Sila expanzie vody pri zamrznutí. Veľká encyklopédia ropy a zemného plynu

Voda je najrozšírenejšia a najzáhadnejšia látka na našej planéte. Ona má jednoduché vlastnosti, známy už od staroveku. Práve vďaka týmto vlastnostiam sa nazýva „základ života“. V čom teda spočíva „úžasnosť“ týchto vlastností? Poďme na to.

Tekutosť. Hlavná vlastnosť všetkých kvapalín vrátane vody. Pod vplyvom vonkajších síl je schopný zaujať tvar akéhokoľvek plavidla. A to zaručuje jeho univerzálnu dostupnosť. Voda tečie vo vodovodných potrubiach a vytvára jazerá, rieky a moria. A čo je najdôležitejšie, vždy si ho môžete vziať so sebou v akomkoľvek vhodnom balení – od malej fľaštičky až po obrovskú nádrž.

Teplotné vlastnosti. Teplá voda je ľahšia ako studená a vždy stúpa. Polievku teda môžeme uvariť tak, že panvicu nahrejeme len zospodu, a nie zo všetkých strán naraz. Vďaka tomuto javu, nazývanému „konvekcia“, žije väčšina obyvateľov zemských vodných útvarov bližšie k povrchu.

Ale najdôležitejšou teplotnou vlastnosťou vody je jej vysoká tepelná kapacita - 10-krát väčšia ako u železa. To znamená, že jeho ohrev si vyžaduje veľké množstvo energie, no pri ochladzovaní sa uvoľňuje rovnaké množstvo energie. Vykurovacie systémy v našich domoch - a chladiace systémy používané v priemysle - sú založené na tomto princípe.

Okrem toho, moria a oceány zohrávajú úlohu zemského termoregulátora, ktorý zmierňuje sezónne zmeny teploty, absorbuje teplo v lete a uvoľňuje ho v zime. A s kombináciou tepelnej kapacity a konvekcie môžete vykurovať dokonca celý kontinent! Je to o o „hlavnej batérii Európy“, teplom Golfskom prúde. Obrovské prúdy teplej vody, ktoré sa pohybujú po povrchu Atlantiku, poskytujú na jeho pobreží príjemnú teplotu, ktorá nie je typická pre tieto zemepisné šírky.

Zmrazovanie. Bod tuhnutia vody sa bežne rovná 0 stupňom, ale v skutočnosti tento parameter závisí od mnohých faktorov: atmosférického tlaku, nádoby, v ktorej je voda umiestnená, a prítomnosti nečistôt v nej.

Voda je jedinečná v tom, že na rozdiel od iných látok sa pri zamrznutí rozťahuje. Vzhľadom na naše tuhé zimy by sa to azda dalo nazvať negatívna vlastnosť. Zmrazenie a zvýšenie objemu, voda (alebo skôr ľad) jednoducho roztrhne kovové rúry.

Takže, keď sa zmení na pevné skupenstvo, voda zväčší svoj objem, ale bude menej hustá. Preto je ľad vždy ľahší ako voda a nachádza sa na jeho povrchu. Okrem toho zle vedie teplo: dokonca aj v najchladnejšej zime zostáva život v nádržiach planéty. Koniec koncov, čím hrubší je ľadový „vankúš“, tým teplejšia je voda pod ním. Aj vďaka tejto vlastnosti si niektoré národy dodnes stavajú takzvané „ľadovce“ – pivnice či jaskyne vystlané ľadom, ktorý sa ani v lete neroztopí a umožňuje skladovanie potravín na veľmi dlhú dobu.

Niektorí vedci dokonca navrhli použitie ľadu na boj globálne otepľovanie. Podstatou myšlienky je toto: špeciálna loď vezme do vleku ľadovec unášaný niekde blízko Antarktídy. A potom ho ťahá do teplých krajov, kde ľudia trpia horúčavami. Ľadovec sa topí a poskytuje chlad celému pobrežnému regiónu. Toto je spätný Golfský prúd, ktorý vytvoril iba človek.

Vriaci. Od chladu prejdime cez ľad na horúcu paru. Každý vie, že voda vrie pri teplote 100 stupňov Celzia. Ale to je len v podmienkach normálne zloženie vzduchu a atmosférického tlaku. Ale na vrchole Everestu, kde je nižší tlak a redší vzduch, bude vaša kanvica vrieť už pri 68 stupňoch! Vriaca voda v nej spôsobuje smrť ľudí škodlivé mikroorganizmy. Jedlá pripravované na pare sú tiež oveľa zdravšie ako vyprážané jedlá.

Okrem toho možno vodnú paru nazvať skutočným motorom civilizácie. Od éry parných strojov neuplynulo ani sto rokov a mnohí ľudia stále mylne označujú železničné lokomotívy (teraz fungujúce prevažne na elektrinu) ako „parné lokomotívy“.

Mimochodom, o elektrine. Bez pary by stále zostala vzácnou a drahou kuriozitou. Koniec koncov, princíp fungovania väčšiny elektrární je založený na rotácii rotora pod tlakom horúcej pary. Moderné jadrové elektrárne sa od starých uhoľných či ropných líšia len princípom ohrevu vody. Dokonca aj inovatívna a bezpečná solárna energia využíva paru: zaostrujú obrovské zrkadlá ako lupa slnečné lúče na nádrži vody, ktorá ju premieňa na paru pre elektrické turbíny.

Rozpustenie.Ďalší najdôležitejšia vlastnosť voda, bez ktorej by bola nemožná nielen veda a priemysel, ale ani život samotný! Čo má podľa vás spoločné krvná plazma s vašou obľúbenou sódou? Odpoveď je jednoduchá: sóda áno vodný roztok rôzne soli, minerály a plyny. Plazma pozostáva z 90% vody, ako aj bielkovín a iných látok. A každá bunka živého organizmu dostáva látky, ktoré potrebuje, aj vo forme vodného roztoku.

Voda je najjednoduchšie, najbezpečnejšie, no napriek tomu najspoľahlivejšie prírodné rozpúšťadlo. Takmer každá látka môže byť „vložená“ medzi jej mobilné molekuly – od kvapalín po kovy. Toto úžasná nehnuteľnosť bol zaznamenaný od úsvitu ľudstva. Starovekí umelci rozpúšťali prírodné farbivá vo vode, aby maľovali na steny jaskyne. Potom stredovekí alchymisti prevzali štafetu a rozpustili rôzne látky vo vode v nádeji, že získajú „kameň mudrcov“, ktorý premení akýkoľvek materiál na zlato. A teraz túto vlastnosť úspešne využívajú moderní chemici.

Povrchové napätie. Väčšina ľudí, keď počujú o povrchovom napätí vody, si spomenie len na vodný hmyz kĺzajúci sa po hladine jazierka alebo kaluže. Medzitým bez tejto vlastnosti vody nie je možné ani umyť ruky! Práve vďaka tomu vzniká mydlová pena. A je tiež ťažké osušiť si ruky uterákom bez neho. Koniec koncov, všetky savé materiály (bez ohľadu na papierový obrúsok alebo handričku z mikrovlákna) majú mikroskopické póry, do ktorých sa v dôsledku povrchového napätia absorbuje vlhkosť. Z rovnakého dôvodu sa voda rúti cez najtenšie kapiláry, ktoré prenikajú do koreňov rastlín. A príprava suchých stavebných zmesí je možná aj vďaka povrchovému napätiu pridanej vody.

Molekuly vody sa k sebe aktívne priťahujú, v dôsledku čoho je jej povrch pre daný objem minimálny. Preto prirodzená forma akákoľvek tekutina je guľa. To sa dá ľahko skontrolovať v nulovej gravitácii. Aj keď na takýto experiment nie je potrebné letieť do vesmíru, stačí injekčnou striekačkou nastriekať trochu vody do pohára s zeleninový olej a sledujte, ako sa spája do guľôčok.

• >

  Mám podozrenie, že keďže je ľad ľahší ako nezamrznutá voda, prvé kryštáliky ľadu vyplávajú na povrch, navzájom sa kombinujú a v hornej časti rýchlejšie zamŕza.

  Stojí za zmienku, že na druhej strane existuje konvekcia, ktorá bude pôsobiť presne opačne a zvýši sa viac teplá voda smerom nahor a bráni tam tvorbe ľadu. Zdá sa mi však, že pomalým rovnomerným mrazením sa tento efekt vyrovná.

• Ako uzavrieť PLNÚ nádobu s vodou?

  Súhlasím. Dokonalé utesnenie tu nefunguje. Takže nalepenie spájky na vrch, pokiaľ voda nevyteká. Mimochodom, vodná para sa v skutočnosti vytvára v mieste spájkovania pri zahrievaní spájkovačkou.

  Je zrejmé, že objem vody sa vráti na pôvodnú hodnotu. Avšak kvôli čomu - je predpoklad, že sa nebude vtláčať dno (veľmi sa vyklenulo), ale bočná stena plechovky.

  Ak by bola nádoba úplne utesnená, potom áno, bočná stena by bola vtlačená. Vzduch sa však stále dostáva dovnútra. Preto sa po rozmrazení ukáže, že na vrchu sa objaví vzduch, počas mrazenia sa spodok vytlačí ešte viac a tak ďalej, až kým sa úplne nezvracia.

  P.S. Dnes som nádobu rozmrazil a dal ju na druhé mrazenie. Uvidíme, čo z toho vzíde...

• 1. Skúšal som to spájkovať, nešlo to! Mohol som to uvariť len poloautomaticky (elektrické zváranie), zamraziť, odmraziť dno sa nestiahol, myslel som si, že je to kvôli vzduchu, vzal som ďalšiu nádobu, priletoval rúrku z komory, skontroloval vzduchom na 2 atm, nie netesnosti, naplnené vodou, bez vzduchu! zamrznuté, rozmrazené, boky takmer zatiahnuté, po hodine skontrolované, objavil sa pretlak a zdá sa mi, že pri zamrznutí a rozmrazení vody sa uvoľňuje vzduch v nej rozpustený, preto sa bočnice nesťahujú
  2, voda kryštalizuje zhora (rieka v zime sud s vodou), ľad je ľahší ako voda, myslím, že aj chladne vodivý.
• Plechovka je taká istá ako tvoja od mlieka všetko sa dialo ako u teba po rozmrazení mierne kleslo napätie.Rozmrazoval som ju pri izbovej teplote.Myslím, že sa oplatí brať do úvahy teplotu vody.V mojom prípade je 7 stupňov a asi na to má vplyv aj izbová teplota 25 stupňov. Teraz kontrolujem, čo sa stane, ak sa poháre postavia na bok so švom nahor a švom nadol!
• > 1. Prečo sa mrznúca voda vytláča zo spodného krytu a na vrchný nemá prakticky žiadny vplyv?
  Domnievam sa, že proces mrazenia vzhľadom na to, že téglik bol v plastovej nádobe, neprebiehal rovnomerne. Najprv začalo mrznúť vrchná časť plechovky, pretože to bolo bližšie k chladu, spodná časť sa nachádzala tam, kde medzi stenami plastu a železnice. Vzduch v plechovkách bol o niečo teplejší ako zhora. Ďalej, námraza vo vnútri hornej časti plechovky jej dodala dodatočnú silu, ale premenila sa na ľad, voda expandovala a vyvíjala tlak na kvapalinu v spodnej časti plechovky. banky.
• > 1. Prečo sa mrznúca voda vytláča zo spodného krytu a na vrchný nemá prakticky žiadny vplyv?

  1. na vrchu sa tvorí ľad. je to spôsobené tým, že chladiaca voda (a nie mrznúca voda, ako píše autor) stúpa nahor kvôli tomu, že pri ochladzovaní (zo 4 stupňov na 0) klesá hustota.
  2. chladenie (a nie mrazenie vody, ako píše autor), vďaka zväčšeniu objemu už netlačí na veko, ale na ľadový „puk“, ktorý silu rozloží rovnomerne po celej ploche veko. najslabšia časť veka (od stredu) je vystavená rovnakému tlaku ako najsilnejšie časti (v blízkosti bočných stien). Výsledkom je, že sila vytváraná chladiacou vodou je uhasená „silnou“ časťou veka. v spodnej časti nie je ľad, voda tlačí na „silné“ časti, neohýbajú sa, celkový tlak sa prenáša na „slabé“ časti bez toho, aby bol absorbovaný „silnými“ časťami (pretože sila sa prenáša cez voda vo všetkých smeroch). niečo také.

• súdruh Vedci! Vie mi niekto povedať, aký tlak vyvíja mraziaca voda a výsledný ľad na steny nádoby?
• Nebuď múdry. Pretlačilo sa to dnom, pretože na túto nádobu funguje aj gravitácia + to, že dno má najväčšiu hustotu vody, keď zamrzne, takže vrch jednoducho nemal toľko hmoty na expanziu ako dole.

  Tlak možno vypočítať pomocou p1/p2 = ((n voda)/(n ľad))*T1/T2

  Spodné viečko sa vždy vytlačí, pokiaľ nádoba pri neustálom otáčaní nezamrzne. Alebo v neprítomnosti gravitácie.

  Aby sme získali teplotu ľadu pre vyššie uvedenú rovnicu, meriame teplotu nádoby, Q1=Q2, Q1=c*m*dT (nádoba)
  Q2=c2*m2*dT2 + dL*m + c3*m2*dT3
  voda sa ochladzuje + voda kryštalizuje + chladí ľad
  dT3 = (c*m*dT-c2*m2*dT2-dL*m)/(c3*m2)

  Pôjde o zmenu teploty ľadu.
  Dosaďte ho do T=0+273-dT3 - teplota bude T2.
  Teplota T1 - voda - s teplomerom, keď sa voda dostane do termodynamickej rovnováhy s nádobou.

  P2 - tlak ľadu, p1=pa+((m*9,8)/S(dole))

  Zdá sa, že to je všetko.
  Získajte p2, čo sa bude rovnať množstvu tlaku potrebného na vytlačenie plechovky na určité množstvo.

  V zjednodušenej forme tento problém vyzerá takto a výsledok nie je úplne presný. Pre presnosť by bolo potrebné integrovať sa sem, ale myslím si, že toto je prehnané.

  Dúfam, že mi nič neušlo.

• Saša	13. december 2012, 16:14

  Uvažovaný efekt nastáva v dôsledku skutočnosti, že hustota ľadu je v skutočnosti menšia ako hustota vody počiatočná fáza dochádza k zamrznutiu horných vrstiev (zhora nadol). Keď vrchné vrstvy zamrznú, interagujú so stenami nádoby (trecia sila!). V konečnom štádiu mrazenia je táto trecia sila o steny väčšia ako protisila nášho dna. Preto sa spodok vytláča.

• Ivan	7. novembra 2014, 06:54

  Lympionik, ako viete, keď sa voda ochladí, jej teplé vrstvy sa zdvihnú nahor a studené vrstvy klesnú ku dnu, tento efekt sa pozoruje až do 4 stupňov Celzia ( najvyššia hustota voda) a nedochádza k žiadnemu pohybu vrstiev, kým voda nevychladne do celej hĺbky na 4 stupne. Potom dôjde ku kryštalizácii molekúl (ich hustota je menšia ako hustota vody pri 4 stupňoch) a stúpajú nahor, na hornom veku nádoby sa tvorí ľad a v procese ďalšieho zmrazovania je ľad ľahšie. vytlačiť spodné viečko nádoby, než prekonať odpor „ľadovej zátky“ vytvorenej na vrchu (cestou najmenšieho odporu).
• Alexander, neotvorí neúplnú nádrž, pretože... V miestach tlaku sa ľad roztopí.

• 11. januára 2015, 07:44

  Ďakujem mnohokrát! Chápem, že otázka sa môže zdať primitívna, na úrovni školské osnovy vo fyzike, ale som humanista a v škole ma to k exaktným vedám, mierne povedané, neťahalo. Aj keď, niektoré pozície z fyziky a najmä z geometrie ma lákali. Predpokladal som, že je priestor na roztiahnutie ľadu, ale nebol som si istý - to znamená, že nádrž bola jednoducho zhrdzavená v spoji. Ešte raz ďakujem za odpoveď! Ešte raz ďakujem za odpoveď, pekné sviatky! S pozdravom Alexander.
• peta, pokial som pochopila, cudzie predmety (dosky, polena, flase) v mrazivej vode zabranuju vytvoreniu pevneho kusu ladu. Ktorý len tlačí do strán a dole. Namiesto toho máme niekoľko kusov, ktoré sa môžu voči sebe pohybovať, a preto nevyvíjajú tlak na steny a dno nádrže.
• Zapnuté bočné steny a rozpínajúci sa ľad nevyvíja tlak na dno.

  Vynechané vykreslenia „NOT“.

• peta, umiestnite podlahu do nádrže s vodou, aby ste ju chránili pred uvoľnením nadmerného tlaku po namrznutí vonkajších stien a uzáveru (horný ľad). To isté s fľašami (plastovými). Bazén je lepšie nechať naplnený do polovice, aby sa tlak zamrznutej zeme a ľadu v nej navzájom rušili.
• Zamysleli ste sa nad tým, že plechovka je kovová a má tendenciu sa v chladnom počasí zmenšovať a pri teplotách nad nulou rozťahovať?

• Edward

  26. marca 2016, 07:35

  A čo plechovka od mlieka? A mlieko je tuková emulzia. Odmastili ste vnútro nádoby? A ak nie, tak tuk vytvoril na povrchu vody v tégliku monomolekulárnu vrstvu, nie? Možno aj toto malo vplyv? No je známe, že tlak je väčší v smere, kde je odpor voči nemu slabší. Preto, ak dôjde k vrteniu zhora nadol, potom zostávajúca nezamrznutá voda, zmrazenie, stlačí kde masívny ľad Ešte nie? Teda na pomerne plastovom spodnom kryte, spodku?
• kto čo píše, a nikto neodpovedal, prečo praskne uzavretá sklenená nádoba kompletný. Onedlho som sa rozhodol namietať, že to praskne, pretože voda nemení svoj objem a sklo sa od chladu zmrští a už sa nemá kam scvrknúť, tak pohár praskne.. Smiali sa mi, ale presne si pamätám, čo povedal učiteľ fyziky. Alebo som možno na niečo zabudol? Opravte ma..
• a teraz som si istý, že mám pravdu.

• 25. septembra 2016, 17:14

  Vladimír Nemov, voda len mení objem: hustota vody = 1 a hustota ľadu = 0,9. To znamená, že keď zamrzne, ukáže sa náhly skok obsadený objem. A keďže má plechovka stály objem, praskne. Ďalšia zlá vec je, že ide o sklo - prasklina ide naraz po celej nádobe. Raz som „pokazil“ trojlitrovú nádobu, v ktorej som omylom zamrazil liter vody – úplne praskla.
• Ak ste znalý človek, nebudem sa hádať, ale niečo ma prenasleduje, niečo nie je v poriadku... Keď sklo zamrzne, nemá tendenciu zmenšovať objem? A čo kov? Tu je pravdepodobne skrytá odpoveď! Ale aj tak ďakujem za objasnenie.
• Ďakujem.
• Zamrznutá voda je vytlačená spodným uzáverom, pretože potenciálna energia vodného ľadu sa nezvyšuje, takže ťažisko sa znižuje
• Keď sa to zmení stav agregácie látok a súčasným vstrebávaním energie sa zväčšuje objem telies.
• Otázka je relevantná z praktického hľadiska. Bol tam prípad. Pri hrobe v zime praskol džbán z umelého kameňa. Rada je zrejmá: pred mrazom ju prikryte, aby sa do nej nedostala voda. Ale to nie je vždy možné. Aké iné riešenie existuje? Napríklad vložte niečo dovnútra.
• Všetko je veľmi zaujímavé, pretože pracujem na téme využitia studenej energie a vyvinul som takmer večný pohon.
• Nikolai! Podeľte sa o svoj vývoj. Alebo mi daj link, kde sa to rieši.
• Ide o to, že ľad plávajúci na vrchu nádoby tvorí rovnomerný rám, vďaka čomu je ďalší tlak na horné veko rovnomerný a spodná časť zamrzne s nerovnomernou plochou rovnajúcou sa spodnej časti nádoby a s pomerom 70 % ľadu a 30 % vody, zhruba povedané, ľad na dne jeho častí má formu klinu, ktorý dáva menšiu tlakovú plochu a vďaka ktorému je dno plechovky pretlačené. Dá sa brať do úvahy aj gravitačná sila, ľad stále tlačí na dno aj keď je tam voda, trochu samozrejme, ani nie citeľne, ale tlačí.
• Bola tu otázka - akú nádobu treba vyrobiť a z čoho, aby pri zamrznutí vody nepraskla. Keď voda zamrzne, jej objem sa zväčší približne o 10 %. Keďže nádoba nepraskla, znamená to, že voda nezväčšila svoj objem - t.j. nezmrznuté. Teraz pre informáciu – bod tuhnutia vody klesá so zvyšovaním tlaku asi o 1 stupeň. C na každých 130 atm. a dosahuje minimum (-22 stupňov C) pri tlaku 2200 atm. Tie. dá sa tvrdiť, že nádoba, ktorá nepraskne, keď voda zamrzne na teplotu -22 stupňov. C musí vydržať 2200 atm. Tie. viac ako 2 tony na štvorcový meter. vidieť viac ako dole Mariánska priekopa
• Na vrchu sa tvorí ľad. Kedze lad je tuha latka je tazsie pretlacit sa cez hrubku ladu + vrchny kryt tlakom ako pretlacit spodok bez ladu.A potom efekt piestu zhora dole s tlakom na vodu.

Rozširuje sa alebo zmenšuje? Odpoveď znie: s príchodom zimy voda začína proces expanzie. Prečo sa to deje? Táto vlastnosť odlišuje vodu od všetkých ostatných kvapalín a plynov, ktoré sa naopak pri ochladzovaní stláčajú. Aký je dôvod tohto správania tejto nezvyčajnej kvapaliny?

Fyzika 3. ročníka: Zväčšuje sa alebo zmršťuje voda, keď zamrzne?

Väčšina látok a materiálov pri zahrievaní zväčšuje svoj objem a pri ochladzovaní zmenšuje svoj objem. Plyny vykazujú tento efekt výraznejšie, ale rôzne kvapaliny a tvrdé kovy vykazujú rovnaké vlastnosti.

Jeden z najviac svetlé príklady Expandujúcim a zmršťujúcim sa plynom je vzduch v balóne. Keď vydržíme balón vonku pri mínusovom počasí lopta okamžite zmenšuje veľkosť. Ak loptičku prinesieme do vykúrenej miestnosti, okamžite sa zväčší. Ale ak prinesieme balón do kúpeľov, praskne.

Molekuly vody vyžadujú viac miesta

Dôvodom týchto procesov expanzie a kontrakcie je rôzne látky, sú molekuly. Tie, ktoré dostávajú viac energie (to sa deje v teplej miestnosti), sa pohybujú oveľa rýchlejšie ako molekuly v chladnej miestnosti. Častice, ktoré majú viac energie, sa zrážajú oveľa aktívnejšie a častejšie, potrebujú viac priestoru na pohyb. Aby sa udržal tlak vyvíjaný molekulami, materiál sa začne zväčšovať. Navyše sa to deje pomerne rýchlo. Takže sa voda rozťahuje alebo zmršťuje, keď zamrzne? Prečo sa to deje?

Voda tieto pravidlá nedodržiava. Ak vodu začneme chladiť na štyri stupne Celzia, tak zmenší svoj objem. Ale ak teplota naďalej klesá, voda sa zrazu začne rozširovať! Existuje taká vlastnosť ako anomália v hustote vody. Táto vlastnosť nastáva pri teplote štyroch stupňov Celzia.

Teraz, keď sme zistili, či sa voda pri zamrznutí rozširuje alebo zmršťuje, poďme zistiť, ako sa táto anomália vyskytuje. Dôvod spočíva v časticiach, z ktorých sa skladá. Molekula vody je vytvorená z dvoch atómov vodíka a jedného atómu kyslíka. Odvtedy každý pozná vzorec vody základných tried. Atómy v tejto molekule priťahujú elektróny rôznymi spôsobmi. Vodík vytvára kladné ťažisko, kyslík naopak záporné ťažisko. Keď sa molekuly vody navzájom zrazia, atómy vodíka jednej molekuly sa prenesú na atóm kyslíka úplne inej molekuly. Tento jav sa nazýva vodíková väzba.

Voda potrebuje viac miesta, keď sa ochladí

V momente, keď sa začne proces tvorby vodíkových väzieb, sa vo vode začnú objavovať miesta, kde sú molekuly v rovnakom poradí ako v ľadovom kryštáli. Tieto polotovary sa nazývajú zhluky. Nie sú odolné, ako v pevnom kryštáli vody. Keď teplota stúpa, zrútia sa a zmenia svoje umiestnenie.

Počas procesu sa počet zhlukov v kvapaline začne rýchlo zvyšovať. Vyžadujú väčší priestor na šírenie, v dôsledku čoho sa voda po dosiahnutí svojej anomálnej hustoty zväčšuje.

Keď teplomer klesne pod nulu, zhluky sa začnú meniť na drobné ľadové kryštáliky. Začínajú sa dvíhať. V dôsledku toho všetkého sa voda mení na ľad. Ide o veľmi nezvyčajnú schopnosť vody. Tento jav je nevyhnutný pre veľmi veľká kvantita procesy v prírode. Všetci vieme, a ak nevieme, potom si pamätáme, že hustota ľadu je o niečo menšia ako hustota studenej vody alebo studená voda. Vďaka tomu ľad pláva na hladine vody. Všetky vodné plochy začínajú zamŕzať zhora nadol, čo umožňuje vodným obyvateľom na dne pokojne existovať a nezamrznúť. Takže teraz podrobne vieme, či sa voda pri zamrznutí rozširuje alebo sťahuje.

Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená. Ak vezmeme dva rovnaké poháre a do jedného nalejeme horúcu vodu a do druhého rovnaké množstvo studenej vody, všimneme si to horúca voda zamrzne rýchlejšie ako zima. To nie je logické, súhlasíte? Horúca voda musí vychladnúť skôr, ako začne mrznúť, ale studená voda nemusí. Ako vysvetliť túto skutočnosť? Vedci dodnes nedokážu vysvetliť túto záhadu. Tento jav sa nazýva „Mpembov efekt“. Objavil ho v roku 1963 vedec z Tanzánie za nezvyčajných okolností. Študent si chcel pripraviť zmrzlinu a všimol si, že horúca voda zamrzne rýchlejšie. Podelil sa o to so svojím učiteľom fyziky, ktorý mu najskôr neveril.

Zdalo by sa, že môže byť bežnejšie ako ľad? V strednej Eurázii, kde zima trvá niekoľko mesiacov, na severe, kde zima pokračuje najviac rok a dokonca aj v južných horských oblastiach sú sneh a ľad bežnou súčasťou krajiny.

Medzitým je samotný proces tvorby ľadu nezvyčajný. Pozrime sa napríklad na to, ako sa mení objem vody pri prechode z kvapalného do tuhého skupenstva, teda pri zamrznutí. K tejto zmene dochádza úplne iným spôsobom ako u iných nám známych látok. Všetky, okrem bizmutu a gália, sa pri ochladzovaní sťahujú a zmenšujú svoj objem. Pri tuhnutí sa ich objem výrazne zmenšuje v porovnaní s rovnakou hmotnosťou taveniny.

Keď voda zamrzne, stane sa opak - hustota ľadu sa zníži a objem sa zvýši o 10% v porovnaní s objemom, ktorý zaberá rovnaká hmotnosť vody.

Túto vlastnosť ľadu ľudia poznali už odpradávna. Keďže si to nevedeli vysvetliť, napriek tomu to úspešne použili. Mohutné budovy v severnej Európe boli postavené z kamenných monolitov vážiacich stovky kilogramov. Na zhotovenie takýchto blokov boli do skál vyrazené relatívne plytké ryhy alebo boli vybrané vhodné trhliny. Pred nástupom zimného chladu boli naplnené vodou a výsledný ľad pôsobil ako výbušnina. Ľudia tak trpezlivo rok čo rok drvili najsilnejšie skaly a získavali stavebný materiál pomocou expanzie vody, keď zamrzla. Teraz môže veda vysvetliť dôvod tohto javu. Ako je možné vidieť z obr. 1.8, zmena objemu s klesajúcou teplotou nastáva zvláštnym spôsobom. Voda sa spočiatku chová ako mnohé iné kvapaliny: postupne sa stáva hustejšou a zmenšuje svoj objem. Toto sa pozoruje do 4 °C (presnejšie do 3,98 °C). Pri tejto teplote akoby sa blížila kríza. Ďalšie chladenie už neznižuje, ale postupne zväčšuje objem. Hladkosť sa pri 0°C náhle preruší, krivka sa zmení na strmú priamku a objem sa prudko zvýši takmer o 10%. Voda sa mení na ľad.

Je zrejmé, že pri 3,98° sa tepelná interferencia pri tvorbe asociátov začína oslabovať natoľko, že sa objavuje možnosť nejakého štrukturálneho preskupenia vody do rámov podobných ľadu. Molekuly sú vzájomne usporiadané a na niektorých miestach vzniká šesťuholníková štruktúra charakteristická pre ľad1.

Tieto procesy v kvapalnej vode pripravia úplnú štrukturálnu reštrukturalizáciu a pri 0 °C nastáva: tečúca voda sa stáva ľadom - kryštalickou pevnou látkou. Každá molekula dostane možnosť spojiť sa vodíkovými väzbami so štyrmi

ja som susedia. Preto voda vo fáze ľadu tvorí prelamovanú štruktúru s „kanálikmi“ medzi pevnými skupinami molekúl vody.

Pravdepodobne ďalšia zvláštna vlastnosť vody súvisí so štrukturálnou reštrukturalizáciou - prudkým skokom v tepelnej kapacite počas fázového prechodu „voda-ľad“. Voda pri 0°C má špecifickú tepelnú kapacitu 1,009. Merná tepelná kapacita vody premenenej na ľad pri rovnakej teplote je polovičná.

Vzhľadom na zvláštnosť štrukturálneho prechodu „voda – ľad“, v rozmedzí 3,98...0°C, prirodzené nádrže dostatočnej hĺbky zvyčajne nezamŕzajú na dno. S nástupom zimného chladu horné vrstvy vody po ochladení na približne +4 °C a dosiahnutí maximálnej hustoty klesajú na dno nádrže. Tieto vrstvy prenášajú kyslík do hĺbky a pomáhajú Rovnomerné rozdelenie nečistoty živín. Na ich mieste vystupujú na povrch teplejšie masy vody, hustnú, pri kontakte s povrchovým vzduchom sa ochladzujú a po ochladení na +4°C zase klesajú hlbšie. Miešanie pokračuje, kým sa cirkulácia nevyčerpá a nádrž sa nepokryje plávajúcou vrstvou ľadu. Ľad spoľahlivo chráni hĺbku pred úplným zamrznutím - koniec koncov, jeho tepelná vodivosť je oveľa menšia ako voda.

