Какие свойства имеет вода в твердом состоянии

Всем привет! Мы, как всегда, очень рады видеть вас на нашем канале! Предлагаем вашему вниманию очередную увлекательно-познавательную статью о поистине уникальном веществе, не имеющем аналогов – воде. Подписаться на наш канал, и тогда вам будет проще отслеживать появление новых интересных публикаций.

Лёд – это твёрдое состояние воды

Вода окружает нас повсюду: в природе, быту, на производстве. Словом, никому не нужно объяснять, что это такое. Однако попробуйте задать вопрос любому человеку: «Что такое вода?». Наверняка все ваши респонденты ответят на него одинаково: «Жидкость».

Фото с сайта https://yandex.ru/images

На самом же деле жидкость – это лишь одно из трёх агрегатных состояний, в которых может пребывать это поистине удивительное вещество. В данной статье объектом нашего обсуждения станет лёд – твёрдая вода или твёрдое состояние воды.

Последняя превращается в лёд при температуре 0оС. Впрочем, температура кристаллизации морской воды несколько ниже. Понятно, что солёность разных морей-океанов не одинакова, а потому, говоря о температуре кристаллизации морской воды, принято пользоваться средним показателем, равным – 1,9оС.

Значимость льда

Вряд ли кому-то нужно доказывать важность воды не только в жизни людей, но и планеты в целом. Но обычно в данном контексте речь практически всегда идёт о воде, пребывающей в жидком состоянии. Между тем, значение льда в этом плане тоже очень велико.

Фото с сайта https://yandex.ru/images

Основной запас пресной.
Вода на нашей планете сохраняется именно в твёрдом состоянии.
Лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, поэтому он находится на поверхности природных водоёмов, выполняя функцию «плавучего экрана». Он защищает реки, озёра, пруды от полного промерзания, тем самым сохраняя жизнь их обитателям.
Большую роль играет лёд и в жизни людей. Так, к примеру, его используют при охлаждении и хранении пищевых продуктов, а также с его помощью сохраняют биологические и медицинские препараты.

Ну и, конечно, лёд, расположенный на Южном и Северном полюсах, оказывает колоссальное воздействие на климат Земли. Неслучайно учёные во всём мире крайне озабочены таянием арктических и антарктических льдов, предрекая, если оно не остановится, катастрофы глобального масштаба.

Впрочем, все мы не раз наблюдали, какие беды может причинять вода в твёрдом состоянии (лёд, снег, град). Сколько проблем приносит гололедица! Каждую зиму она «отправляет» в больницы тысячи травмированных людей. А обледенение проводов, которое приводит к их обрыву, в результате чего объекты разного назначения остаются без электроснабжения!

Свойства льда

По своей кристаллической структуре природный лёд весьма напоминает алмаз, поскольку каждая молекула воды окружены четырьмя другими, которые расположены на одинаковых расстояниях в вершинах правильного тетраэдра.

Пожалуй, самым необычным свойством твёрдой воды является поразительное многообразие её внешних проявлений. Имея одну и ту же кристаллическую структуру, она может иметь разную форму.

Твёрдая вода и её свойства

Согласитесь, что прозрачные градины и сосульки, пушистые снежинки и иней, айсберги и материковые ледники мало похожи друг на друга. Но при этом во всех перечисленных примерах речь идёт о твердой воде, обладающей одинаковыми свойствами.

Вода меняет жидкое состояние на твёрдое, то есть превращается в лёд, при температуре 0оС.
При замерзании вода увеличивается в объёме, тогда как другие вещества ведут себя кардинально иначе, сжимаясь при снижении температуры. Это важно знать, иначе можно остаться в новогоднюю ночь без шампанского, выставив его для быстрого охлаждения, к примеру, на неотапливаемую лоджию в морозную погоду. Даже не сомневайтесь, вода, содержащаяся в вине, замёрзнет, расширится в объёме и непременно разорвёт бутылку. Оно вам надо?
А дальше вода опять ведёт себя нелогично: превратившись в лёд, она вдруг вспоминает, что является «порядочным» веществом! Это проявляется тем, что при дальнейшем понижении температуры лёд начинает сжиматься, в результате чего нередко образуются трещины.
Достаточно часто дети задают вопрос: «Почему лёд не тонет в воде?». Как на него отвечать? Ну, во-первых, лёд имеет меньшую плотность. А, во-вторых, в нём всегда находится много пузырьков воздуха, которые тоже, в свою очередь, повышают плавучесть льда.

