Suyun donduğu zaman genleşme kuvveti. Petrol ve gazın büyük ansiklopedisi

Su, gezegenimizdeki en yaygın ve en gizemli maddedir. Antik çağlardan beri bilinen basit özelliklere sahiptir. Bu özellikleri sayesinde "yaşamın temeli" olarak adlandırılır. Peki bu özelliklerin “harikalığı” nedir? Anlayalım.

akışkanlık. Su dahil tüm sıvıların ana özelliği. Dış kuvvetlerin etkisi altında herhangi bir gemi şeklini alabilir. Ve bu, her yerde kullanılabilirliğini sağlar. Su kemerlerinde akar, gölleri, nehirleri ve denizleri oluşturur. Ve en önemlisi, küçük bir şişeden büyük bir tanka kadar her zaman uygun herhangi bir pakette yanınıza alabilirsiniz.

sıcaklık özellikleri. Ilık su, soğuk sudan daha hafiftir ve daima yükselir. Bu nedenle, tavayı aynı anda her taraftan değil, sadece alttan ısıtarak çorba pişirebiliriz. "Konveksiyon" adı verilen bu fenomen nedeniyle, karasal su kütlelerinin çoğu sakinleri yüzeye daha yakın yaşar.

Ancak suyun termal özelliklerinden en önemlisi, yüksek ısı kapasitesidir - demirden 10 kat daha fazladır. Bu, onu ısıtmak için büyük miktarda enerjiye ihtiyaç duyulduğu, ancak soğuduğunda aynı miktarda enerjinin serbest bırakıldığı anlamına gelir. Evlerimizdeki ısıtma sistemleri ve sanayide kullanılan soğutma sistemleri bu prensibe dayanmaktadır.

Ayrıca denizler ve okyanuslar, mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarını yumuşatarak, yazın ısıyı emerek ve kışın serbest bırakarak Dünya'nın sıcaklık düzenleyicisi rolünü oynar. Ve ısı kapasitesi ve konveksiyon kombinasyonu ile tüm kıtayı bile ısıtabilirsiniz! Gulf Stream'in sıcak akıntısı olan "Avrupa'nın ana bataryasından" bahsediyoruz. Atlantik yüzeyi boyunca hareket eden dev ılık su akıntıları, kıyılarında bu enlemler için tipik olmayan rahat bir sıcaklık sağlar.

Donmak. Suyun donma noktası şartlı olarak 0 dereceye eşittir, ancak aslında bu parametre bir dizi faktöre bağlıdır: atmosferik basınç, suyun yerleştirildiği kap ve içindeki kirliliklerin varlığı.

Su, diğer maddelerin aksine donduğunda genleşmesi bakımından benzersizdir. Sert kışlarımızla, bu belki de olumsuz bir özellik olarak adlandırılabilir. Donma ve hacim artışı, su (veya daha doğrusu buz) sadece metal boruları yırtar.

Yani katı hale geçerken su hacmi artar, ancak yoğunluğu azalır. Bu nedenle buz her zaman sudan daha hafiftir ve yüzeyinde bulunur. Ek olarak, ısıyı zayıf bir şekilde iletir: en soğuk kışta bile, gezegenin rezervuarlarında yaşam korunur. Sonuçta, buz "yastığı" ne kadar kalınsa, altındaki su o kadar sıcak olur. Ayrıca, bu özellik sayesinde, bazı insanlar hala "buzullar" - yaz aylarında bile erimeyen ve yiyeceklerin çok uzun süre saklanmasına izin veren buzla kaplı mahzenler veya mağaralar inşa ediyor.

Bazı bilim adamları, küresel ısınmayla mücadele etmek için buz kullanmayı bile önerdiler. Fikrin özü şudur - özel bir gemi, Antarktika yakınlarında bir yerde sürüklenen bir buzdağını yedekte alır. Ve sonra onu, insanların sıcaktan acı çektiği daha sıcak iklimlere sürüklüyor. Buzdağı eriyor, tüm kıyı bölgesini soğutuyor. "Aksine Körfez Çayı" böyledir, sadece insan tarafından yaratılmıştır.

Kaynamak. Soğuk buzdan sıcak buhara geçelim. Suyun 100 derecede kaynadığını hepimiz biliyoruz. Ancak bu sadece normal hava bileşimi ve atmosferik basınç koşulları altında. Ama Everest'in tepesinde, basıncın daha düşük olduğu ve havanın seyrekleştiği yerde, su ısıtıcınız şimdiden 68 derecede kaynar! Kaynar su zararlı mikroorganizmaları öldürmeye yardımcı olur. Ayrıca buharda pişirilmiş yiyecekler, kızarmış yiyeceklerden çok daha sağlıklıdır.

