Чому вода замерзає. Кристалізація води. Як застигає вода.

Вода є не тільки одним з найнеобхідніших, але і найдивовижніших явищ на нашій планеті.

Відомо, що фактично всі речовини, які мають природне або штучне походження здатні перебувати в різних агрегатних станах і міняти їх залежно від умов навколишнього середовища. І хоча вчені знають більше десятка фазових станів, деякі з яких можна отримати тільки в межах лабораторії, в природі найчастіше зустрічається тільки три подібних стану: рідке, тверде й газоподібне. Вода може перебувати в усіх трьох цих станах, переходячи з одного в інше в природних умовах.

Чому вода замерзає

Вода, що знаходиться в рідкому стані має слабо пов'язані молекули, які перебувають в постійному русі і намагаються згрупуватися в структуру, але не можуть зробити цього через тепла. У такому вигляді вода може приймати абсолютно будь-яку форму, але не в змозі самостійно її утримувати. При нагріванні молекули починають рухатися набагато швидше, вони віддаляються один від одного, а коли поступово вода переходить в газоподібний стан, тобто перетворюється на водяну пару, зв'язку між молекулами остаточно рвуться. При дії ж на воду низьких температур рух молекул сильно сповільнюється, молекулярні зв'язки стають дуже міцними і молекули, яким більше не заважає вплив тепла, упорядковуються в кристалічну структуру, що має шестигранну форму. Всі ми бачили подібні шестигранники, що випадають на землю у вигляді сніжинок. Процес перетворення води в лід називається кристалізацією або застигання. У твердому стані вода надовго може зберігати будь-яку прийняту нею форму.

Процес кристалізації води починається при температурі 0 градусів за шкалою Цельсія, що має 100 одиниць. Дана вимірювальна система використовується в багатьох країнах Європи і в СНД. В Америці ж температуру вимірюють за допомогою шкали Фаренгейта, яка володіє 180 поділами. По ній вода переходить з рідкого стану в тверде при 32 градусах.

Однак вода не завжди замерзає при цих температурах, так дуже чисту воду можна переохолодити до температури - 40 ° С і вона не замерзне. Справа в тому, що в дуже чистій воді немає домішок, які є підставою для побудови кристалічної структури. Диски, до яких кріпляться молекули, можуть виступати частинки пилу, розчинені солі і т.д.

Особливістю води є той факт, що в той час як при замерзанні інші речовини стискаються, вона, перетворившись на лід, навпаки, розширюється. Відбувається це тому що, коли вода переходить з рідкого стану в тверде, відстань між її молекулами трохи збільшується. І оскільки лід має меншу щільність, ніж вода, він плаває на її поверхні.

Говорячи про замерзанні води, не можна не згадати і той цікавий факт, що гаряча вода застигає швидше холодної, як би парадоксально це не звучало. Дане явище було відомо ще за часів Аристотеля, але ні знаменитого філософа, ні його послідовникам так і не вдалося розгадати цю таємницю і про феномен забули на довгі роки. Знову про нього заговорили лише в 1963 році, коли школяр з Танзанії Ераста Мпемби звернув увагу, що при приготуванні морозива швидше застигає ласощі зроблене з підігрітого молока. Хлопчик розповів про це своєму вчителю фізики, але той підняв його на сміх. Лише в 1969 році познайомившись з професором фізики Деннісом Осборном, юнак він зміг знайти підтвердження своєї здогадки, після спільно проведених експериментів. З тих пір висувалося багато гіпотез щодо цього феномена, наприклад, що гаряча вода замерзає швидше за рахунок свого швидкого випаровування, яке призводить до зменшення обсягу води і, як наслідок, більш швидкому застиганню. Але жодна з них так і не змогла пояснити природу цього явища.

Автор: Анна Віннер
Дата публікації - 17.09.12.
Передрук без активного посилання заборонений

Сайт захищений законом про авторські права. Ми будемо раді, якщо ви розмістите наші матеріали у себе на сайті, за умови установки активного посилання на наш сайт. Будь-яке необумовлені попередньо використання статей сайту, розцінюється як злодійство і може спричинити за собою юридичні проблеми
посилання www.vodoobmen.ru Сайт про ЧИСТОГО воді
<a href="http://www.vodoobmen.ru" target=_blank> Сайт про ЧИСТОГО воді </a>

вгору сторінки