А ещё при замерзании вода выделяет некоторое количество растворённых в ней газов и солей. Считается, что полученный лёд вообще не содержит посторонних примесей, а при переходе его в жидкое состояние якобы получается вода по всем свойствам сопоставимая с природной талой водой.

Вряд ли это так, а потому не стоит тратить время на сомнительные эксперименты по самостоятельной очистке воды. Нужно просто как можно скорее заказать фильтр под мойку нашего производства. Тогда у вас всегда будет питьевая вода, которая является таковой не по статусу, а по сути!

Ждём ваших комментариев и лайков, за которые заранее благодарны!

Источник

Лёд – хорошо известное, для большинства из нас, твердое состояние воды, которое мы можем встретить в естественных природных условиях. В быту мы часто пользуемся его уникальными свойствами …

Лёд — это …

Он образуется при понижении температуры воды ниже 0 градусов по Цельсию. Эта температура называется температурой Кристаллизации воды. лёд, как и снег, состоит из кристаллов льда, с формами которых вы можете ознакомиться в нашей статье Снег кружится.

Приведем несколько точных определений.

Большой Энциклопедический словарь
Лед — вода в твердом состоянии. Известны 11 кристаллических модификаций льда и аморфный лед. В природе обнаружена только одна форма льда — с плотностью 0,92 г/см³, теплоемкостью 2,09 кДж/(кг.К) при 0°C, теплотой плавления 324 кДж/кг, которая встречается в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), снега и инея. На Земле ок. 30 млн. км³ льда. Используется для хранения, охлаждения пищевых. продуктов, получения пресной воды, в медицине.
Большой Энциклопедический словарь. 2000

Морской словарь
Лед (Ice) — вода в твердом состоянии. Обыкновенный лед легче воды, удельный вес при 0° — 0,9175. Сто объемов Льда образуются из 92 объемов воды, этим объясняется разрушительное действие воды при замерзании в закрытых сосудах, трубопроводах, отсеках и т. п.
Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

Словарь по географии
Лед — Твердая форма воды, образуемая в природе путем замерзания воды на реках, озерах и морях, конденсации атмосферного водяного пара в ледяные кристаллы, уплотнения снега и т.п.
Словарь по географии. 2015

В результате процесса образования льда – кристаллизации воды, выделяется некоторое количество газов и солей. Это свойство используется для очистки питьевой воды, подробно про это мы писали в материале ТАЛАЯ ВОДА, ПРИГОТОВЛЕНИЕ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ → .

Лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, поэтому он и не тонет. Это свойство аномальное, как правило, большинство веществ, в твердом состоянии имеет большую плотность. Меньшая плотность льда говорит о том, что вода при замерзании увеличивается в объеме. Этот факт необходимо учитывать в быту. Например, если замерзнет водопровод, то образовавшийся в процессе этого лёд может «порвать» трубы, что, в принципе, всем хорошо известно.

Лёд в природе

В природе встречается несколько проявлений воды в твёрдом состоянии.

Лёд:
- плавающие — льды, покрывающие водные бассейны при замерзании, айсберги … ;
- материковые – ледники …;
- подземные льды.
Снежинки.
Иней.
Сосульки.
Изморозь.
…

Свойства льда — свойства воды в твердом состоянии

Свойства воды в твёрдом состоянии как таковые мы уже рассматривали и в других наших материалах — ЛЕДНИК — ХРАНИТЕЛЬ ПРЕСНОЙ ВОДЫ → , БЕЛЫЕ СНЕЖИНКИ НА НОВЫЙ ГОД → , СНЕГ КРУЖИТСЯ → .

Лёд образуется … или иначе говоря вода переходит в твердое состояние при температуре равной 0 °C (при условии атмосферного давления равного 760 мм рт.ст. / 1 атм).
Замерзая вода увеличивается в объеме. Плотность льда меньше плотности жидкой воды, удельный вес льда при 0° = 0,917 и соответственно удельный вес воды при 0° = 0,9999. Именно поэтому лед и не тонет. Это свойство воды является аномальным.
При дальнейшем понижении температуры, лёд сжимается, чем и объясняются трещины на больших лёдовых пространствах.
Теплоемкость льда ниже, чем у воды практически в 2 раза.
Температура замерзания морской воды выше чем пресной и равняется ~ 1,80С (при условии солености воды на уровне средне-взвешенного уровня по мировому океану) .
Лёд – бесцветное вещество, при больших объемах с несколько синеватым оттенком.
Лёд весьма скользкое и хрупкое вещество.
В природе в естественных условиях плотность льда составляет 0,92 г/см3.
Теплоёмкость естественного для природных условий льда — 2,09 кДж/(кг.К) при °C.
Теплота плавления льда, встречающегося в природе — 324 кДж/кг. Если давление падает температура плавления льда растет.
При давлении равном 0,006 атм, температуры таяния и кипения совпадают, происходит это при 0,01 °C.
Лед обладает текучестью и пластичностью, которые возникают под действием собственного веса.
При переходе воды в твердое состояние из нее частично выделяются соли и газы.
Лед имеет структуру, напоминающую структуру алмаза – вокруг одной молекулы воды располагаются четыре ближайших в вершинах правильного тетраэдра.
Теплоемкость воды в твердом состоянии в два раз меньше чем в жидком и равняется 0,504.
Электропроводность воды в твердом состоянии невысока, так же как и в жидком.
На температуру замерзания воды влияет количество растворенных в ней солей. Температура замерзания чистой воды всегда выше, чем температура замерзания «рассолов». Морская вода замерзает при температуре в районе -1,8 °С, а таяние льдов мирового океана начинается при температурах превышающих 2,3 °С.

Лёд и его разновидности

Почвенный лёд – лёд, образовавшийся в границах земной коры;
Речной лёд;
Льды, образовавшиеся при замерзании озер;
Морские льды.

Применение льда

Лёд имеет большое хозяйственное применение. Он используется для понижения температуры продуктов питания, что существенно повышает срок их хранения. Вполне очевидно, что в этом контексте особое значение имеет производство искусственного льда, или если можно так сказать искусственного холода. Также лёд широко используется в медицине, для обеспечения и проведения ряда некоторых специфических процедур. Широко используют кубики льда в косметических процедурах и в кулинарии, особенно при приготовлении напитков.

Лёд является строительным материалом для таких важных для нашей планеты объектов как ледники, которые являются индикаторами и регуляторами многих процессов происходящих на нашей планете. Ледникам посвящена наша публикация Ледник – хранитель пресной воды.

Немного интересных фактов

Практически 99% процентов пресной воды хранятся в ледниках и грунтовых водах.
Суммарные объемы льда на Земле составляют ориентировочно 30 000 000 км3.
Ледники не статичные образования. Например, в Гималаях скорость движения некоторых ледников достигает 2/3 метров в сутки.
Толщина ледников в полярных шапках достигает 4 км.
Айсберг – это плавающая глыба льда, отколовшаяся от ледника. На поверхности находится лишь 10% процентов его объема.
Если вдруг случится, что все ледники растают, то уровень мирового океана поднялся бы на 64 метра.
В полярных и приполярных районах лед часто используют как строительный материал, в том числе, и для строительства жилищ.
Лед присутствует и в космосе.

Заключение

Лёд, впрочем как и всё, что связано с водой, имеет уникальное сочетание формы и содержания. Художники создают из него восхитительные скульптуры, а технологи используют для промышленных нужд.

Лёд – твердое состояние воды

2015-01-21

Автор: Waterman

Источник

Вода в твердом состоянии

Как ни странно, но очень большое количество воды на Земле сосредоточено не в реках, морях или океанах. Примерно 70% её скапливается в виде льда. Где-то лед появляется только зимой, где-то зимой его все равно нет. Но все же он, как и обычная вода в жидком состоянии, есть почти в любой стране. И даже если в пустыне существовала бы вода, лед там тоже мог появиться. Например, ночью, когда температура воздуха опускается практически до 0.

Применение льда

Лёд Впрочем, не все в южных странах понимают, что лед есть не только севернее 65 градуса, но и гораздо южнее, да и в горах лежит не столько снег, сколько лед. Образоваться он может по-разному, но факт остается фактом: лед есть. Поэтому знать его интересные свойства должен каждый. В воде они одни. На вершине гор – другие. Зимой – третьи. Лед является очень интересным материалом, поэтому не зря жители Севера строят свои иглу из снега и льда. Но обо всем этом мы поговорим в других статьях и разделах нашего сайта.

Раньше, много столетий назад, люди специально искали пещеры со льдом, чтобы хранить мясо и другие продукты. Эти гигантские холодильники были идеальным местом для всех людей. Но лед – это не только холод. Это еще и тепло. Возвращаясь к рассказу о строительстве домов изо льда, нельзя не отметить тот факт, что защита от ветра и холода (как ни странно) в доме из снега и льда считается вполне себе достойной. Поэтому несколько десятилетий назад, хотя все смеялись над теми, кто живет в ледяных домиках, предприимчивый бизнесмен решил построить ледяной отель. В нем все, начиная от стен и заканчивая мебелью, было ледяным. И проект удался: отель существует и любопытные туристы не прочь переночевать там, не боясь замерзнуть.

Физические параметры

Лед прочен: достаточно всего лишь 15 сантиметров льда на воде, чтобы выдержать вес обычного человека весом около 70 килограммов. Чтобы лед выдержал вес автомобиля, потребуется примерно в 2-2,5 раза большая толщина. И если отломить кусочек льда легко, то проломить его, пока тот находится на поверхности воды, очень сложно из-за его собственных свойств и выталкивающей силы. Весьма интересный эксперимент можно провести даже в ведре: проломите сантиметровый лед в ведре. Вряд ли это получится очень легко.

Условно лед можно разделить на два вида: прозрачный и белый. Некоторые думают, что прозрачный лед имеет какой-то другой состав, отличный от белого льда. Например, особые химические свойства воды, которые и придают ему такой цвет (или же его отсутствие). Но на самом деле прозрачный лед и белый лед возникают при различных температурах из одной и той же воды. То есть, нет никакого отличия между ними, кроме того, что вода замерзала медленно при более высокой температуре или быстро при более низкой. Кстати, насчет этого есть несколько интересных моментов, которые можно рассказать более подробно.

Разрушаем миф о ледяной пуле

Свойства воды в твердом состоянии порой обретают мифический оттенок. Вероятно, кто-то уже слышал о том, что можно делать пули из воды. То есть в обычную форму заливается вода, которая при замерзании превращается в пулю. Ее заряжают в патрон, вставляют в пистолет, делают выстрел. Цель поражена, а вот чем? Ледяная пуля тает в теле и следов не остается. Но, к счастью, это всего лишь миф. Невозможно придать льду такие свойства, при которых он смог бы принимать ограниченное количество теплоты. Во время выстрела тепла от взрыва пороховых газов достаточно для того, чтобы растопить пулю еще до того, как она вылетит из ствола. В итоге можно неплохо обжечься раскаленным газами и остатками пара, но вот умереть никак не получится. Тем не менее, во время исследования данного мифа стало известно, что белый и прозрачный лед отличаются по плотности и прочности.

