Veden laajenemisvoima sen jäätyessä. Suuri öljyn ja kaasun tietosanakirja

Vesi on planeettamme yleisin ja salaperäisin aine. Sillä on yksinkertaisia ​​ominaisuuksia, jotka tunnetaan muinaisista ajoista lähtien. Näiden ominaisuuksien ansiosta sitä kutsutaan "elämän perustaksi". Joten mikä on näiden ominaisuuksien "ihanuus"? Selvitetään se.

Juoksevuus. Kaikkien nesteiden, mukaan lukien veden, pääominaisuus. Ulkoisten voimien vaikutuksesta se pystyy ottamaan minkä tahansa aluksen muodon. Ja tämä varmistaa sen kaikkialla olevan saatavuuden. Vesi virtaa akvedukteissa muodostaen järviä, jokia ja meriä. Ja mikä tärkeintä, voit aina ottaa sen mukaasi missä tahansa kätevässä pakkauksessa - pienestä pullosta valtavaan säiliöön.

lämpötilaominaisuudet. Lämmin vesi on kevyempää kuin kylmä vesi ja nousee aina. Siksi voimme keittää keittoa lämmittämällä pannua vain alhaalta, emme kaikilta puolilta kerralla. Tämän ilmiön, jota kutsutaan "konvektioksi", ansiosta useimmat maanpäällisten vesistöjen asukkaista asuvat lähempänä pintaa.

Mutta tärkein veden lämpöominaisuuksista on sen korkea lämpökapasiteetti - 10 kertaa suurempi kuin raudalla. Tämä tarkoittaa, että sen lämmittämiseen tarvitaan suuri määrä energiaa, mutta saman verran energiaa vapautuu sen jäähtyessä. Tähän periaatteeseen perustuvat kotimme lämmitysjärjestelmät - ja teollisuudessa käytettävät jäähdytysjärjestelmät.

Lisäksi meret ja valtameret toimivat maapallon lämpötilan säätelijänä, joka pehmentää vuodenaikojen lämpötilan vaihteluita, imee lämpöä kesällä ja vapauttaa sitä talvella. Ja lämpökapasiteetin ja konvektion yhdistelmällä voit jopa lämmittää koko mantereen! Puhumme "Euroopan pääakusta", Golfvirran lämpimästä virrasta. Atlantin pintaa pitkin liikkuvat jättiläismäiset lämpimän veden virrat tarjoavat miellyttävän lämpötilan sen rannikolla, mikä ei ole tyypillistä näille leveysasteille.

Jäätymistä. Veden jäätymispiste on ehdollisesti 0 astetta, mutta itse asiassa tämä parametri riippuu useista tekijöistä: ilmanpaineesta, säiliöstä, johon vesi asetetaan, ja epäpuhtauksien läsnäolosta siinä.

Vesi on ainutlaatuinen siinä, että toisin kuin muut aineet, se laajenee jäätyessään. Ankarilla talvillamme tätä voidaan ehkä kutsua negatiiviseksi ominaisuudeksi. Jäätyessään ja tilavuudeltaan lisääntyvä vesi (tai pikemminkin jo jää) yksinkertaisesti repii metalliputket.

Joten kun vesi siirtyy kiinteään tilaan, sen tilavuus kasvaa, mutta muuttuu vähemmän tiheäksi. Siksi jää on aina vettä kevyempää ja sijaitsee sen pinnalla. Lisäksi se johtaa huonosti lämpöä: jopa kylmimmällä talvella elämä säilyy planeetan säiliöissä. Loppujen lopuksi, mitä paksumpi jää "tyyny", sitä lämpimämpi vesi sen alla. Tämän ominaisuuden ansiosta jotkut kansat rakentavat edelleen niin kutsuttuja "jäätiköitä" - kellareita tai luolia, jotka on vuorattu jäällä, joka ei sula edes kesällä ja mahdollistaa ruoan säilytyksen erittäin pitkään.

Jotkut tutkijat ovat jopa ehdottaneet jään käyttöä ilmaston lämpenemisen torjuntaan. Idean ydin on tämä - erityinen alus ottaa hinauksessaan jossain lähellä Etelämannerta ajautuvaa jäävuorta. Ja sitten vetää hänet lämpimiin ilmastoihin, joissa ihmiset kärsivät kuumuudesta. Jäävuori sulaa ja jäähdyttää koko rannikkoaluetta. Sellainen on "Gulf Stream päinvastoin", vain ihmisen luoma.

Kiehuva. Siirrytään kylmästä jäästä kuumaan höyryyn. Me kaikki tiedämme, että vesi kiehuu 100 celsiusasteessa. Mutta tämä tapahtuu vain normaalin ilman koostumuksen ja ilmanpaineen olosuhteissa. Mutta Everestin huipulla, missä paine on alhaisempi ja ilma on harvinainen, vedenkeittimesi kiehuu jo 68 asteessa! Kiehuva vesi auttaa tappamaan haitallisia mikro-organismeja. Lisäksi höyrytetyt ruoat ovat paljon terveellisempiä kuin paistetut.

