Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Может ли вода оставаться жидкой при температуре ниже нуля

Прежде всего, фаза материала (будь то газ, жидкость или твёрдое вещество) сильно зависит как от его температуры, так и от давления.

Для большинства жидкостей давление поднимает температуру, при которой жидкость замерзает. Твёрдое тело образуется, когда свободные молекулы жидкости становятся достаточно медленными и достаточно близко располагаются друг к другу, чтобы сформировать стабильные связи, которые закрепляют их на месте. Когда мы оказываем давление на жидкость, мы заставляем молекулы сближаться. Поэтому они могут образовывать стабильные облигации и стать твёрдыми при более высокой температуре, чем температура замерзания при стандартном давлении.

Однако вода несколько уникальна.

Молекулы воды распространяются, когда они связываются в твёрдую кристаллическую структуру. Это действие делает лёд менее плотным, чем жидкостная вода, поэтому лёд плавает, а не тонет. Это действие молекул воды при замерзании также означает, что давление воды понижает температуру замерзания. Если вы примените достаточное давление (что затрудняет распространение молекул воды в твёрдую структуру), вы можете получить жидкую воду на несколько градусов ниже нуля градусов по Цельсию.

Состояния и виды воды

Вода на планете Земля может принимать три основных агрегатных состояния: жидкое, твёрдое и газообразное, которые способны трансформироваться в разные формы, одновременно сосуществующие друг с другом (айсберги в морской воде, водяной пар и кристаллы льда в облаках на небе, ледники и свободно текущие реки).

В зависимости от особенностей происхождения, назначения и состава вода может быть:

  • пресной;
  • минеральной;
  • морской;
  • питьевой (сюда же отнесём водопроводную воду);
  • дождевой;
  • талой;
  • солоноватой;
  • структурированной;
  • дистиллированной;
  • деионизированной.

Наличие изотопов водорода делает воду:

  1. лёгкой;
  2. тяжёлой (дейтериевой);
  3. сверхтяжёлой (тритиевой).

Все мы знаем о том, что вода бывает мягкой и жёсткой: этот показатель определяется содержанием катионов магния и кальция.

Каждый из перечисленных нами видов и агрегатных состояний воды имеет свою температуру замерзания и плавления.

Молекулы воды требуют больше места

Причиной тому, что происходят эти процессы расширения и сжатия различных веществ, являются молекулы. Те из них, которые получают больше энергии (это происходит в теплом помещении), двигаются намного быстрее, чем молекулы, находящиеся в холодном помещении. Частицы, которые имеют большую энергию, сталкиваются намного активнее и чаще, им необходимо больше места для движения. Чтобы сдержать то давление, которое оказывают молекулы, материал начинает увеличиваться в размерах. Причем это происходит достаточно стремительно. Итак, вода при замерзании расширяется или сжимается? Почему это происходит?

Вода не подчиняется этим правилам. Если мы начинаем охлаждать воду до четырех градусов Цельсия, то она уменьшает свой объем. Но если температура продолжает падать, то вода вдруг начинает расширяться! Существует такое свойство, как аномалия плотности воды. Это свойство возникает при температуре в четыре градуса Цельсия.

Читать еще:  Без сомнений в качестве: выбираем бетон для фундамента

Теперь, когда мы выяснили, расширяется или сжимается вода при замерзании, давайте узнаем, как вообще возникает эта аномалия. Причина таится в частицах, из которых она состоит. Молекула воды создана из двух атомов водорода и одного — кислорода. Формулу воды все знают еще с начальных классов. Атомы в этой молекуле притягивают электроны по-разному. У водорода создается положительный центр тяжести, а у кислорода, наоборот — отрицательный. Когда молекулы воды сталкиваются друг с другом, то атомы водорода одной молекулы переходят на атом кислорода совершенно другой молекулы. Этот феномен называется водородной связью.