Zdravý životný štýl sa každým rokom stáva čoraz obľúbenejším. Ľudia prestávajú fajčiť, začínajú športovať, počítajú kalórie v potravinách, ktoré denne skonzumovali, kontrolujú nadváhu. Existuje množstvo športov...

Technológia veľkoformátovej tlače zahŕňa replikáciu tlačiarenských produktov veľké parametre na špeciálnych „širokých tlačiarňach“ a plotroch. Vďaka použitiu takýchto výkonných moderných zariadení je možné získať výtlačky rôznych formátov A1, A2, A3 a...

Otepľovanie - dôležitý proces akúkoľvek rekonštrukciu domu. napokon od toho bude závisieť trvanlivosť konkrétnej steny a fasády ako celku. Dnes výrobcovia ponúkajú širokú škálu materiálov na izoláciu - minerálne ...

11. Prečo sa voda rozpína, keď zamrzne

Zamŕzanie molekuly vody znamená, že stráca svoje zložky z povrchu. chemické prvky nahromadené fotóny slnečného pôvodu. Väčšina týchto fotónov sa hromadí na povrchu vodíka, pretože povrchové vrstvy vodíka obsahujú veľké percento fotónov Yin (absorbujúcich éter). Expozícia vodíka vedie k tomu, že molekuly vody sa začnú navzájom odvíjať. Holý vodík susedných molekúl sa začne navzájom priťahovať. V kvapalnom stave vody bol vodík „pokrytý“ voľnými časticami. Stínili fotóny Yin v ich zložení a týmto spôsobom znížili vonkajší prejav polí príťažlivosti týchto fotónov. Medzi slnečnými časticami (vyžarovanými Slnkom) prevládajú častice Yang (vyžarované éterom). Kvôli tomuto tieneniu nie je príťažlivosť vodíka v kvapalnej vode taká silná.

Keď voda zamrzne a molekuly sa "otočia" k sebe svojimi "vodíkovými časťami", "kyslíkové konce" sa tiež obrátia k sebe. V kvapalnom stave sú molekuly spojené takto: "vodík-kyslík-vodík-kyslík" . A v podstate je to takto: "kyslík-kyslík-vodík-vodík-kyslík-kyslík-vodík-vodík" .

Presnejšie povedané, v pevnom stave k spojeniu dochádza v dôsledku vodíkových väzieb. A kyslíkové prvky sú jednoducho nútené otáčať sa k sebe.

Keďže prvky neobsahujú kyslík povrchové vrstvy Fotónov Yin je toľko, koľko je vodíka, potom proces zmrazovania – strata voľných fotónov – výrazne neovplyvňuje charakteristiky Silového poľa prvkov. Tak ako bolo Odpudivé pole významné svojou veľkosťou, tak to aj zostáva. Preto, keď sú molekuly vody obrátené k sebe kyslíkom, kyslíkové prvky majú na seba transformačný účinok. Pamätajme, že transformácia je zahrievanie, zvýšenie teploty. Prvky k sebe vyžarujú éter (vďaka jangovým časticiam) a. čím sa zahrieva (transformuje). Éter vyžarovaný každým prvkom smerom k druhému mu bráni vo vyžarovaní éteru. V dôsledku tohto pôsobenia dochádza k transformácii kvality častíc v zložení prvkov. A zahrievanie, ako je známe, je vždy sprevádzané expanziou hmoty. Preto sa voda pri zamrznutí rozťahuje. Ale nie o veľa. Nie tak, ako sa roztiahne, ak ho začnete vrieť.

Prešiel bod mrazu, molekuly sa otočili a kyslík sa v molekulách premenil (zohrial). Ale toto zahrievanie je bodové a veľmi slabé. Nejde o zahrievanie, napríklad v dôsledku spaľovania paliva alebo prejazdu elektrický prúd, kedy sa nahromadí obrovské množstvo voľných častíc s Repulsion Fields (Yang).

V budúcnosti, ak bude ochladzovanie vody pokračovať, k ďalšej expanzii nedôjde.

Preto sme analyzovali dôvody expanzie vody počas chladenia.

Dôrazne vám odporúčame prečítať si články o transformácii kvality častíc - v časti 2, venovanej časticovej mechanike. V opačnom prípade vám hlavný dôvod expanzie vody a látok pri zahrievaní zostane nejasný.