Ek olarak, su buharına gerçek bir medeniyet motoru denilebilir. Buharlı motorların çağının üzerinden 100 yıl bile geçmedi ve birçok insan hala hatalı bir şekilde demiryolu lokomotiflerini (şimdi esas olarak elektrikle çalışan) "buharlı lokomotifler" olarak adlandırıyor.

Bu arada, elektrik hakkında. Buhar olmadan, hala nadir ve pahalı bir merak olurdu. Sonuçta, çoğu santralin çalışma prensibi, rotorun sıcak buhar basıncı altında dönmesine dayanmaktadır. Modern nükleer santraller, eski kömür veya petrol santrallerinden yalnızca su ısıtma ilkesinde farklılık gösterir. Yenilikçi ve güvenli güneş enerjisi bile buhar kullanır: Büyüteç gibi büyük aynalar güneş ışınlarını bir su tankına odaklar ve onu elektrik türbinleri için buhara dönüştürür.

Çözülme. Suyun bir başka önemli özelliği, onsuz sadece bilim ve endüstrinin değil, yaşamın kendisinin de imkansız olacağı! Sizce kan plazmasının en sevdiğiniz gazozla ortak noktası nedir? Cevap basit: soda, çeşitli tuzların, minerallerin ve gazların sulu bir çözeltisidir. Plazma, proteinler ve diğer maddelerin yanı sıra% 90 sudan oluşur. Ve canlı bir organizmanın her hücresi, ihtiyaç duyduğu maddeleri sulu bir çözelti şeklinde de alır.

Su en basit, en güvenli, ancak yine de en güvenilir doğal çözücüdür. Mobil molekülleri arasında, sıvılardan metallere kadar hemen hemen her madde "sürünebilir". Bu harika özellik, insanlığın şafağından beri fark edilmiştir. Eski sanatçılar mağara duvarlarını boyamak için doğal boyaları suda çözdüler. Daha sonra, herhangi bir malzemeyi altına dönüştüren bir "filozof taşı" elde etme umuduyla, çeşitli maddeleri suda çözen ortaçağ simyacıları copu devraldı. Ve şimdi bu özellik modern kimyagerler tarafından başarıyla kullanılıyor.

Yüzey gerilimi.Çoğu insan, suyun yüzey gerilimini duyduklarında, sadece bir gölet veya su birikintisinin yüzeyi boyunca süzülen su kuşu böceklerini düşünürler. Ve bu arada, suyun bu özelliği olmadan ellerinizi yıkamanız bile imkansız! Sabun köpüğünün oluşması onun sayesinde. Ayrıca havlu olmadan ellerinizi havluyla kurutmak da zordur. Sonuçta, tüm emici malzemeler (kağıt havlu veya mikrofiber bez olması fark etmez), yüzey gerilimi nedeniyle nemin emildiği mikroskobik gözeneklere sahiptir. Aynı nedenle su, bitkilerin köklerine nüfuz eden en ince kılcal damarlardan akar. Eklenen suyun yüzey gerilimi nedeniyle kuru yapı karışımlarının hazırlanması da mümkündür.

Su molekülleri aktif olarak birbirlerine çekilir, sonuç olarak, belirli bir hacimdeki yüzeyi minimum olma eğilimindedir. Bu nedenle herhangi bir sıvının doğal şekli bir küredir. Bu, sıfır yerçekiminde bulunarak kolayca doğrulanabilir. Böyle bir deney için uzaya uçmak gerekli olmasa da, bir bardak bitkisel yağa biraz su enjekte etmek için bir şırınga kullanın ve nasıl toplar oluşturduğunu izleyin.

• >

  Buzun donmamış sudan daha hafif olması sonucunda ilk buz kristallerinin yukarı doğru yüzerek birbirleriyle birleştiğinden ve üst kısımda donmanın daha hızlı gerçekleştiğinden şüpheleniyorum.

  Öte yandan, tam tersi hareket edecek, sıcak suyu yukarı çıkaracak ve orada buz oluşumunu önleyecek bir konveksiyon olduğunu belirtmekte fayda var. Ancak, bana öyle geliyor ki, yavaş düzgün donma ile bu etki dengeleniyor.

• TAM bir kavanoz su nasıl lehimlenir?

  Kabul ediyorum. Mükemmel lehimleme burada çalışmıyor. Bu nedenle, su akmadığı sürece lehimi üste yapıştırın. Bu arada, havya ile ısıtıldığında havya yerinde su buharı gerçekten oluşur.

  Açıkçası, su hacmi orijinaline dönecektir. Bununla birlikte, ne nedeniyle - bastırılacak olanın taban değil (çok tonozlu hale geldi), kutunun yan duvarı olduğu varsayımı var.

  Kavanoz kesinlikle hermetik olsaydı, evet, yan duvar bastırılırdı. Ama yine de içeri hava giriyor. Bu nedenle, buz çözme işleminden sonra, havanın yukarıdan göründüğü, donma sırasında alt kısmın daha da sıkıldığı ve tamamen dışarı atılıncaya kadar böyle devam ettiği ortaya çıkıyor.

  Not; Bugün kavanozu çözdüm ve ikinci dondurucuya koydum. Bakalım bundan ne çıkacak...

• 1. Lehimlemeye çalıştım, çalışmıyor! Sadece yarı otomatik bir cihazla demleyebiliyordum (elektrikli kaynak) dondum, altını çözdüm karışmadım havadan diye düşündüm başka bir kavanoz aldım kameradan pipka lehimledim hava ile kontrol ettim 2 atm sızıntı yok su dolu hava yok! dondu çözüldü kenarlar neredeyse geri çekilmedi bir saat sonra kontrol edildi aşırı basınç vardı ve bana öyle geliyor ki su donduğunda ve çözüldüğünde, içinde çözünen hava serbest kalıyor ve bu nedenle kenarlar geri çekilmiyor
  2, su yukarıdan kristalleşir (kışın nehir, su varil) buz sudan daha hafiftir, bence soğuk iletkenlik.
• kavanoz süt altından sizinkiyle aynı, buz çözüldükten sonra voltajınız biraz düştüğü için her şey aynı şekilde oldu, oda sıcaklığında çözüldü, benim durumumda su sıcaklığını dikkate almaya değer gibi görünüyor 7 derece, ve oda sıcaklığı 25 derece de muhtemelen etkiler. Şimdi kavanozlar dikişi üste ve dikişi alta gelecek şekilde yanlarına konursa ne olacağını kontrol ediyorum!
• > 1. Dondurucu su neden alt kapağı sıkıyor ve pratik olarak üst kapağı etkilemiyor?
  Kavanozun plastik bir kapta olduğu göz önüne alındığında, dondurma işleminin eşit şekilde ilerlemediğine inanıyorum. Kutunun üst kısmı ilk donan kısımdı, çünkü soğuğa daha yakındı, alt kısmı ise plastik duvarlar ile kuyu arasındaydı. kutular hava yukarıdan biraz daha sıcaktı. Ayrıca, kutunun üst kısmındaki buzlanma, kutuya ek güç verdi, ancak buza dönüşerek, su genişledi ve kuyunun alt kısmındaki sıvıya bastırdı. bankalar.
• > 1. Dondurucu su neden alt kapağı sıkıyor ve pratik olarak üst kapağı etkilemiyor?

  1. Yukarıdan buz formları. bunun nedeni, soğutma sırasında (4 dereceden 0'a kadar) yoğunluğun azalması nedeniyle soğutmanın (ve yazarın yazdığı gibi donma suyunun değil) zirveye çıkmasıdır.
  2. Hacimdeki artış nedeniyle soğutma (ve yazarın yazdığı gibi suyu dondurmamak), artık kapağa değil, kuvveti tüm alana eşit olarak dağıtan buz "pakı" üzerine bastırır. kapak. kapağın "en zayıf" kısmı (merkezden), en "güçlü" kısımlarla (yan duvarlara yakın) aynı basınca maruz kalır. sonuç olarak, soğutma suyunun yarattığı kuvvet, kapağın "güçlü" kısmı tarafından söndürülür. alt kısımda buz yoktur, su "güçlü" kısımlara baskı yapar, bükülmezler, toplam basınç "zayıf" kısımlara geçer, "güçlü" olanlar tarafından emilmez (çünkü kuvvet içinden iletilir) su her yöne). bunun gibi bir şey.

• Tov. Bilim insanları! Ve biri bana donan suyun ve ortaya çıkan buzun kabın duvarlarına ne kadar baskı uyguladığını söyleyebilir mi?
• Akıllı olma. Alttan itti çünkü bu kavanozda yerçekimi de çalışıyor + donma sırasında en yüksek su yoğunluğuna sahip olduğu gerçeği, yani üstte altta olduğu kadar genişleme için kütle yoktu.

  Basınç, p1/p2 = ((n su)/(n buz))*T1/T2'den hesaplanabilir

  Alt kapak, kavanozun sürekli dönüş durumunda donması dışında her zaman sıkılacaktır. Veya yerçekimi yokluğunda.

  Yukarıdaki denklem için buz sıcaklığını elde etmek için kutunun sıcaklığını ölçüyoruz, Q1=Q2, Q1=c*m*dT (kutu)
  Q2=c2*m2*dT2 + dL*m + c3*m2*dT3
  su soğur + su kristalleşir + buz soğur
  dT3 = (c*m*dT-c2*m2*dT2-dL*m)/(c3*m2)

  Bu, buzun sıcaklık değişimi olacaktır.
  Bunu T=0+273-dT3'te değiştirin - sıcaklık T2 olacaktır.
  Sıcaklık T1 - su - su kavanoz ile termodinamik dengeye girdiğinde bir termometre ile.

  P2 - buz basıncı, p1=pa+((m*9.8)/S(alt))

  Hepsi öyle görünüyor.
  Kavanozu bir miktar sıkmak için gereken basınç miktarına eşit olacak p2'yi alın.

  Basitleştirilmiş bir biçimde, bu sorun şöyle görünür ve sonuç kesinlikle doğru değildir. Doğruluk için buraya entegre etmek gerekli olurdu ama bence bu çok fazla.

  Umarım bir şey kaçırmamışımdır.

• saşa	13 Aralık 2012, 04:14

  Söz konusu etki, buz yoğunluğunun aslında suyun yoğunluğundan daha az olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır, bu nedenle, ilk aşamada, üst katmanlar (yukarıdan aşağıya) donar. Üst katmanlar donduğunda, kabın duvarlarıyla etkileşime girerler (sürtünme kuvveti!). Donmanın son aşamasında, duvarlara karşı bu sürtünme kuvveti, tabanımızın karşı kuvvetinden daha büyüktür. Alt bu nedenle sıkılır.

• İvan	7 Kasım 2014, 06:54

  0lympian, bildiğiniz gibi, su soğuduğunda sıcak katmanları yükselecek ve soğuk olanlar dibe çökecek, bu etki 4 santigrat dereceye (suyun en yüksek yoğunluğu) kadar gözlenir ve katmanlar hareket edene kadar hareket etmez. su 4 dereceye kadar tam derinliğe kadar soğur. Bundan sonra moleküller kristalleşir (yoğunlukları 4 derecedeki suyun yoğunluğundan daha azdır) ve yükselirler, kavanozun üst kapağında buz oluşur ve daha fazla dondurma işleminde buzun daha kolay olması daha kolaydır. üstte oluşan "buz tıkacı"nın direncini aşmak için kavanozun alt kapağını sıkın (en az dirençli yola göre).
• Alexander, eksik bir tank açılmaz çünkü. Basınçlı yerlerde buz erir.

• 11 Ocak 2015, 07:44

  Çok teşekkürler! Sorunun ilkel görünebileceğini anlıyorum, fizikteki okul müfredatının seviyesi, ama ben bir hümanistim ve okulda, hafifçe söylemek gerekirse, kesin bilimlere "çekilmiş" değildim. Gerçi fizikte ve özellikle geometride bazı pozisyonlar beni cezbetti. Buzun genleşebileceği bir yer olduğunu varsaydım, ama emin değildim - bu, tankın kavşakta paslandığı anlamına geliyor. Cevabınız için tekrar teşekkürler! Cevabınız için tekrar teşekkürler, İyi Bayramlar! İçtenlikle. İskender.
• peta, anladığım kadarıyla donan sudaki yabancı cisimler (tahtalar, kütükler, şişeler) katı bir buz parçasının oluşmasını engelliyor. Hangi sadece yanlara ve aşağı doğru bastırır. Bunun yerine, birbirine göre hareket edebilen ve bu nedenle tankın duvarlarına ve dibine baskı yapmayan birkaç parçamız var.
• Genişleyen buz, yan duvarlara ve tabana basınç UYGULAMAZ.

  Kaçırılan "NOT" renderları

• peta zemini su dolu bir tanka koyar.Dış duvarları ve kapakları (üst buz) buzladıktan sonra aşırı basınçtan korur. Ayrıca şişelerle (plastik). Havuzu yarı dolu bırakmak daha iyidir, böylece donmuş toprak ve içindeki buzun basıncı birbirini iptal eder.
• Kutunun metal olduğu ve soğukta büzülmeye ve pozitif sıcaklıklarda genleşmeye meyilli olduğu gerçeğini düşünmediniz mi?

• Edward

  26 Mart 2016, 07:35

  Süt kutusuna ne dersin? Süt bir yağ emülsiyonudur. Kavanozun içini yağladınız mı? Ve değilse, o zaman yağ, kavanozdaki suyun yüzeyinde monomoleküler bir tabaka oluşturmuştur, değil mi? Belki onun da etkisi olmuştur? Eh, muhalefetin zayıf olduğu yönde baskının daha fazla olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, donma yukarıdan aşağıya doğru gerçekleşirse, o zaman kalan donmamış su, donma, henüz büyük buzun olmadığı yerde presler mi? Yani - nispeten plastik bir alt kapakta, altta?
• kim ne yazar ve kapalı bir cam kavanozun neden dolması gerektiğini kimse cevaplamaz. Geçen gün, suyun hacmini değiştirmediği için patladığı ve soğuktan bardağın büzüldüğü ve büzülecek yeri olmadığı için kavanozun patladığı için bir tartışmaya girdim.. Bana güldüler ama tam olarak hatırlıyorum. fizik öğretmeni ne dedi Ya da belki bir şey hatırlıyorsun? Beni düzelt..
• ve şimdi haklı olduğumdan eminim.

• 25 Eylül 2016, 17:14

  Vladimir Nemov, su sadece hacmi değiştirir: su yoğunluğu = 1 ve buz yoğunluğu = 0.9. Yani, donarken, işgal edilen hacimde keskin bir sıçrama elde edilir. Ve bankanın sabit bir hacmi olduğu için patlar. Bir başka kötü şey de bunun cam olmasıdır - çatlak aynı anda kavanozun her tarafına gider. Bir şekilde, bir litre suyun yanlışlıkla kuvvetten donduğu üç litrelik bir kavanozu "mahvettim" - tamamen çatladı.
• Bilgili biriyseniz, tartışmayacağım, ama bir şey musallat oluyor, bir şeyler yanlış ... Donarken, camın hacmi azalma eğiliminde değil?Ya metal? İşte cevap burada yatıyor! Ama yine de açıklaman için teşekkürler.
• Teşekkürler.
• Dondurucu su alt kapaktan sıkılır çünkü su-buzunun potansiyel enerjisi artmaz, dolayısıyla kütle merkezi daha alçak olur.
• Maddenin toplanma durumundaki bir değişiklik ve aynı anda enerjinin emilmesiyle, cisimlerin hacmi artar.
• Soru, uygulama açısından önemlidir. Bir dava vardı. Kışın mezarın üzerinde suni taştan bir testi patlar. Tavsiye açıktır: donmadan önce örtün, böylece içine su girmesin. Ancak bu her zaman mümkün değildir. Çözüm başka nedir? Örneğin, içine bir şey koyun.
• her şey çok ilginç, soğuk enerji kullanma konusu üzerinde çalıştığım için neredeyse sürekli bir hareket p.v.d geliştirdim.
• Nicholas! Gelişiminizi paylaşın. Veya tartışıldığı bir bağlantı verin.
• Mesele şu ki, kavanozun tepesine kadar yüzen buz, üst kapak üzerinde daha fazla baskı yapan eşit bir çerçeve oluşturur ve alt kısım, kavanozun dibine eşit ve eşit olmayan bir alanla donar. %70 buz ve %30 su oranı, kabaca konuşursak, alt kısımlarındaki buz, daha küçük bir basınç alanı veren ve bu nedenle kutunun dibinin olduğu bir kama şeklinde olur. preslenmiş. Yerçekimi kuvvetini de hesaba katabilirsiniz, su olsa bile buz hala dibe bastırıyor, elbette biraz, farkedilmiyor bile, ama bastırıyor.
• Bir soru vardı - ne tür bir gemi yapılmalı ve neyden su donduğunda patlamaması için. Donan su hacmini yaklaşık %10 arttırır. Kap patlamadığından, suyun hacmini artırmadığı anlamına gelir - yani. donmadı. Şimdi referans - suyun donma noktası, basınçtaki yaklaşık 1 g artışla azalır. Her 130 atm için C. ve 2200 atm basınçta minimuma (-22 gr. C) ulaşır. Şunlar. -22 gr sıcaklığa kadar donan sudan kırılmayacak bir kap olduğu söylenebilir. C 2200 atm'ye dayanmalıdır. Şunlar. metrekare başına 2 tondan fazla Mariana Çukuru'nun dibinde olduğundan daha fazlasını görün
• Yukarıdan buz formları. Buz katı bir madde olduğu için, buzun kalınlığını + üst kapağı basınçla itmek, buz olmadan alttan itmekten daha zordur ve sonra pistonun yukarıdan aşağıya basınçla su üzerindeki etkisi.

Genişleyen mi küçülen mi? Cevap şudur: Kışın gelmesiyle birlikte su genişleme sürecine başlar. Bu neden oluyor? Bu özellik suyu, soğutulduğunda sıkıştırılan diğer tüm sıvı ve gazların listesinden ayırır. Bu alışılmadık sıvının bu davranışının nedeni nedir?

Fizik Sınıfı 3: Su donduğunda genleşir mi büzülür mü?

Çoğu madde ve malzeme ısıtıldığında genleşir ve soğutulduğunda küçülür. Gazlar bu etkiyi daha belirgin olarak gösterir, ancak çeşitli sıvılar ve katı metaller aynı özellikleri gösterir.