Похожие вопросы

А вообще вода замерзает при 0 градусов,если нет,то по химическому составу её уже водой назвать нельзя,ибо учим химию 😉

Достопримечательностью г. Соль-Илецка Оренбургской области является озеро «Развал». Уникальность озера проявляется в том, что в насыщенной солями воде можно стоять, ходить, лежать на ее поверхности, но нельзя нырять — восемнадцатиметровый слой соленой воды тут же выбросит ныряльщика наверх.
Озеро Развал — уникальный природный объект. По химическому составу и концентрации соли вода в озере похожа на воду в Мертвом море. В озере площадью 7 га нет живых организмов, никакой растительности, даже в сильные морозы оно не замерзает. Но на глубине четырех метров температура воды ниже нуля. Бутылка с пресной водой, опущенная на глубину 8 метров замерзает через 10-12 минут. На поверхности озера в жаркие летние дни вода нагревается до 25-28°, а у дна в течение всего лета сохраняется температура ниже -8°! Вода озера имеет очень высокую концентрацию рассола — 260 г/л. Благодаря этому рапа не замерзает даже имея температуру -20 градусов (и при -40 в воздухе). Гидрохимический и гидрологический режим озера имеет исключительный научный интерес. Летом перемешивания воды в озере не происходит, и это приводит к накоплению на дне его мощной соляной залежи бигидрата хлористого натрия. Еще одно редкое явление — это наличие на дне озера многолетней мерзлоты.

В Антарктиде обнаружены подземные озера. Температура воды в них может достигать минус 30 градусов по Цельсию. Она тоже не замерзает из-за высокой концентрации соли.

Температура замерзания воды с увеличением давления понижается, а не повышается, как это следовало бы ожидать. Этой аномалией можно объяснить существование жидкой воды на больших глубинах в морях при температуре, значительно ниже 0°С.

Как замерзает вода

Кристаллизация воды – сам по себе очень интересный и многогранный процесс. Давайте разберемся, как это происходит. Как известно вода состоит из молекул, которые немного связаны между собой и стремятся к воссоединению. Всё довольно просо, при высоких температурах начинается отдаление молекул, а при низких температурах сближение. Под влиянием низких температур их движение замедляется и они, соединяясь, образовывают кристаллическую структуру. Кристаллизация, или же замерзание это превращение воды в лёд, переход в твёрдое состояние.

Читать еще:  Как закрепить мауэрлат к газобетону без армопояса

Молекулам нужно место

Причиной этой закономерности являются молекулы: чем теплее предмет или газ, то есть чем больше энергии получают молекулы, тем быстрее они двигаются. Поэтому молекулы сталкиваются чаще и сильнее, им необходимо больше места, и давление, которое молекулы газа оказывают на оболочку воздушного шара, растёт. Чтобы выдержать давление, нужен бо́льший объём. Поэтому материал расширяется.

Но вода ведёт себя иначе. При охлаждении до приблизительно 4 градусов Цельсия объём воды уменьшается, что вполне ожидаемо. Однако, если температура продолжает падать, то вода начинается расширяться. То есть её плотность достигает максимального значения при 4 градусах. Это свойство называется аномалией плотности воды.

Но откуда она берётся? Всё дело в молекулах: одна молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода – отсюда следует известная химическая формула Н2О. Однако эти атомы притягивают электроны в молекуле воды с разной силой.

Это создаёт слегка положительный центр тяжести заряда у водорода и отрицательный у кислорода. Когда молекулы воды сталкиваются, атомы водорода одной молекулы притягиваются и присоединяются к атомам кислорода другой молекулы — образуется так называемая водородная связь.

Представляем уникальную воду с Лабинска.