Lisäksi vesihöyryä voidaan kutsua todelliseksi sivilisaation moottoriksi. Höyrykoneiden aikakaudesta ei ole kulunut edes 100 vuotta, ja monet ihmiset kutsuvat edelleen virheellisesti rautatievetureita (jotka toimivat nykyään pääasiassa sähköllä) "höyryvetureiksi".

Muuten, sähköstä. Ilman höyryä se olisi silti harvinainen ja kallis uteliaisuus. Loppujen lopuksi useimpien voimalaitosten toimintaperiaate perustuu roottorin pyörimiseen kuuman höyryn paineessa. Nykyaikaiset ydinvoimalaitokset eroavat vanhoista hiili- tai öljylaitoksista vain veden lämmityksen periaatteessa. Jopa innovatiivinen ja turvallinen aurinkoenergia käyttää höyryä: suuret peilit, kuten suurennuslasi, keskittävät auringonsäteet vesisäiliöön ja muuttavat sen sähköturbiinien höyryksi.

Liukeneminen. Toinen tärkeä veden ominaisuus, jota ilman ei vain tiede ja teollisuus, vaan itse elämä olisi mahdotonta! Mitä yhteistä veriplasmalla on mielestäsi suosikkijuoman kanssa? Vastaus on yksinkertainen: sooda on erilaisten suolojen, mineraalien ja kaasujen vesiliuos. Plasma koostuu 90 % vedestä sekä proteiineista ja muista aineista. Ja jokainen elävän organismin solu saa tarvitsemansa aineet, myös vesiliuoksen muodossa.

Vesi on yksinkertaisin, turvallisin, mutta kuitenkin luotettavin luonnollinen liuotin. Sen liikkuvien molekyylien välillä melkein mikä tahansa aine voi "ryömii" - nesteistä metalleihin. Tämä upea ominaisuus on huomattu ihmiskunnan aamusta lähtien. Muinaiset taiteilijat liuottivat luonnollisia väriaineita veteen maalatakseen luolan seiniä. Sitten viestikapula otti haltuunsa keskiaikaiset alkemistit, liuottamalla erilaisia ​​aineita veteen toivoen saavansa "viisasten kiven", joka muuttaa minkä tahansa materiaalin kullaksi. Ja nyt modernit kemistit käyttävät tätä ominaisuutta menestyksekkäästi.

Pintajännitys. Useimmat ihmiset, kun he kuulevat veden pintajännityksestä, ajattelevat vain vesikulkijahyönteisiä, jotka liukuvat lammen tai lätäkön pintaa pitkin. Ja sillä välin ilman tätä veden ominaisuutta on mahdotonta edes pestä käsiä! Hänen ansiostaan ​​muodostuu saippuavaahto. Ja käsien kuivaaminen pyyhkeellä on myös vaikeaa ilman sitä. Onhan kaikissa imukykyisissä materiaaleissa (ei väliä onko kyseessä paperipyyhe vai mikrokuituliina) mikroskooppiset huokoset, joihin pintajännityksen vuoksi imeytyy kosteus. Samasta syystä vesi ryntää hienoimpien kapillaarien läpi tunkeutuen kasvien juuriin. Ja kuivien rakennusseosten valmistus on myös mahdollista lisätyn veden pintajännityksen ansiosta.

Vesimolekyylit houkuttelevat aktiivisesti toisiaan, minkä seurauksena sen pinta tietyllä tilavuudella on minimaalinen. Siksi minkä tahansa nesteen luonnollinen muoto on pallo. Tämä voidaan helposti varmistaa olemalla nollapainossa. Vaikka tällaiseen kokeeseen ei tarvitse lentää avaruuteen, ruiskuta ruiskulla vettä lasiin kasviöljyä ja katso kuinka se kerääntyy palloiksi.

• >

  Epäilen, että johtuen siitä, että jää on kevyempää kuin jäätynyt vesi, ensimmäiset jääkiteet kelluvat ylös, yhdistyvät toisiinsa ja jäätyminen tapahtuu nopeammin yläosassa.

  On syytä huomata, että toisaalta on olemassa konvektio, joka toimii juuri päinvastoin nostaen lämpimämpää vettä huipulle ja estämällä siellä jään muodostumista. Minusta näyttää kuitenkin siltä, ​​että hitaalla tasaisella jäädytyksellä tämä vaikutus tasoittuu.

• Kuinka juottaa TÄYSI vesipurkki?

  Olen samaa mieltä. Täydellinen juottaminen ei toimi täällä. Joten kiinni juotetta päälle, kunhan vesi ei valu ulos. Muuten, juotospaikalla vesihöyryä muodostuu todella, kun sitä kuumennetaan juotosraudalla.

  On selvää, että veden tilavuus palautuu alkuperäiseen. Kuitenkin, mistä syystä - oletetaan, että pohja ei painu sisään (sitä on tullut hyvin holvattu), vaan tölkin sivuseinä.

  Jos purkki olisi täysin hermeettinen, niin kyllä, sivuseinä painuisi sisään. Mutta silti ilmaa pääsee sisään. Siksi sulatuksen jälkeen käy ilmi, että ilmaa ilmestyy ylhäältä, jäätymisen aikana pohjaa puristetaan vielä enemmän ja niin edelleen, kunnes se heitetään kokonaan ulos.

  P.S. Tänään sulatin purkin ja laitoin sen toiseen pakastukseen. Katsotaan mitä tästä tulee...

• 1. Yritin juottaa se ei toimi! Pystyin hauduttamaan vain puoliautomaattisella laitteella (sähköhitsaus) jäädyin, sulatin pohjan en sekaantunut luulin ilman takia, otin toisen purkin juotettuna pipkan kamerasta tarkistin ilmalla 2 atm ei vuotoja täytetty vedellä ei ilmaa! jäätyi sulanut sivut melkein eivät vetäytyneet tarkastettu tunnin kuluttua oli ylipaine ja minusta näyttää siltä, ​​että kun vesi jäätyy ja sulatetaan, siihen liuennut ilma vapautuu, ja siksi sivut eivät vedä sisään
  2, vesi kiteytyy ylhäältä (joki talvella, tynnyri vettä) jää on kevyempää kuin vesi, mielestäni kylmän johtavuus.
• purkki on sama kuin sinun maidon alta, kaikki tapahtui samalla tavalla kun jännite putosi hieman sulatuksen jälkeen, se sulasi huoneenlämmössä, minusta tuntuu, että kannattaa ottaa huomioon veden lämpötila minun tapauksessani se on 7 astetta, ja huoneen lämpötila 25 astetta myös todennäköisesti vaikuttaa. nyt katson mitä tapahtuu, jos purkit laitetaan kyljelleen niin, että sauma on ylhäällä ja sauma pohjassa!
• > 1. Miksi jäätyvä vesi puristaa pohjakannen, eikä käytännössä vaikuta yläkanteen?
  Uskon, että pakastusprosessi ei sujunut tasaisesti, koska purkki oli muovisäiliössä. Purkin yläosa alkoi jäätyä ensin, koska se oli lähempänä kylmää, kun taas alaosa sijaitsi muovin seinämien ja kaivon välissä. tölkkien ilma oli hieman lämpimämpi kuin ylhäältä. Lisäksi jäätyminen tölkin yläosan sisällä antoi sille lisävoimaa, mutta jääksi muuttuessaan vesi laajeni ja painoi nestettä kaivon alaosassa. pankit.
• > 1. Miksi jäätyvä vesi puristaa pohjakannen, eikä käytännössä vaikuta yläkanteen?

  1. Jää muodostuu ylhäältä. tämä johtuu siitä, että jäähdytys (eikä jäädytysvesi, kuten kirjoittaja kirjoittaa) nousee huipulle johtuen siitä, että jäähdytettäessä (4 astetta nollaan) tiheys pienenee.
  2. jäähtyy (eikä jäädytä vettä, kuten kirjoittaja kirjoittaa) tilavuuden kasvun vuoksi se ei enää paina kantta, vaan jää "kiekkoon", joka jakaa voiman tasaisesti koko pinta-alalle. kansi. kannen "heikoimpaan" kohtaan (keskeltä katsottuna) kohdistuu sama paine kuin "vahvimpiin" osiin (lähellä sivuseiniä). seurauksena jäähdytysveden synnyttämä voima sammuu kannen "vahva" osalla. alaosassa ei ole jäätä, vesi painaa "vahvoja" osia, ne eivät taipu, kokonaispaine siirtyy "heikoille" osiin, jolloin "vahvat" eivät imeydy (koska voima välittyy läpi vettä kaikkiin suuntiin). jotain sellaista.

• Tov. Tiedemiehet! Ja osaako joku kertoa mitä painetta jäätyvä vesi ja siitä muodostuva jää kohdistavat astian seiniin?
• Älä ole fiksu. Se työntyi pohjan läpi, koska painovoima toimii myös tässä purkissa + se, että pohjassa on korkein vesitiheys jäätyessään, joten ylhäällä ei ollut niin paljon laajenevaa massaa kuin pohjassa.

  Paine voidaan laskea kaavasta p1/p2 = ((n vettä)/(n jäätä))*T1/T2

  Pohjakansi puristuu aina ulos, paitsi että purkki jäätyy jatkuvassa pyörimistilassa. Tai painovoiman puuttuessa.

  Jään lämpötilan saamiseksi yllä olevalle yhtälölle mittaamme tölkin lämpötilan, Q1=Q2, Q1=c*m*dT (tölkki)
  Q2=c2*m2*dT2 + dL*m + c3*m2*dT3
  vesi jäähtyy + vesi kiteytyy + jää jäähtyy
  dT3 = (c*m*dT-c2*m2*dT2-dL*m)/(c3*m2)

  Tämä on jään lämpötilan muutos.
  Korvaa se T=0+273-dT3 - tulee lämpötila T2.
  Lämpötila T1 - vesi - lämpömittarilla, kun vesi tulee termodynaamiseen tasapainoon purkin kanssa.

  P2 - jäänpaine, p1 = pa+((m*9,8)/S(pohja))

  Se näyttää olevan kaikki.
  Hanki p2, joka on yhtä suuri kuin purkin puristamiseen tarvittava paine.

  Yksinkertaistetussa muodossa tämä ongelma näyttää tältä, eikä tulos ole täysin tarkka. Tarkkuuden vuoksi olisi tarpeen integroida tähän, mutta mielestäni tämä on liikaa.

  Toivottavasti en ole missannut mitään.

• Sasha

  13. joulukuuta 2012, 16:14

  Tarkasteltava vaikutus johtuu siitä, että jään tiheys on itse asiassa pienempi kuin veden tiheys, joten alkuvaiheessa ylemmät kerrokset jäätyvät (ylhäältä alas). Kun ylemmät kerrokset jäätyvät, ne ovat vuorovaikutuksessa aluksen seinien kanssa (kitkavoima!). Jäätymisen viimeisessä vaiheessa tämä kitkavoima seiniin on suurempi kuin pohjamme vastavoima. Pohja siis puristuu ulos.

• Ivan	7. marraskuuta 2014, 06:54

  0lympian, kuten tiedät, kun vesi jäähtyy, sen lämpimät kerrokset nousevat ylös ja kylmät vajoavat pohjaan, tämä vaikutus havaitaan 4 celsiusasteessa (suurin veden tiheys) ja kerrokset eivät liiku ennen kuin vesi jäähtyy täyteen syvyyteen 4 asteeseen asti. Sen jälkeen molekyylit kiteytyvät (niiden tiheys on pienempi kuin veden tiheys 4 asteessa) ja ne nousevat ylös, purkin yläkanteen muodostuu jäätä ja jäätymisprosessissa jään on helpompi jäädä. purista purkin pohjakansi kuin voittaaksesi yläosaan muodostuneen "jäätulpan" vastuksen (vähimmän vastuksen polun mukaan).
• Alexander, epätäydellinen säiliö ei aukea, koska. paineisissa paikoissa jää sulaa.

• 11. tammikuuta 2015, 07:44

  Kiitos paljon! Ymmärrän, että kysymys saattaa tuntua primitiiviseltä, fysiikan koulun opetussuunnitelman taso, mutta olen humanisti, eikä minua koulussa lievästi sanottuna "vedetty" eksakteihin tieteisiin. Jotkut fysiikan ja erityisesti geometrian paikat kuitenkin houkuttelivat minua. Oletin, että jäällä oli paikka laajentua, mutta en ollut varma - se tarkoittaa, että tankki vain ruostui risteyksessä. Kiitos vielä vastauksestasi! Kiitos vielä vastauksestasi, hyvää vappua! Ystävällisin terveisin. Aleksanteri.
• peta, ymmärtääkseni vieraat esineet (laudat, puut, pullot) pakkasvedessä estävät kiinteän jääpalan muodostumisen. Joka vain painaa sivuille ja alas. Sen sijaan meillä on useita kappaleita, jotka voivat liikkua suhteessa toisiinsa eivätkä siksi aiheuta painetta säiliön seiniin ja pohjaan.
• Laajeneva jää EI kohdista painetta sivuseiniin ja pohjaan.

  "NOT"-renderöinnit puuttuivat

• peta laittaa lattian vesisäiliöön, joka suojaa sitä ylipaineelta jäätymisen jälkeen ulkoseinät ja korkit (yläjää). Myös pulloilla (muovi). On parempi jättää allas puoliksi täyteen, jotta jäätyneen maan ja siinä olevan jään paine kumoaa toisensa.
• Etkö ole ajatellut sitä, että tölkki on metallia ja kutistuu pakkasessa ja laajenee positiivisissa lämpötiloissa?

• Edward

  26. maaliskuuta 2016, 07:35

  Entä maitopurkki? Maito on rasvaemulsio. Oletko poistanut rasvan purkin sisäpuolelta? Ja jos ei, niin rasva on luonut yksimolekyylisen kerroksen purkissa olevan veden pinnalle, eikö niin? Ehkä sillä oli myös vaikutusta? no, tiedetään, että paine on suurempi siinä suunnassa, missä sen vastus on heikompi. Siksi, jos jäätyminen tapahtuu ylhäältä alas, niin jäljelle jäänyt jäätymätön vesi puristaa siellä, missä ei vielä ole massiivista jäätä? Eli suhteellisen muovisessa pohjakannessa, pohjassa?
• kuka kirjoittaa mitä, eikä kukaan vastannut miksi suljettu lasipurkki räjähtää täyteen. Eräänä päivänä jouduin riitaan, että se räjähtää, koska vesi ei muuta tilavuuttaan, ja lasi kutistuu kylmästä, eikä ole paikkaa kutistua, joten purkki räjähtää.. Minulle naurettiin, mutta muistan tarkalleen mitä fysiikan opettaja sanoi. Tai ehkä muistat jotain? Korjaa minua..
• ja nyt olen varma, että olen oikeassa.

• 25. syyskuuta 2016, 17:14

  Vladimir Nemov, vesi vain muuttaa tilavuutta: veden tiheys = 1 ja jään tiheys = 0,9. Eli jäädyttäessä saavutetaan jyrkkä hyppy varattuun tilavuuteen. Ja koska pankin volyymi on vakio, se räjähtää. Toinen huono asia on, että tämä on lasia - halkeama menee koko purkin yli kerralla. Jotenkin "pistin" kolmen litran purkin, jossa litra vettä vahingossa jäätyi voimasta - se halkesi kokonaan.
• Jos olet asiantunteva ihminen, en väitä, mutta jokin kummittelee, jokin on vialla ... Jäätyessään lasi ei yleensä pienennä tilavuudeltaan? Entä metalli? Tässä on vastaus! Mutta kiitos kuitenkin selvennyksestäsi.
• Kiitos.
• Jäätyvä vesi puristuu ulos pohjakannen läpi, koska vesijään potentiaalienergia ei kasva, joten massakeskus laskee
• Aineen aggregaatiotilan muuttuessa ja samanaikaisesti energian imeytyessä kappaleiden tilavuus kasvaa.
• Kysymys on käytännön kannalta relevantti. Oli tapaus. Keinokivestä tehty kannu räjähti haudalle talvella. Neuvo on ilmeinen: peitä se ennen pakkasta, jotta siihen ei pääse vettä. Mutta tämä ei ole aina mahdollista. Mikä muu on ratkaisu? Esimerkiksi laita jotain sisään.
• kaikki on erittäin mielenkiintoista, koska työskentelen kylmän energian käytön parissa, kehitin melkein ikuisen liikkeen p.v.d.
• Nicholas! Jaa kehitystäsi. Tai anna linkki, jossa asiasta keskustellaan.
• Asia on siinä, että purkin yläosaan kelluva jää muodostaa tasaisen kehyksen, mikä tekee yläkanteen kohdistuvan lisäpaineen tasaiseksi ja alaosa jäätyy epätasaisella alueella, joka on yhtä suuri kuin purkin pohja ja suhde 70 % jäätä ja 30 % vettä, karkeasti sanottuna jää sen alaosassa muuttuu kiilan muotoon, mikä antaa pienemmän painealueen ja jonka vuoksi tölkin pohja on puristettu läpi. Painovoimankin voi ottaa huomioon, jää painaa silti pohjaa vaikka olisi vettä, vähän tietysti, ei edes huomaa, mutta painaa.
• Heräsi kysymys - millainen astia pitäisi tehdä ja mistä, jotta se ei räjähtäisi veden jäätyessä. Veden jäätyminen lisää sen tilavuutta noin 10 %. Koska alus ei räjähtänyt, se tarkoittaa, että vesi ei lisännyt tilavuuttaan - ts. ei jäätynyt. Nyt vertailu - veden jäätymispiste laskee paineen noustessa noin 1 g. C jokaista 130 atm:tä kohti. ja saavuttaa minimin (-22 gr. C) paineessa 2200 atm. Nuo. voidaan väittää, että astia, joka ei hajoa jäätymisestä vedestä -22 gr:n lämpötilaan. C:n on kestettävä 2200 atm. Nuo. yli 2 tonnia per neliö. katso Enemmän kuin Mariana-haudon pohjalla
• Jää muodostuu ylhäältä. Koska jää on kiinteä aine, niin jään + yläkannen paksuuden läpi painaminen on vaikeampaa kuin pohjan läpi ilman jäätä.Ja sitten männän vaikutus ylhäältä alas paineella veteen.

Laajentumassa vai kutistumassa? Vastaus on tämä: talven tullessa vesi alkaa laajentua. Miksi tämä tapahtuu? Tämä ominaisuus erottaa veden kaikkien muiden nesteiden ja kaasujen luettelosta, jotka päinvastoin puristuvat jäähdytettäessä. Mikä on syynä tämän epätavallisen nesteen käyttäytymiseen?

Fysiikan luokka 3: Laajeneeko tai supistuuko vesi jäätyessään?

Useimmat aineet ja materiaalit laajenevat kuumennettaessa ja kutistuvat jäähtyessään. Kaasut osoittavat tämän vaikutuksen selvemmin, mutta useilla nesteillä ja kiinteillä metalleilla on samat ominaisuudet.

Yksi silmiinpistävimmistä esimerkeistä kaasun laajenemisesta ja supistumisesta on ilma ilmapallossa. Kun vedämme ilmapallon ulos miinussäällä, ilmapallo pienenee välittömästi. Jos tuomme pallon lämmitettyyn huoneeseen, se kasvaa välittömästi. Mutta jos tuomme ilmapallon kylpyyn, se räjähtää.

Vesimolekyylit vaativat enemmän tilaa

Syy siihen, että nämä erilaisten aineiden laajenemis- ja supistumisprosessit tapahtuvat, ovat molekyylit. Ne, jotka saavat enemmän energiaa (tämä tapahtuu lämpimässä huoneessa), liikkuvat paljon nopeammin kuin molekyylit kylmässä huoneessa. Hiukkaset, joilla on enemmän energiaa, törmäävät paljon aktiivisemmin ja useammin, ne tarvitsevat enemmän tilaa liikkuakseen. Molekyylien aiheuttaman paineen hillitsemiseksi materiaali alkaa kasvaa. Ja se tapahtuu melko nopeasti. Joten, laajeneeko tai supistuuko vesi jäätyessään? Miksi tämä tapahtuu?

Vesi ei noudata näitä sääntöjä. Jos alamme jäähdyttää vettä neljään celsiusasteeseen, se vähentää sen tilavuutta. Mutta jos lämpötila jatkaa laskuaan, vesi alkaa yhtäkkiä laajentua! Veden tiheydessä on sellainen ominaisuus kuin poikkeama. Tämä ominaisuus esiintyy neljän celsiusasteen lämpötilassa.

Nyt kun olemme selvittäneet, laajeneeko vai supistuuko vesi jäätyessään, selvitetään, miten tämä poikkeama ylipäätään tapahtuu. Syy on hiukkasissa, joista se koostuu. Vesimolekyyli koostuu kahdesta vetyatomista ja yhdestä hapesta. Kaikki ovat tunteneet veden kaavan peruskoulusta lähtien. Tämän molekyylin atomit houkuttelevat elektroneja eri tavoin. Vetyllä on positiivinen painopiste, kun taas hapella on päinvastoin negatiivinen. Kun vesimolekyylit törmäävät toisiinsa, yhden molekyylin vetyatomit siirtyvät täysin toisen molekyylin happiatomiin. Tätä ilmiötä kutsutaan vetysidokseksi.

Vesi tarvitsee enemmän tilaa jäähtyessään

Sillä hetkellä, kun vetysidosten muodostumisprosessi alkaa, veteen alkaa ilmaantua paikkoja, joissa molekyylit ovat samassa järjestyksessä kuin jääkiteessä. Näitä aihioita kutsutaan klustereiksi. Ne eivät ole kestäviä, kuten kiinteässä vesikiteessä. Kun lämpötila nousee, ne tuhoutuvat ja vaihtavat sijaintiaan.

Prosessin aikana klusterien määrä nesteessä alkaa kasvaa nopeasti. Ne vaativat enemmän tilaa levittäytyäkseen, minkä vuoksi veden koko kasvaa saavutettuaan epänormaalin tiheyden.

Kun lämpömittari laskee alle nollan, klusterit alkavat muuttua pieniksi jääkiteiksi. Ne alkavat nousta. Kaiken tämän seurauksena vesi muuttuu jääksi. Tämä on hyvin epätavallinen veden kyky. Tämä ilmiö on välttämätön monille luonnon prosesseille. Me kaikki tiedämme, ja jos emme tiedä, niin muistamme, että jään tiheys on hieman pienempi kuin kylmän tai kylmän veden tiheys. Tämä mahdollistaa jään kellumisen veden pinnalla. Kaikki säiliöt alkavat jäätyä ylhäältä alas, mikä mahdollistaa vesien asukkaat olemassaolon pohjassa eivätkä jääty. Joten nyt tiedämme yksityiskohtaisesti siitä, laajeneeko vai supistuuko vesi jäätyessään.

Kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Jos otamme kaksi samanlaista lasia ja kaadamme kuumaa vettä toiseen ja saman määrän kylmää vettä toiseen, huomaamme, että kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Se ei ole loogista, eikö? Kuuman veden täytyy jäähtyä ennen kuin se alkaa jäätyä, mutta kylmä vesi ei. Kuinka selittää tämä tosiasia? Tiedemiehet eivät tähän päivään mennessä pysty selittämään tätä arvoitusta. Tätä ilmiötä kutsutaan Mpemba-ilmiöksi. Tansanialainen tiedemies löysi sen vuonna 1963 epätavallisissa olosuhteissa. Opiskelija halusi tehdä itse jäätelöä ja huomasi, että kuuma vesi jäätyy nopeammin. Hän kertoi tämän fysiikan opettajalleen, joka ei aluksi uskonut häntä.

