurală a apei în schele de gheață. Moleculele se aliniază reciproc, în locurile în care se dezvoltă o structură hexagonală caracter-pentru-gheață1.
Aceste procese în apă lichidă par să pregătească o rearanjare structurală completă și la 0 ° C vine: apa curgătoare devine solidă de gheață cristalină. Fiecare moleculă are posibilitatea de a combina legăturile de hidrogen cu patru
Mia învecinată. Prin urmare, în faza de gheață, apa formează o structură deschisă cu "canale" între grupurile fixe de molecule de apă.
Probabil că o altă particularitate structurală a apei este asociată, de asemenea, cu reorganizarea structurală: un salt ascuțit în capacitatea de căldură în timpul tranziției de fază "apă-gheață". Apa la 0 ° C are o căldură specifică de 1.009. Căldura specifică a apei transformată în gheață la aceeași temperatură este de jumătate.
Structura hexagonală a cristalului este periodicitatea strictă a repetării spațiale a structurii hexagonale, la punctele nodale ale căror atomi, ioni sau molecule sunt situate.
Datorită particularității tranziției structurale a gheții-apă, în intervalul 3.98. 0 ° C, corpurile naturale de apă de adâncime suficientă, de obicei, nu îngheață până la fund. Odată cu apariția frigului de iarnă, straturile superioare ale apei, răcite la aproximativ + 4 ° C și atingând densitatea maximă, cad la fundul apei. Aceste straturi transportă oxigen la adâncimi și distribuie uniform impuritățile nutritive. În locul lor, masele mai calde de apă se ridică la suprafață, devin mai densă, se răcesc la contactul cu aerul din apropierea suprafeței și, după răcirea la + 4 ° C, la rândul său, merge mai adânc. Intercalarea continuă până când circulația este epuizată, iar rezervorul este acoperit de un strat plutitor de gheață. Gheața protejează în mod credibil adâncimile de îngheț continuu - conductivitatea termică este mult mai mică decât cea a apei.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: