Меню

Почему вода замерзает неравномерно

Почему вода замерзает?

Вода является не только одним из самых необходимых, но и самых удивительных явлений на нашей планете.

Известно, что фактически все вещества, имеющие природное или искусственное происхождение способны находиться в разных агрегатных состояниях и менять их в зависимости от условий окружающей среды. И хотя ученые знают более десятка фазовых состояний, некоторые из которых можно получить только в пределах лаборатории, в природе чаще всего встречается только три подобных состояния: жидкое, твердое и газообразное. Вода может пребывать во всех трех этих состояниях, переходя из одного в другое в естественных условиях.

Почему вода замерзает

Вода, находящаяся в жидком состоянии имеет слабо связанные молекулы, которые пребывают в постоянном движении и пытаются сгруппироваться в структуру, но не могут сделать этого из-за тепла. В таком виде вода может принимать абсолютно любую форму, но не в состоянии самостоятельно ее удерживать. При нагревании молекулы начинают двигаться намного быстрее, они отдаляются друг от друга, а когда постепенно вода переходит в газообразное состояние, то есть превращается в водяной пар, связи между молекулами окончательно рвутся. При воздействии же на воду низких температур движение молекул сильно замедляется, молекулярные связи становятся очень прочными и молекулы, которым больше не мешает воздействие тепла, упорядочиваются в кристаллическую структуру, имеющую шестигранную форму. Все мы видели подобные шестигранники, выпадающие на землю в виде снежинок. Процесс превращения воды в лед называется кристаллизацией или застыванием. В твердом состоянии вода надолго может сохранять любую принятую ею форму.

Процесс кристаллизации воды начинается при температуре 0 градусов по шкале Цельсия, имеющей 100 единиц. Данная измерительная система используется во многих странах Европы и в СНГ. В Америке же температуру измеряют при помощи шкалы Фаренгейта, которая обладает 180 делениями. По ней вода переходит из жидкого состояния в твердое при 32 градусах.

Однако вода не всегда замерзает при этих температурах, так очень чистую воду можно переохладить до температуры — 40 °С и она не замерзнет. Дело в том, что в очень чистой воде нет примесей, служащих основанием для построения кристаллической структуры. Примесями, к которым крепятся молекулы, могут выступать частички пыли, растворенные соли и т.д.

Особенностью воды является тот факт, что в то время как при замерзании другие вещества сжимаются, она, преобразовавшись в лед, напротив, расширяется. Происходит это потому что, когда вода переходит из жидкого состояния в твердое, расстояние между ее молекулами немного увеличивается. И поскольку лед имеет меньшую плотность, чем вода, он плавает на ее поверхности.

Говоря о замерзании воды, нельзя не упомянуть и тот интересный факт, что горячая вода застывает быстрее холодной, как бы парадоксально это не звучало. Данное явление было известно еще во времена Аристотеля, но ни знаменитому философу, ни его последователям так и не удалось разгадать эту тайну и о феномене забыли на долгие годы. Вновь о нем заговорили лишь в 1963 году, когда школьник из Танзании Эрасто Мпемба обратил внимание, что при приготовлении мороженого быстрее застывает лакомство сделанное из подогретого молока. Мальчик рассказал об этом своему учителю физики, но тот поднял его на смех. Лишь в 1969 году познакомившись с профессором физики Деннисом Осборном, юноша он смог найти подтверждение своей догадки, после совместно проведенных экспериментов. С тех пор выдвигалось много гипотез относительно этого феномена, например, что горячая вода замерзает быстрее за счет своего быстрого испарения, которое приводит к уменьшению объема воды и, как следствие, более быстрому застыванию. Но ни одна из них так и не смогла объяснить природу данного явления.

Автор: Анна Виннер
Дата публикации — 17.09.12.
Перепечатка без активной ссылки запрещена

Вы можете приложить к своему отзыву картинки.

Источник

Почему вода в бутылке замерзает неравномерно?

Вода в бутылке может замерзнуть неравномерно по разным причинам.

Первая причина — это неравномерное воздействие температуры, с одного бока, например, на бутылку попадали прямые солнечные лучи, следовательно, происходил больший нагрев, температура воздействия была выше, чем с другой стороны, которая находилась в тени.

Также влиять на степень замерзания воды может состав этой воды, была ли она дистиллированной или просто из-под крана, насколько она чиста и как много в ней различных примесей.

Читайте также:  Через сколько укропная вода новорожденному подействует

Именно примеси замерзают в центре бутылки, поэтому, при рекомендациях о применении талой воды, размораживают ее не до конца, центральную часть с примесями выбрасывают.

Тут несколько непонятно, где именно замерзала вода. Если в холодильной камере, то ничего удивительного нет — с мест соприкосновения бутылки с холодом, замерзать она будет быстрее. Как лежала (на боку), так и начала замерзать, с основания.

Если же бутылка лежала (на боку), например, на деревянном столе на улице, то по ее характерным особенностям замерзания можно сказать, какая именно вода была в бутылке. Почему? Все просто — холодная вода начнет процесс превращения в лед начиная сверху по направлению книзу, а горячая, наоборот, будет замерзать именно снизу к верху (оно и понятно — вверху вода будет иметь все еще большую температуру, слишком высокую, чтобы замерзнуть).

Усилить тонизирующие свойства чая можно стоит заменить сахар на мед.

А чтобы не снизить эти же свойства- не надо добавлять молоко. Молоко снижает тонизирующий эффект.

Чай расщепляет жир- мед с зеленым чаем просто прекрасное для этого сочетание, только не стоит мед класть в очень горячий чай и разумеется это должна быть ложка меда- не надо перебарщивать, а лимон- это будет вдвойне замечательно.

Зеленый чай и лимон отличное средство не только для похудения, но и для улучшения состояния кожи.

Бодрящие свойства чая усилит одновременный прием с ним кусочка горького шоколада.

А вот чай и имбирь- отличное отпугивающее простуды средство.

У моей мамы в одно время от сильных стрессов начался псориаз, так она сначала пролежала в больнице две недели на курсе лечения, а после больницы еще пол года по назначению врача, пила отвар душицы сутками, через пару месяцев выздоровела совсем.. Через пару лет немного снова высыпало на теле, она пропила несколько месяцев душицы..

А так я еще сама по детству помню, ни одна простуда не проходила, без питья настоя из душицы..)) Самый главный лекарь..

Чабрец — это лекарство от всех болезней. Микстура от кашля Пектусин» — это экстракт чабреца. Чабрец устраняет бессоницу, утомляемость, проясняет мышление и память. Им лечат болезни органов дыхания, простуды, туберкулёз, неврозы, гипертонию, им выводят кишечных паразитов. Препарты с чабрецом благотворно влияют на половую функцию у мужчин. Чабрец отлично укрепляет иммунитет. Его используют как в свежем виде, так и в качестве приправы. Эфирное масло чабреца снимает острое желание закурить (1 капля накусочке сахара). Но чабрец противопоказан беременным, с осторожностью нужно применять и людям с больными почками, печенью, щитовидкой.

В укропе очень много эфирных масел и своим пряным ароматом он возбуждает аппетит, тем самым помогая более качественно перерабатывать пищу. В нём много витаминов (С, РР, B1, B2, каротин, соли кальция, калия, железа) и клетчатки, способной чистить кишечник. У него очень много полезных свойств: бактерицидное, мочегонное, отхаркивающее, слабительное, седативное (успокаивающее).

А ещё он является афродизиаком. У народов Кавказа принято употреблять в пищу много зелени, в том числе и укропа. Он способствует хорошей потенции у мужчин.

Миндаль — это кладезь витаминов, минералов, азотистых веществ.

Если употреблять ежедневно до 10 орешков, то можно избежать развития злокачественных новообразований, онкологических болезней. Миндаль уникальный орех. Он способен улучшить состояние волос, кожи, зубов (поэтому масло миндаля широко применяется в косметологии). Кроме того, в миндале содержится большое количество магния, фосфора, кальция, калия. Эти чудесные минералы улучшают работу сердечно — сосудистой системы и нормализуют давление. Миндаль улучшает работу ЖКТ, способствует улучшению обмена веществ и участвует в построении клеток нашего организма.

Источник

Почему вода расширяется при замерзании?

Когда вода замерзает, ее молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру, тем самым приобретая определенную форму. Эта кристаллическая структура менее плотная, и поскольку между отдельными молекулами в структуре есть промежутки, общий объем увеличивается, и вода «расширяется».

С беглого взгляда фраза «вода расширяется, когда она замерзает» может не иметь смысла, потому что в жидкой форме вода не имеет определенной формы или очертаний и поэтому, кажется, занимает больше места. Кроме того, когда вода замерзает, она принимает четко определенную форму, которая кажется совершенно противоположной «расширению».

Читайте также:  Cu2o реакция с водой

Действительно ли вода расширяется при замерзании?

Да, вода расширяется при замерзании. Обратите внимание, что слово «расширяется» в этом предложении означает увеличение объема. Поэтому технически правильно было бы сказать так: объем воды увеличивается при замерзании.

Это утверждение является точным, и вы можете проверить его правомерность с помощью простого эксперимента: если вы снизите температуру воды, вы заметите, что объем воды уменьшается, поскольку она становится все более и более «нетронутой».

Вы можете обратиться к следующей диаграмме, чтобы представить эту зависимость графически:

Обратите внимание, что объем воды начинает увеличиваться при понижении температуры ниже 4 градусов Цельсия.

Теперь давайте поговорим о том, почему увеличивается объем воды или почему она расширяется, когда замерзает и достигает твердой формы.

Почему объем воды увеличивается, когда она замерзает?

Это явление связано с химическим составом воды. Видите ли, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Расположение этих атомов совершенно уникально, что придает воде некоторые особые свойства, такие как высокая теплоемкость воды, поверхностное натяжение, адгезия и когезия.

Является ли вода полярной или неполярной?

Химическая структура молекулы воды.

Такое расположение молекулы воды создает положительно заряженную сторону возле атомов водорода и отрицательно заряженную сторону возле атома кислорода.

Когда две молекулы воды сближаются, положительная сторона одной молекулы цепляется за отрицательную сторону другой молекулы. Когда это происходит в больших масштабах (т.е. с миллионами молекул воды), получается уникальная структура, которая объясняет некоторые химические свойства воды.

В жидком состоянии молекулы воды могут свободно перемещаться, образуя и разрывая водородные связи, что объясняет неправильную форму воды (или любой другой жидкости, если на то пошло). Некоторые молекулы воды часто «уложены» друг на друга, что объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом.

Расположение молекул воды в жидком состоянии.

Однако по мере снижения температуры и охлаждения воды межмолекулярные силы увеличиваются, свобода движения молекул воды уменьшается, и они становятся все менее энергичными (с понижением температуры).

Когда вода достигает точки замерзания, движение ее молекул становится незначительным, и они приобретают более определенную форму, располагаясь в виде шестигранных решеток.

Ниже приведен упрощенный вариант расположения молекул воды в кристаллической форме во льду:

Расположение молекул воды в твердой форме.

Это кристаллическое расположение молекул воды менее плотное, поскольку оно не позволяет молекулам скапливаться (как это происходит в жидкой форме) из-за более сильных межмолекулярных сил.

Такое расстояние между молекулами и их фиксация в таком положении увеличивает объем воды, поэтому говорят, что вода расширяется при замерзании.

Почему лед плавает по воде

Вода расширяется, когда становится льдом, и, поскольку объем обратно пропорционален плотности вещества, лед менее плотен, чем вода. По этой причине лед, вещество, которое кажется более тяжелым, чем его жидкая форма, плавает на воде.

Если бы вода не расширялась при замерзании, лед был бы плотнее воды. Подумайте о влиянии на экосистему планеты! Лед на поверхности озер, морей и океанов утонет, и эти водоемы будут постепенно заполняться снизу вверх. С замерзшими озерами и океанами на Земле не было бы водной жизни.

С этой точки зрения очень хорошо, что вода расширяется в твердой форме!

Источник

Правда или миф: очистка воды заморозкой

Земля и вода

Земля и вода

Каждый день мы принимаем душ, начинаем утро со стакана воды или сваренного на ней кофе: вода стала настолько привычной частью наших будней, что мы зачастую воспринимаем ее как должное. А ведь Земля — единственная планета Солнечной системы, где есть вода. Ученые до сих пор пытаются, и по-прежнему тщетно, найти признаки наличия этого «эликсира жизни» на других планетах, но, похоже, куш сорвали только мы.

Кстати, то, что мы пьем — это не чистый гидроксид водорода, а, так сказать, «компот» из различных химических элементов. Например, водопроводная вода не может не содержать хлора — именно он убивает бактерии и делает ее безопасной. Еще там в той или иной концентрации присутствуют соли жесткости, их избыток провоцирует образование надоедливой накипи.

Читайте также:  Как правило пить воду с лимоном

Каждый день мы принимаем душ, начинаем утро со стакана воды или сваренного на ней кофе: вода стала настолько привычной частью наших будней, что мы зачастую воспринимаем ее как должное. А ведь Земля — единственная планета Солнечной системы, где есть вода. Ученые до сих пор пытаются, и по-прежнему тщетно, найти признаки наличия этого «эликсира жизни» на других планетах, но, похоже, куш сорвали только мы.

Кстати, то, что мы пьем — это не чистый гидроксид водорода, а, так сказать, «компот» из различных химических элементов. Например, водопроводная вода не может не содержать хлора — именно он убивает бактерии и делает ее безопасной. Еще там в той или иной концентрации присутствуют соли жесткости, их избыток провоцирует образование надоедливой накипи.

Как происходит кристаллизация?

Как происходит кристаллизация?

Всем нам приходилось замораживать воду — вспомните кубики льда в морозилке, — но мало кто наблюдал за процессом. Агрегатное состояние воды меняется постепенно и неравномерно: при охлаждении сначала образуется корка льда на поверхности, и только потом замерзают слои ниже. Почему так происходит?

  • В жидком состоянии молекулы воды обладают энергией, которая преобразуется в тепло. С поверхности оно уходит быстрее, поэтому появляется ледяная корка.
  • У примесей, содержащихся в водопроводной воде, другая структура, в кристаллическую решетку H2O они встраиваются неохотно — поэтому ледяную корку формируют преимущественно молекулы воды. Примеси же «убегают» в жидкие слои пониже, группируясь ближе к центру. Но в дальнейшем температура возьмет свое, и они все равно образуют единое целое с кристаллами льда.

Всем нам приходилось замораживать воду — вспомните кубики льда в морозилке, — но мало кто наблюдал за процессом. Агрегатное состояние воды меняется постепенно и неравномерно: при охлаждении сначала образуется корка льда на поверхности, и только потом замерзают слои ниже. Почему так происходит?

  • В жидком состоянии молекулы воды обладают энергией, которая преобразуется в тепло. С поверхности оно уходит быстрее, поэтому появляется ледяная корка.
  • У примесей, содержащихся в водопроводной воде, другая структура, в кристаллическую решетку H2O они встраиваются неохотно — поэтому ледяную корку формируют преимущественно молекулы воды. Примеси же «убегают» в жидкие слои пониже, группируясь ближе к центру. Но в дальнейшем температура возьмет свое, и они все равно образуют единое целое с кристаллами льда.

Сказка о потерянном времени

Сказка о потерянном времени

Озадачиться вымораживанием воды, при желании, можно. Определенная логика и схема процесса присутствуют: все основано на том, что температура замерзания солей ниже (а температура кипения — значительно выше), чем у воды. На поверхности при охлаждении остается практически деминерализованная вода, а все более стабильные соединения — то есть минеральные примеси и загрязнители — уходят в толщу.

Но чтобы таким образом очищать воду, придется постоянно снимать образовавшийся слой льда — чем он тоньше, тем лучше будет результат. Оставшийся раствор придется выливать, это концентрат примесей. И даже небольшой снятый слой придется отдельно «домораживать», чтобы уничтожить простейших и паразитов — в этом смысле все решает фактор времени.

Кстати, о нем. Очищать воду таким способом — не только неэффективно, но и энергозатратно. Времени уйдет много, воды получится мало, и никаких свидетельств в пользу ее безопасности.

Озадачиться вымораживанием воды, при желании, можно. Определенная логика и схема процесса присутствуют: все основано на том, что температура замерзания солей ниже (а температура кипения — значительно выше), чем у воды. На поверхности при охлаждении остается практически деминерализованная вода, а все более стабильные соединения — то есть минеральные примеси и загрязнители — уходят в толщу.

Но чтобы таким образом очищать воду, придется постоянно снимать образовавшийся слой льда — чем он тоньше, тем лучше будет результат. Оставшийся раствор придется выливать, это концентрат примесей. И даже небольшой снятый слой придется отдельно «домораживать», чтобы уничтожить простейших и паразитов — в этом смысле все решает фактор времени.

Кстати, о нем. Очищать воду таким способом — не только неэффективно, но и энергозатратно. Времени уйдет много, воды получится мало, и никаких свидетельств в пользу ее безопасности.

Источник

Adblock
detector