Gazın genleşmesi ve büzülmesinin en çarpıcı örneklerinden biri balondaki havadır. Eksi havalarda balonu dışarı çıkardığımızda balonun boyutu hemen küçülüyor. Topu ısıtılmış bir odaya getirirsek, hemen artar. Ama banyoya bir balon getirirsek patlar.

Su molekülleri daha fazla alan gerektirir

Çeşitli maddelerin bu genleşme ve büzülme süreçlerinin gerçekleşmesinin nedeni moleküllerdir. Daha fazla enerji alanlar (bu sıcak bir odada olur), soğuk bir odadaki moleküllerden çok daha hızlı hareket eder. Daha fazla enerjiye sahip parçacıklar çok daha aktif ve daha sık çarpışır, hareket etmek için daha fazla alana ihtiyaç duyarlar. Moleküllerin uyguladığı basıncı tutmak için malzeme boyut olarak artmaya başlar. Ve oldukça hızlı gerçekleşir. Peki su donunca genleşir mi büzülür mü? Bu neden oluyor?

Su bu kurallara uymaz. Suyu dört santigrat dereceye soğutmaya başlarsak, hacmini azaltır. Ancak sıcaklık düşmeye devam ederse, su aniden genişlemeye başlar! Suyun yoğunluğunda anormallik diye bir özellik vardır. Bu özellik dört santigrat derece sıcaklıkta gerçekleşir.

Artık suyun donduğunda genleşip genleşmediğini veya büzüldüğünü anladığımıza göre, ilk etapta bu anomalinin nasıl oluştuğunu bulalım. Bunun nedeni, onu oluşturan parçacıklarda yatmaktadır. Su molekülü iki hidrojen atomu ve bir oksijenden oluşur. Suyun formülünü ilkokuldan beri herkes bilir. Bu moleküldeki atomlar elektronları farklı şekillerde çeker. Hidrojen pozitif bir ağırlık merkezine sahipken, oksijenin aksine negatif bir ağırlık merkezi vardır. Su molekülleri birbiriyle çarpıştığında, bir molekülün hidrojen atomları, tamamen farklı bir molekülün oksijen atomuna aktarılır. Bu olaya hidrojen bağı denir.

Su soğudukça daha fazla alana ihtiyaç duyar

Hidrojen bağlarının oluşum sürecinin başladığı anda, suda, moleküllerin buz kristalinde olduğu gibi aynı sırada olduğu yerler görünmeye başlar. Bu boşluklara küme denir. Katı bir su kristalinde olduğu gibi dayanıklı değildirler. Sıcaklık yükseldiğinde, yok olurlar ve yerlerini değiştirirler.

İşlem sırasında sıvıdaki kümelerin sayısı hızla artmaya başlar. Yayılmaları için daha fazla alana ihtiyaç duyarlar, bu nedenle suyun anormal yoğunluğuna ulaştıktan sonra boyutu artar.

Termometre sıfırın altına düştüğünde, kümeler küçük buz kristallerine dönüşmeye başlar. Yukarı çıkmaya başlarlar. Bütün bunların sonucunda su buza dönüşür. Bu, suyun çok sıra dışı bir yeteneğidir. Bu fenomen, doğada çok sayıda süreç için gereklidir. Hepimiz biliyoruz ve bilmiyorsak buzun yoğunluğunun soğuk veya soğuk suyun yoğunluğundan biraz daha az olduğunu hatırlıyoruz. Bu, buzun su yüzeyinde yüzmesini sağlar. Tüm rezervuarlar yukarıdan aşağıya donmaya başlar, bu da suda yaşayanların donmamasına ve altta yaşamasına izin verir. Böylece, suyun donduğunda genleşip genleşmediğini veya büzüştüğünü artık ayrıntılı olarak biliyoruz.

Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar. İki özdeş bardak alıp birine sıcak su, diğerine aynı miktarda soğuk su koyarsak, sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğunu fark ederiz. Mantıklı değil, değil mi? Sıcak suyun donmaya başlamadan önce soğuması gerekir, ancak soğuk su donmaz. Bu gerçeği nasıl açıklamalı? Bilim adamları bugüne kadar bu bilmeceyi açıklayamıyorlar. Bu fenomene Mpemba Etkisi denir. 1963 yılında Tanzanya'dan bir bilim adamı tarafından alışılmadık koşullar altında keşfedildi. Öğrenci kendine dondurma yapmak istedi ve sıcak suyun daha hızlı donduğunu fark etti. Bunu önce kendisine inanmayan fizik öğretmeniyle paylaştı.

Görünüşe göre, buzdan daha yaygın ne olabilir? Avrasya'nın orta bölgesinde, kışın birkaç ay sürdüğü, kuzeyde, kışın yılın çoğu zaman sürdüğü ve güneydeki dağlık bölgelerde, kar ve buz, manzaranın olağan bileşenleridir.