Vaikuttaa siltä, ​​mikä voisi olla yleisempää kuin jää? Euraasian keskivyöhykkeellä, jossa talvi kestää useita kuukausia, pohjoisessa, jossa talvi kestää suurimman osan vuodesta, ja eteläisillä vuoristoalueilla lumi ja jää ovat maiseman tavallisia komponentteja.

Samaan aikaan jään muodostumisprosessi on epätavallinen. Katsotaanpa esimerkiksi, kuinka veden tilavuus muuttuu nestemäisestä kiinteään tilaan siirtymisen aikana, eli sen jäätyessä. Tämä muutos ei tapahdu samalla tavalla kuin muissa meille tunnetuissa aineissa. Ne kaikki, paitsi vismutti ja gallium, kutistuvat ja vähentävät tilavuutta jäähtyessään. Kiinteytymisen aikana niiden tilavuus pienenee merkittävästi verrattuna samaan sulatteen massaan.

Kun vesi jäätyy, kaikki tapahtuu päinvastoin - jään tiheys pienenee ja tilavuus kasvaa 10% verrattuna saman vesimassan miehitykseen.

Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat tunteneet tämän jään ominaisuuden. Koska he eivät tienneet kuinka selittää sitä, he käyttivät sitä menestyksekkäästi. Pohjois-Euroopan mahtavia rakennuksia pystytettiin satoja kiloja painavista kivimonoliiteista. Tällaisten lohkojen valmistamiseksi kallioon lävistettiin suhteellisen matalia uria tai valittiin sopivat halkeamat. Ennen talvikylmien tuloa ne tulviivat vedellä, ja syntynyt jää toimi räjähteenä. Niin kärsivällisesti vuosi toisensa jälkeen murskattiin vahvimpia kiviä, hankittiin rakennusmateriaalia käyttämällä jäätymisen aikana tapahtuvaa veden laajenemista. Nyt tiede voi selittää tämän ilmiön syyn. Kuten kuvasta voidaan nähdä. 1.8, tilavuuden muutos lämpötilan laskeessa etenee omituisella tavalla. Aluksi vesi käyttäytyy kuten monet muut nesteet: vähitellen tiivistyessään se pienentää tilavuuttaan. Tämä havaitaan 4 °C:seen asti (tarkemmin sanottuna 3,98 °C:seen asti). Tässä lämpötilassa kriisi näyttää alkavan. Lisäjäähdytys ei enää vähennä, vaan lisää vähitellen äänenvoimakkuutta. Tasaisuus katkeaa äkillisesti 0°C:ssa, käyrä muuttuu pystysuoraksi ja tilavuus kasvaa äkillisesti lähes 10 %. Vesi muuttuu jääksi.

Ilmeisesti 3,98 °C:ssa lämpöhäiriöt assosiaatioiden muodostumisessa alkavat heikentyä niin paljon, että veden jonkinlainen rakenteellinen uudelleenjärjestely jäämäisiksi rakenteiksi tulee mahdolliseksi. Molekyylit ovat keskenään järjestyneitä, paikoin muodostuu jäälle tyypillinen kuusikulmainen rakenne1.

Nämä prosessit nestemäisessä vedessä valmistautuvat ikään kuin täydelliseen rakenteelliseen uudelleenjärjestelyyn, ja 0 °C:ssa se tapahtuu: virtaava vesi muuttuu jääksi - kiteiseksi kiinteäksi aineeksi. Jokainen molekyyli saa mahdollisuuden liittyä vetysidoksilla neljään

Olen naapuri. Siksi vesi muodostaa jäävaiheessa avoimen rakenteen, jossa on "kanavia" kiinteiden vesimolekyyliryhmien välillä.

Todennäköisesti toinen veden erikoinen ominaisuus liittyy rakenteelliseen uudelleenjärjestelyyn - lämpökapasiteetin jyrkkä hyppy "vesi-jää" -vaihemuutoksen aikana. 0°C:n veden ominaislämpökapasiteetti on 1,009. Samassa lämpötilassa jääksi muuttuneen veden ominaislämpökapasiteetti on puolet siitä.

Rakenteellisen siirtymän "vesi - jää" erityispiirteistä johtuen alueella 3,98 ... 0 ° C riittävän syvät luonnolliset säiliöt eivät yleensä jäädy pohjaan. Talvikylmän alkaessa ylemmät vesikerrokset, jotka ovat jäähtyneet noin + 4 °C:seen ja saavuttaneet maksimitiheyden, vajoavat säiliön pohjalle. Nämä kerrokset kuljettavat happea syvyyksiin ja auttavat jakamaan tasaisesti ravinneepäpuhtaudet. Niiden tilalle nousevat lämpimät vesimassat pintaan, tiivistyvät, jäähtyvät joutuessaan kosketuksiin pintailman kanssa, ja jäähtyessään +4°C:een vuorostaan ​​uppoavat syvemmälle. Sekoittamista jatketaan, kunnes kierto loppuu ja säiliö on peitetty kelluvalla jääkerroksella. Jää suojaa syvyyttä luotettavasti jatkuvalta jäätymiseltä - loppujen lopuksi sen lämmönjohtavuus on paljon pienempi kuin veden.