Эксклюзивная питьевая вода структурирована самой природой на молекулярном уровне. Она наполнена положительной информацией и внутренней энергией позволяющей оставаться в жидком состоянии при температурах ниже порога замерзания, иногда до минус 20*С

Гидрокарбонатная натриевая питьевая вода «Лабинская № 2-Л» очень схожа со структурой жидкости в плазме крови, лимфы, внутриклеточной жидкости. Вода с такой структурой снижает активность вредных бактерий, повышает защитные функции организма и очищает его на клеточном уровне.
По химическому составу эта вода схожа с одной из самых известных в мире водой из немецкого курорта Баден-Баден, которую пьют все долгожители Европы.
Минеральная Лабинская оказывает положительное воздействие на сердечно-сосудистую систему. При систематическом ее употреблении она воздействует как успокаивающее, гипотензивное (понижающее артериальное давление), тренирующее, обезболивающее, улучшающее обмен веществ, в том числе липидный, средство..
В составе присутствуют калий, натрий, магний, кальций, бром, фтор, йод, фосфор, кремний, цинк. Такое сочетание:
• благоприятно воздействует на кожу
• улучшает функции печени при хронических заболеваниях
• обладает способностью промывать мочевые пути, удалять слизь, используется для лечения мочекаменной болезни
• способна к активному выведению из организма радионуклидов и тяжелых металлов.
• оказывает лечебное воздействие на нервную систему

Читать еще:  Руководство как соорудить подушку под фундамент

Воде нужно больше места при ее охлаждении

В тот момент, когда начинается процесс формирования водородных связей, в воде начинают возникать места, где молекулы находятся в том же порядке, что и в кристалле льда. Эти заготовки называются кластерами. Они не прочны, как в твердом кристалле воды. При повышении температуры они разрушаются и меняют свое местоположение.

Во время процесса охлаждения воды начинает стремительно увеличиваться количество кластеров в жидкости. Они требуют больше пространства для распространения, вследствие этого вода и увеличивается в размерах после достижения своей аномальной плотности.

При падении столбика термометра ниже нуля кластеры начинают превращаться в мельчайшие кристаллы льда. Они начинают подниматься вверх. Вследствие всего этого вода превращается в лед. Это очень необычная способность воды. Данный феномен необходим для очень большого количества процессов в природе. Мы все знаем, а если не знаем, то запоминаем, что плотность льда незначительно меньше плотности прохладной или же холодной воды. Благодаря этому лед плавает на поверхности воды. Все водоемы начинают замерзать сверху вниз, что позволяет спокойно существовать и не замерзать водным обитателям на дне. Итак, теперь мы в подробностях знаем о том, расширяется или сжимается вода при замерзании.

Может ли замерзнуть океан?

Как уже говорилось выше, при соблюдении современных климатических условий, даже самый неглубокий пруд не способен полностью промерзнуть. Однако давайте попробуем себе представить, что в результате некоего природного катаклизма на Земле промерзли до дна все океаны. Может ли такое произойти в действительности?

Брайникл или подводная “сосулька смерти” способна моментально уничтожить все живое в ее окрестности

Известно, что температура замерзания соленой воды зависит от уровня ее солености. Так, при среднем количестве содержания морской соли в воде, обычной температурой, при которой океан начинает покрываться тонкой коркой льда, становятся примерно -2…-4 градуса по Цельсию. Несмотря на то, что наша планета в разные эпохи переживала множество больших и малых ледниковых периодов, океаны нашей планеты никогда не промерзали до самого дна. Теплые океанические течения даже в самые холодные годы Земли помогали поддерживать морскую воду в жидком состоянии. Иными словами, возможность того, что однажды океаны планеты полностью замерзнут, сводится к абсолютному нулю.

Кстати говоря, знаете ли вы, что на Плутоне имеется свой подледный океан жидкой воды? Если уж такой далекий объект смог сохранить свои водные ресурсы в жидком состоянии, то нашей планете в этом плане не о чем переживать. В любом случае, давайте попробуем пофантазировать в нашем Telegram-чате, что могло бы произойти с человечеством в случае, если бы океаны нашей планеты каким-то образом все же полностью замерзли.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector