Pagpapalawak ng dami ng tubig kapag nagyeyelo. Bakit tumataas ang dami ng tubig kapag nagyeyelo?

Densidad

Densidad puro yeloρ h sa temperatura na 0 °C at ang presyon ng 1 atm (1.01105 Pa) ay katumbas ng 916.8 kg/m 3. Habang tumataas ang presyon, bahagyang tumataas ang density ng yelo. Kaya, sa base ng sheet ng yelo ng Antarctic sa mga lugar na may pinakamalaking kapal nito, na umaabot sa 4200 m, ang density ng yelo ay maaaring umabot sa 920 kg / m3. Ang density ng yelo ay tumataas din sa pagbaba ng temperatura (sa pamamagitan ng humigit-kumulang 1.5 kg/m 3 kapag bumaba ang temperatura ng 10 °C).

Thermal deformation

Sa pagbaba ng temperatura, ang mga linear na sukat at dami ng mga sample at yelo ay bumababa, at sa pagtaas ng temperatura, ang kabaligtaran na proseso ay sinusunod - thermal expansion ng yelo. Ang koepisyent ng linear expansion ng yelo ay nakasalalay sa temperatura, pagtaas habang tumataas ito. Sa hanay ng temperatura mula -20 hanggang 0 °C, ang koepisyent ng linear expansion ay nasa average na 5.5-10~5. at ang koepisyent ng volumetric expansion, nang naaayon, ay 16.5-10"5 kada 1 °C. Sa hanay mula -40 hanggang -20 °C, ang koepisyent ng linear expansion ay bumababa sa 3.6-10"5 bawat 1 °C.

Heat ng fusion at sublimation

Ang dami ng init na kinakailangan upang matunaw ang isang yunit ng masa ng yelo nang hindi binabago ang temperatura nito ay tinatawag na tiyak na init ng pagsasanib ng yelo. Ang nagyeyelong tubig ay naglalabas ng parehong dami ng init. Sa 0 °C at sa normal na presyon ng atmospera tiyak na init ang pagkatunaw ng yelo ay katumbas ng Lpl = 333.6 kJ/kg.

Ang nakatagong init ng pagsingaw ng tubig, depende sa temperatura nito, ay katumbas ng
L isp = 2500 - 246 kJ/kg,
kung saan ang 6 ay ang temperatura ng yelo sa °C.

Tiyak na init ng sublimation ng yelo, ibig sabihin. dami ng init na kinakailangan para sa direktang paglipat sariwang yelo sa singaw sa pare-pareho ang temperatura, ay katumbas ng kabuuan ng init na kinakailangan upang matunaw ang yelo L at magsingaw ng tubig L gamitin:
L sub =L sub +L paggamit

Ang tiyak na init ng sublimation ay halos independiyente sa temperatura ng evaporating na yelo (sa 0 °C L sublime = 2834 kJ/kg, sa -10 °C - 2836, sa -20 °C - 2837 kJ/kg). Kapag ang singaw ay nag-sublimate, ang isang katulad na dami ng init ay inilabas.

Kapasidad ng init

Ang dami ng init na kinakailangan upang magpainit ng isang yunit ng masa ng yelo ng 1 °C sa pare-parehong presyon ay tinatawag na tiyak na kapasidad ng init ng yelo. Ang kapasidad ng init ng sariwang yelo C l ay bumababa sa pagbaba ng temperatura:
C l = 2.12 + 0.00786 kJ/kg.

Relasyon

Ang yelo ay may ari-arian ng resorption (nagyeyelong), na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang katunayan na kapag ang dalawang piraso ng yelo ay dumating sa contact at compress, sila freeze magkasama. Sa ilalim ng impluwensya ng lokal altapresyon Maaaring mangyari ang ilang pagkatunaw ng yelo sa mga contact. Ang nagresultang tubig ay pinipiga sa mga lugar kung saan mas mababa ang presyon at nagyeyelo doon. Ang pagyeyelo ng mga ibabaw ng yelo ay maaaring mangyari nang walang presyon at walang partisipasyon ng likidong bahagi.

Salamat sa mga katangian ng resorption, ang mga bitak sa mga sheet ng yelo at massif ay maaaring "pagalingin" at ang basag na yelo ay maaaring maging monolitik na yelo. Napakahalaga nito kapag gumagamit ng yelo bilang isang materyales sa gusali para sa pagtatayo ng mga istruktura ng engineering (mga bodega ng yelo, mga core na hindi tinatablan ng tubig. haydroliko na istruktura at iba pa.).

Metamorphism

Ang metamorphism ng yelo ay isang pagbabago sa istraktura at texture nito sa ilalim ng impluwensya ng mga proseso ng molekular at thermodynamic. Ang mga prosesong ito ay lubos na naipapakita sa pagbuo ng metamorphic na yelo, kapag ang isang tuluy-tuloy, hindi malalampasan na pinagsama-samang mga kristal ng yelo ay nabuo sa paglipas ng panahon mula sa isang paunang akumulasyon ng mga particle ng niyebe na halos hindi nagkakadikit sa isa't isa. Sa kasong ito, ang mga kamag-anak na displacement ng mga kristal, mga pagbabago sa ibabaw sa kanilang hugis at sukat, pagpapapangit at paglaki ng ilang mga kristal sa gastos ng iba ay nangyayari.

SA mala-kristal na yelo Ang metamorphism ay nakararami sa anyo ng kolektibong recrystallization na may pagtaas sa average na laki ng mga kristal at pagbaba sa kanilang bilang sa bawat unit volume. Habang lumalaki ang laki ng kristal, bumabagal ang intensity ng recrystallization.

Mga katangian ng optical

Ang yelo ay isang uniaxial, optically positive na kristal na birefringent at may pinakamababang refractive index ng anumang kilalang mineral. Bilang resulta ng birefringence, ang light flux sa kristal ay polarized. Ginagawa nitong posible na matukoy ang posisyon ng mga kristal na palakol gamit ang Polaroids.

Kapag ang liwanag ay dumaan sa polycrystalline na yelo, ang isang pagpapahina ng pagkilos ng bagay ay sinusunod dahil sa pagsipsip at pagkalat, habang ang liwanag na enerhiya ay nagiging init, na nagiging sanhi ng radiative na pag-init at pagkatunaw ng yelo. Ang nakakalat na liwanag ay kumakalat sa yelo sa lahat ng direksyon, kabilang ang paglabas sa ibabaw ng irradiated. Dahil sa light scattering, ang yelo ay mukhang asul at kahit na esmeralda, at kung mayroong isang malaking halaga ng air inclusions sa yelo, ito ay nagiging puti.

Ang ratio ng dami ng enerhiya ng radiation na makikita mula sa ibabaw ng yelo at nakakalat sa ibabaw sa kabuuang enerhiya ng liwanag na dumarating sa ibabaw ay tinatawag na ice albedo. Ang halaga ng albedo ay depende sa kondisyon ng ibabaw ng yelo - para sa malinis na malamig na yelo ang halaga ng albedo ay humigit-kumulang 0.4, at kapag natutunaw at nahawahan ang ibabaw ay bumababa ito sa 0.3-0.2. Kapag ang snow ay nadeposito sa ibabaw ng yelo, ang albedo ay tumataas nang malaki. Ang snow albedo ay nag-iiba mula 0.95 para sa bagong tuyong tuyong snow sa polar at bulubunduking rehiyon hanggang 0.20 para sa basa, kontaminadong snow.

Voitkovsky K.F. Mga batayan ng glaciology. M.: Nauka, 1999, 255 p.

Mukhang maaaring ito ay mas karaniwan kaysa sa yelo? Sa gitnang Eurasia, kung saan ang taglamig ay tumatagal ng ilang buwan, sa hilaga, kung saan ang taglamig ay tumatagal ng halos buong taon, at maging sa katimugang bulubunduking mga rehiyon, ang niyebe at yelo ay karaniwang bahagi ng tanawin.

Samantala, ang proseso ng pagbuo ng yelo mismo ay hindi karaniwan. Tingnan natin, halimbawa, kung paano nagbabago ang dami ng tubig sa panahon ng paglipat mula sa isang likido patungo sa isang solidong estado, iyon ay, kapag ito ay nagyelo. Ang pagbabagong ito ay nangyayari sa isang ganap na naiibang paraan mula sa iba pang mga sangkap na kilala sa amin. Lahat ng mga ito, maliban sa bismuth at gallium, ay kumukuha at binabawasan ang kanilang volume habang sila ay lumalamig. Sa panahon ng solidification, ang kanilang dami ay bumababa nang malaki kumpara sa parehong masa ng matunaw.

Kapag ang tubig ay nag-freeze, ang kabaligtaran ay nangyayari - ang density ng yelo ay bumababa, at ang dami ay tumataas ng 10% kumpara sa volume na inookupahan ng parehong masa ng tubig.

Matagal nang alam ng mga tao ang pag-aari na ito ng yelo. Hindi nila ito maipaliwanag, gayunpaman, matagumpay nilang ginamit ito. Ang mga makapangyarihang gusali sa hilagang Europa ay itinayo mula sa mga monolith na bato na tumitimbang ng daan-daang kilo. Upang makagawa ng gayong mga bloke, ang mga medyo mababaw na uka ay sinuntok sa mga bato o napili ang angkop na mga bitak. Bago ang simula ng malamig na taglamig, sila ay napuno ng tubig, at ang nagresultang yelo ay kumilos bilang isang paputok. Kaya matiyaga, taon-taon, dinudurog ng mga tao ang pinakamalakas na bato at kumuha ng materyales sa pagtatayo gamit ang pagpapalawak ng tubig kapag ito ay nagyelo. Ngayon ang agham ay maaaring ipaliwanag ang dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito. Tulad ng makikita mula sa Fig. 1.8, ang pagbabago sa volume na may pagbaba ng temperatura ay nangyayari sa kakaibang paraan. Sa una, ang tubig ay kumikilos tulad ng maraming iba pang mga likido: unti-unting nagiging mas siksik, binabawasan nito ang dami nito. Ito ay sinusunod hanggang 4°C (mas tiyak, hanggang 3.98°C). Sa ganitong temperatura, para bang may nalalapit na krisis. Ang karagdagang paglamig ay hindi na bumababa, ngunit unti-unting pinapataas ang lakas ng tunog. Ang kinis ay biglang nagambala sa 0°C, ang kurba ay nagiging isang matarik na tuwid na linya, at ang volume ay biglang tumataas ng halos 10%. Ang tubig ay nagiging yelo.

Malinaw, sa 3.98°, ang thermal interference sa pagbuo ng mga associate ay nagsisimula nang humina nang labis na ang posibilidad ng ilang istrukturang muling pagsasaayos ng tubig sa mga balangkas na tulad ng yelo ay lilitaw. Ang mga molekula ay magkaparehong ayos, at sa ilang mga lugar ay nabuo ang isang heksagonal na istraktura na katangian ng yelo.

Ang mga prosesong ito sa likidong tubig, kumbaga, ay naghahanda ng isang kumpletong muling pagsasaayos ng istruktura, at sa 0°C ito ay nangyayari: ang dumadaloy na tubig ay nagiging yelo - isang mala-kristal na solid. Ang bawat molekula ay nakakakuha ng pagkakataon na kumonekta sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen na may apat

kapitbahay ako. Samakatuwid, sa yugto ng yelo, ang tubig ay bumubuo ng isang istraktura ng openwork na may "mga channel" sa pagitan ng mga nakapirming grupo ng mga molekula ng tubig.

Marahil, ang isa pang kakaibang pag-aari ng tubig ay nauugnay sa muling pagsasaayos ng istruktura - biglang tumalon kapasidad ng init sa panahon ng paglipat ng yugto ng tubig-yelo. Ang tubig sa 0°C ay may tiyak na kapasidad ng init na 1.009. Ang tiyak na kapasidad ng init ng tubig na naging yelo sa parehong temperatura ay kalahati ng mataas.

Dahil sa kakaiba ng structural transition na "tubig - yelo", sa hanay na 3.98...0°C, ang mga natural na reservoir na may sapat na lalim ay karaniwang hindi nag-freeze sa ilalim. Sa simula ng malamig na taglamig, ang itaas na mga layer ng tubig, na lumamig sa humigit-kumulang +4°C at umabot sa maximum na density, ay lumubog sa ilalim ng reservoir. Ang mga layer na ito ay nagdadala ng oxygen sa kalaliman at tumutulong pare-parehong pamamahagi mga nutrient impurities. Sa kanilang lugar, ang mas maiinit na masa ng tubig ay tumataas sa ibabaw, nagiging mas siksik, lumalamig kapag nadikit sa hangin sa ibabaw, at, na lumamig hanggang +4°C, lumulubog naman nang mas malalim. Patuloy ang paghalo hanggang sa maubos ang sirkulasyon at ang reservoir ay natatakpan ng lumulutang na layer ng yelo. Mapagkakatiwalaang pinoprotektahan ng yelo ang kalaliman mula sa kumpletong pagyeyelo - pagkatapos ng lahat, ang thermal conductivity nito ay mas mababa kaysa sa tubig.

Bawat taon ang isang malusog na pamumuhay ay nagiging mas at mas popular. Ang mga tao ay huminto sa paninigarilyo, nagsimulang maglaro ng sports, nagbibilang ng mga calorie sa mga pagkain na kanilang natupok bawat araw, kontrolin labis na timbang. Mayroong ilang mga sports...

Ang teknolohiya sa pag-print ng malawak na format ay nagsasangkot ng pagtitiklop mga produkto sa paglilimbag malalaking parameter sa mga espesyal na "malawak na printer" at mga plotter. Salamat sa paggamit ng gayong makapangyarihang modernong kagamitan, posible na makakuha ng mga kopya ng iba't ibang mga format na A1, A2, A3 at...

Pag-init - mahalagang proseso anumang pagkukumpuni ng bahay. pagkatapos ng lahat, ang tibay ng isang partikular na pader at ang harapan sa kabuuan ay nakasalalay dito. Ngayon, nag-aalok ang mga tagagawa ng malawak na iba't ibang mga materyales para sa pagkakabukod - mineral ...

11. Bakit lumalawak ang tubig kapag nagyeyelo

Ang pagyeyelo ng isang molekula ng tubig ay nangangahulugan na nawawala ang mga nasasakupan nito mula sa ibabaw. mga elemento ng kemikal naipon na mga photon ng solar na pinagmulan. Karamihan sa mga photon na ito ay naipon sa ibabaw ng hydrogen, dahil ang mga layer ng ibabaw ng hydrogen ay naglalaman ng isang malaking porsyento ng mga Yin photon (sumisipsip ng eter). Ang pagkakalantad ng hydrogen ay humahantong sa katotohanan na ang mga molekula ng tubig ay nagsisimulang magbuka nang may kaugnayan sa bawat isa. Ang hubad na hydrogen ng mga kalapit na molekula ay nagsisimulang maakit ang isa't isa. Sa likidong estado ng tubig, ang hydrogen ay "natakpan" ng mga libreng particle. Sinuri nila ang mga photon ng Yin sa komposisyon nito, at sa paraang ito ay nabawasan ang panlabas na pagpapakita ng Fields of Attraction ng mga photon na ito. Sa mga solar particle (ibinubuga ng Araw), ang mga particle ng Yang (ibinubuga ng eter) ay nangingibabaw. Dahil sa kalasag na ito, hindi kasing lakas ang pagkahumaling mula sa hydrogen sa likidong tubig.

Kapag ang tubig ay nag-freeze at ang mga molekula ay "lumilingon" patungo sa isa't isa kasama ang kanilang "mga bahagi ng hydrogen", ang "mga dulo ng oxygen" ay lumiliko din sa isa't isa. Sa likidong estado, ang mga molekula ay konektado tulad nito: "hydrogen-oxygen-hydrogen-oxygen" . At sa solid ay ganito: "oxygen-oxygen-hydrogen-hydrogen-oxygen-oxygen-hydrogen-hydrogen" .

Mas tiyak, sa solid state, ang koneksyon ay nangyayari dahil sa hydrogen bonds. At ang mga elemento ng oxygen ay napipilitang lumingon sa isa't isa.

Dahil ang mga elemento ng oxygen ay hindi naglalaman ng kasing dami ng Yin photon gaya ng hydrogen sa kanilang mga layer sa ibabaw, ang proseso ng pagyeyelo—ang pagkawala ng mga libreng photon—ay hindi gaanong nakakaapekto sa mga katangian ng Force Field ng mga elemento. Kung paanong ang Repulsion Field ay makabuluhan sa magnitude, nananatili itong ganoon. Samakatuwid, kapag ang mga molekula ng tubig ay nakabukas patungo sa isa't isa sa pamamagitan ng oxygen, ang mga elemento ng oxygen ay may pagbabagong epekto sa bawat isa. Tandaan natin na ang pagbabago ay pag-init, pagtaas ng temperatura. Ang mga elemento ay naglalabas ng eter patungo sa isa't isa (salamat sa mga particle ng Yang), at. sa gayon ay pag-init (pagbabago). Ang eter na ibinubuga ng bawat elemento patungo sa isa ay pumipigil dito sa paglabas ng eter. Dahil sa kontraaksyon na ito, nangyayari ang pagbabago sa kalidad ng mga particle sa komposisyon ng mga elemento. At ang pag-init, gaya ng nalalaman, ay palaging sinasamahan ng pagpapalawak ng bagay. Kaya naman lumalawak ang tubig kapag nagyeyelo. Pero hindi masyado. Hindi sa paraan na ito ay lalawak kung sisimulan mo itong pakuluan.

Ang nagyeyelong punto ay naipasa na, ang mga molekula ay umikot, at ang oxygen ay nabago (pinainit) sa loob ng mga molekula. Ngunit ang pag-init na ito ay spot-on at napakahina. Hindi ito pag-init, halimbawa dahil sa pagkasunog ng gasolina o pagpasa agos ng kuryente, kapag ang malaking bilang ng mga libreng particle na may Repulsion Fields (Yang) ay naipon.

Sa hinaharap, kung magpapatuloy ang paglamig ng tubig, higit na pagpapalawak hindi mangyayari.

Kaya, nasuri namin ang mga dahilan para sa pagpapalawak ng tubig sa panahon ng paglamig.

Lubos naming ipinapayo sa iyo na basahin ang mga artikulo sa pagbabago ng kalidad ng butil - sa Bahagi 2, na nakatuon sa mekanika ng butil. Kung hindi, ang pangunahing dahilan para sa pagpapalawak ng tubig at mga sangkap kapag pinainit ay mananatiling hindi malinaw sa iyo.