Joka vuosi terveelliset elämäntavat ovat yhä suositumpia. Ihmiset lopettavat tupakoinnin, aloittavat liikunnan, laskevat päivän aikana nauttimiensa ruokien kalorit ja hallitsevat ylipainoa. On olemassa useita urheilulajeja…

Suurikokoinen tulostustekniikka tarkoittaa suurten parametrien painotuotteiden kopioimista erityisillä "laajatulostimilla" ja piirtureilla. Tällaisten tehokkaiden nykyaikaisten laitteiden käytön ansiosta on mahdollista saada tulosteita eri formaateissa A1, A2, A3 ja ...

Eristys on tärkeä osa mitä tahansa kodin remonttia. loppujen lopuksi tietyn seinän ja julkisivun kestävyys kokonaisuudessaan riippuu siitä. Nykyään valmistajat tarjoavat laajan valikoiman eristysmateriaaleja - mineraali ...

11. Miksi vesi laajenee jäätyessään?

Vesimolekyylin jäätyminen tarkoittaa, että se menettää aurinkoalkuperää kertyneet fotonit sen muodostavien kemiallisten alkuaineiden pinnalta. Suurin osa näistä fotoneista kerääntyy vedyn pinnalle, koska vedyn pintakerrokset sisältävät suuren osan Yin-fotoneista (absorboiva eetteri). Vedyn altistuminen johtaa siihen, että vesimolekyylit alkavat kääntyä toistensa suhteen. Vierekkäisten molekyylien paljas vety alkaa vetää toisiaan puoleensa. Veden nestemäisessä tilassa vety oli "peittynyt" vapailla hiukkasilla. He seuloivat Yin-fotonit koostumuksessaan ja vähensivät tällä tavalla näiden fotonien vetovoimakenttien ilmenemistä ulkopuolella. Auringon hiukkasista (Auringon lähettämät) Yang-hiukkaset (emitoiva eetteri) hallitsevat. Tämän suojauksen vuoksi nestemäisen veden vetypuolen vetovoima ei ole niin voimakas.

Kun vesi jäätyy ja molekyylit "kääntyvät" toisiaan kohti "vetyosien" kanssa, kääntyvät myös "happipäät" toisiaan kohti. Nestemäisessä tilassa molekyylit liittyvät toisiinsa näin - "vety-happi-vety-happi" . Ja kiinteästi näin: "happi-happi-vety-vety-happi-happi-vety-vety" .

Tarkemmin sanottuna kiinteässä tilassa yhteys tapahtuu vetysidosten vuoksi. Ja hapen alkuaineet yksinkertaisesti pakotetaan kääntymään toisiaan kohti.

Koska happielementit eivät sisällä pintakerroksissaan yhtä paljon Yin-fotoneja kuin vetyä, jäätymisprosessi - vapaiden fotonien menetys - ei vaikuta merkittävästi elementtien voimakentän ominaisuuksiin. Kuten siellä oli merkittävä Repulsiokenttä, niin se pysyy. Siksi, kun vesimolekyylit kääntyvät toisiaan kohti hapen kanssa, hapen alkuaineilla on muuntava vaikutus toisiinsa. Muista, että muutos on kuumenemista, lämpötilan nousua. Elementit lähettävät eetteriä toisiaan kohti (Yang-hiukkasten ansiosta) ja. lämmittämällä (muuntaen). Eetteri, jonka jokainen elementti emittoi toisiaan kohti, estää sitä emittoimasta eetteriä. Tämän vastustuksen vuoksi tapahtuu hiukkasten laadun muutos alkuaineiden koostumuksessa. Ja lämmitykseen, kuten tiedätte, liittyy aina aineen laajeneminen. Tästä syystä vesi laajenee jäätyessään. Mutta ei paljon. Ei tapa, jolla se laajenee, jos aloitat keittämisen.

Jäätymispiste on ylitetty, molekyylit ovat kääntyneet ja happi on muuttunut (kuumentunut) molekyylien koostumuksessa. Mutta tämä lämmitys on kohta, erittäin heikko. Tämä ei ole lämmitystä esimerkiksi polttoaineen palamisen tai sähkövirran kulumisen vuoksi, kun kerääntyy valtava määrä vapaita hiukkasia, joissa on hylkivät kentät (Yang).

Jatkossa, jos veden jäähtyminen jatkuu, laajenemista ei enää tapahdu.

Siksi olemme analysoineet syitä veden laajenemiseen jäähdytyksen aikana.

Suosittelemme, että luet hiukkasmekaniikkaa käsittelevän osan 2 artikkelit hiukkasten laadun muuttumisesta. Muuten veden ja jopa kuumennettujen aineiden laajenemisen tärkein syy jää sinulle käsittämättömäksi.