Bu arada, buz oluşumu süreci olağandışıdır. Örneğin, sıvı halden katı hale geçerken yani donarken suyun hacminin nasıl değiştiğini görelim. Bu değişim, bildiğimiz diğer maddelerde olduğu gibi gerçekleşmez. Bizmut ve galyum hariç hepsi küçülür, soğudukça hacmini azaltır. Katılaşma sırasında, eriyiğin aynı kütlesine kıyasla hacimleri önemli ölçüde azalır.

Su donduğunda, her şey tam tersi olur - buzun yoğunluğu azalır ve hacim, aynı su kütlesinin kapladığı hacme kıyasla %10 artar.

Eski zamanlardan beri insanlar buzun bu özelliğini biliyorlardı. Nasıl açıklayacağını bilmeden, yine de başarıyla kullandılar. Avrupa'nın kuzeyindeki güçlü binalar, yüzlerce kilogram ağırlığındaki taş monolitlerden inşa edildi. Bu tür blokları yapmak için kayalara nispeten sığ oluklar açılmış veya uygun çatlaklar seçilmiştir. Kış soğuğu başlamadan önce, suyla dolup taştı ve ortaya çıkan buz, patlayıcı görevi gördü. Bu yüzden her yıl sabırla, insanlar donma sırasında suyun genleşmesini kullanarak en güçlü kayaları ezdi, yapı malzemesi elde etti. Artık bilim bu fenomenin nedenini açıklayabilir. Olarak Şekil l'de görülebilir. 1.8'de, azalan sıcaklıkla hacimdeki değişiklik tuhaf bir şekilde ilerler. İlk başta su, diğer birçok sıvı gibi davranır: yavaş yavaş yoğunlaşır, hacmini azaltır. Bu, 4°C'ye kadar gözlemlenir (daha kesin olarak, 3.98°C'ye kadar). Bu sıcaklıkta, bir kriz başlayacak gibi görünüyor. Daha fazla soğutma artık azalmaz, ancak hacmi kademeli olarak artırır. 0°C'de pürüzsüzlük aniden kesintiye uğrar, eğri dikey bir düz çizgiye dönüşür ve hacim aniden neredeyse %10 artar. Su buza dönüşür.

Açıkça, 3.98°C'de, ortakların oluşumundaki termal müdahale o kadar zayıflamaya başlar ki, suyun bazı yapısal olarak buz benzeri çerçeveler halinde yeniden düzenlenmesi mümkün hale gelir. Moleküller karşılıklı olarak sıralanır, bazı yerlerde buzun özelliği olan altıgen bir yapı oluşur1.

Sıvı sudaki bu işlemler, olduğu gibi, tam bir yapısal yeniden yapılandırmaya hazırlanır ve 0 ° C'de gerçekleşir: akan su buza dönüşür - kristal bir katı. Her molekül, dört tane ile hidrojen bağları ile bağlanma fırsatı elde eder.

komşuyum. Bu nedenle, buz fazında su, sabit su molekülleri grupları arasında “kanallar” bulunan bir açık yapı oluşturur.

Muhtemelen, suyun bir başka tuhaf özelliği, yapısal yeniden düzenleme ile bağlantılıdır - “su-buz” faz geçişi sırasında ısı kapasitesinde keskin bir sıçrama. 0°C'deki suyun özgül ısı kapasitesi 1.009'dur. Aynı sıcaklıkta buza dönüşen suyun özgül ısı kapasitesi bunun yarısıdır.

"Su - buz" yapısal geçişinin özellikleri nedeniyle, 3.98 ... 0 ° C aralığında, yeterli derinliğe sahip doğal rezervuarlar genellikle dibe donmaz. Kış soğuğunun başlamasıyla birlikte, yaklaşık + 4 ° C'ye kadar soğuyan ve maksimum yoğunluğa ulaşan suyun üst katmanları rezervuarın dibine çöker. Bu katmanlar oksijeni derinliklere taşır ve besin kirliliklerini eşit olarak dağıtmaya yardımcı olur. Yerlerinde, daha sıcak su kütleleri yüzeye çıkar, yoğunlaşır, yüzey havasıyla temas ettiğinde soğur ve +4°C'ye soğuduktan sonra daha derine batar. Karıştırma, sirkülasyon tükenene ve rezervuar yüzen bir buz tabakasıyla kaplanana kadar devam eder. Buz, derinlikleri sürekli donmaya karşı güvenilir bir şekilde korur - sonuçta termal iletkenliği suyunkinden çok daha azdır.

Her yıl, sağlıklı bir yaşam tarzı giderek daha popüler hale geliyor. Kişiler sigarayı bırakır, egzersiz yapmaya başlar, gün içinde tükettikleri besinlerin kalorilerini sayar ve fazla kilolarını kontrol altına alırlar. Bir çok spor var…

Geniş formatlı baskı teknolojisi, büyük parametrelere sahip basılı ürünlerin özel "geniş yazıcılar" ve çizicilerde çoğaltılması anlamına gelir. Bu kadar güçlü modern ekipmanların kullanımı sayesinde A1, A2, A3 ve ... farklı formatlarda baskılar alabilirsiniz.

Yalıtım, herhangi bir ev tadilatının önemli bir parçasıdır. sonuçta, belirli bir duvarın ve bir bütün olarak cephenin dayanıklılığı buna bağlı olacaktır. Günümüzde üreticiler yalıtım için çok çeşitli malzemeler sunmaktadır - mineral ...

11. Su donduğunda neden genleşir?

Bir su molekülünün donması, onu oluşturan kimyasal elementlerin yüzeyinden güneş kaynaklı birikmiş fotonları kaybetmesi anlamına gelir. Bu fotonların çoğu, hidrojenin yüzeyinde birikir, çünkü hidrojenin yüzey katmanları büyük oranda Yin fotonları (eter emen) içerir. Hidrojenin maruz kalması, su moleküllerinin birbirine göre dönmeye başlamasına neden olur. Komşu moleküllerin çıplak hidrojeni birbirini çekmeye başlar. Suyun sıvı halindeyken hidrojen, serbest parçacıklar tarafından "örtüldü". Yin fotonlarını bileşiminde korudular ve bu şekilde dışarıdaki bu fotonların Çekim Alanlarının tezahürünü azalttılar. Güneş parçacıkları (Güneş tarafından yayılan) arasında, Yang parçacıkları (yayan eter) baskındır. Bu koruma nedeniyle, sıvı haldeki suyun hidrojen tarafından çekim o kadar güçlü değildir.

Su donduğunda ve moleküller "hidrojen kısımları" ile birbirine "döndüğünde", "oksijen uçları" da birbirine doğru döner. Sıvı haldeyken, moleküller şu şekilde bağlanır - "hidrojen-oksijen-hidrojen-oksijen" . Ve bunun gibi sağlam: "oksijen-oksijen-hidrojen-hidrojen-oksijen-oksijen-hidrojen-hidrojen" .

Daha doğrusu, katı halde bağlantı, hidrojen bağları nedeniyle gerçekleşir. Ve oksijen elementleri basitçe birbirlerine doğru dönmeye zorlanır.

Oksijen elementleri, yüzey katmanlarında hidrojen kadar çok Yin fotonu içermediğinden, donma işlemi - serbest fotonların kaybı - elementlerin Kuvvet Alanının özelliklerini önemli ölçüde etkilemez. Önemli bir İtme Alanı olduğu için öyle kalıyor. Bu nedenle su molekülleri oksijenle birbirlerine döndüklerinde oksijen elementleri birbirleri üzerinde dönüştürücü bir etkiye sahiptir. Dönüşümün ısınma olduğunu, sıcaklıkta bir artış olduğunu hatırlayın. Elementler birbirlerine (Yang parçacıkları sayesinde) eter yayarlar. böylece ısıtma (dönüştürme). Elementlerin her birinin diğerine doğru yaydığı eter, onun eter yaymasını engeller. Bu karşıtlık nedeniyle, elementlerin bileşimindeki parçacıkların niteliklerinin dönüşümü gerçekleşir. Ve bildiğiniz gibi, ısıtmaya her zaman maddenin genişlemesi eşlik eder. Bu nedenle su donarken genleşir. Ama çok değil. Kaynatmaya başlarsanız genişleyeceği şekilde değil.

Donma noktası aşılmış, moleküller kendi etrafında dönmüş ve moleküllerin bileşimindeki oksijen dönüştürülmüş (ısıtılmıştır). Ama bu ısıtma nokta, çok zayıf. Bu, örneğin, İtici Alanlara (Yang) sahip çok sayıda serbest parçacık biriktiğinde, yakıtın yanması veya bir elektrik akımının geçişi nedeniyle ısınma değildir.

Gelecekte, suyun soğuması devam ederse, daha fazla genleşme olmayacak.

Böylece soğutma sırasında suyun genleşmesinin nedenlerini inceledik.

Parçacık mekaniği ile ilgili Bölüm 2'deki parçacık kalitesi dönüşümü ile ilgili makaleleri okumanızı şiddetle tavsiye ederiz. Aksi takdirde, suyun ve hatta ısıtıldığında maddelerin genişlemesinin ana nedeni sizin için anlaşılmaz kalacaktır.