Лупа изо льда

Различных мифов о воде и льде много, как ни крути, но зато одним из свойств прозрачного льда является возможность собирать солнечные лучи. В доме нет лупы? Достаточно выйти на улицу, заморозить немного воды в емкости с выпуклым дном, а потом посмотреть, что из этого получится. Занимательные советские опыты со льдом повторяло много детей и не всегда безрезультатно.

Конечно, можно еще отметить один замечательный момент, который очень важен с точки зрения различных свойств льда. Ведь есть соленая вода и пресная. Соль, как известно, не дает воде замерзнуть при нулевой температуре. Именно поэтому в крупных городах на дорогах даже в феврале каша. Морская вода обладает меньшей соленостью, чем снег на дороге, поэтому температура, при которой она может замерзнуть, составляет -3 градуса. Интересное наблюдение, не правда ли? Впрочем, вода не раскрыла еще много своих свойств, как и лед.

Источник

Рассмотрим виды агрегатного состояние воды: лед, водяной пар, вода и плазма. В связи с этим, различают воду по следующим состояниям:

твёрдое состояние — лёд;
жидкое состояние — вода;
газообразное — водяной пар;
плазма.

ТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ

В таком виде вода, в данном случае лед, сохраняет свою форму и объем. Под воздействием температуры вода начинает менять состояние и превращаться в лед, т.е. замерзать. Различают два вида твердого состояния воды — это аморфное и кристаллическое. При аморфном состоянии атомы вещества хаотичны, а при кристаллическом — наоборот упорядочены.

ЖИДКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ

В этом состоянии у вещества неизменен его объем, но его форма меняется, т.е. лед превратился в воду, растекся, изменив форму, но объем остался неизменным. Жидкое состояние вещества подразделяют на 2 вида — состояние смеси (молоко, суспензия, кровь) и чистая вода. Кстати жидкости могут быть использованы в качестве растворителей, но тут существует до сих пор “зависшая” проблема-это произвольные изменения в скорости прохождения химическим реакций в водных растворах. Склоняются к тому, что вода различной структуры имеет различные как физические, так и биологические свойства, и определенными опытами это доказано.
В итоге структурные связи – это одна из причин аномальных свойств воды.
Таким образом, вода и лёд – самые удивительные минералы на Земле.

СОСТОЯНИЕ ГАЗА

В газообразном состоянии не сохраняется ни форма, ни объем. Еще это называют водяным паром. Он не имеет цвета, ничем не пахнет и безвкусен. Пар для глаз невидим, он в воздухе растворен, но его представить как конденсат, который появляется когда кипит вода в кастрюле, как туман, или как испарение при дыхании на холодном воздухе. Его концентрация растворимости зависит от таких показателей — давление, температура. Также он подразделяется на два агрегатных состояния — туман и пар, их показателем предельной концентрации является точка росы и насыщенный пар.

ПЛАЗМА

Плазма – это непривычный для нас газ — ионизированный, состояние воды, выявленное недавно. Как известно, что при нагревании вода превращается в пар/газ, а если продолжать и дальше повышать температуру полученного газа, то на выходе мы имеем плазму. Плазму можно наблюдать невооруженным глазом — это Солнце, вспышки молнии.

КАК МЕНЯЮТСЯ СОСТОЯНИЯ ВОДЫ

Под действием температуры и определенных внешних воздействий вода меняет свое состояние, происходит фазовый переход воды из одного состояния в другое. К фазовым переходам воды относятся такие процессы, как:

Лёд-вода, иначе процесс плавления, при котором происходит переход вещества из твердого состояния в жидкое.
Чтобы понять, почему вода меняет свое состояние, нужно знать, что материя состоит из атомов, они в свою очередь группируются в молекулы. А молекулы постоянно движутся. Вот как раз эта энергия движения — кинетическая энергия, и задает состояние вещества. При постоянной температуре не происходит изменение объема и формы у твердых веществ, так как у них мало кинетической энергии. У жидких — объем прежний, но меняется форма, так как им хватает энергии для преодоления силы взаимного притяжения, что дает возможность им перемещаться. А вот у газа нет постоянной формы и объема, так как у его молекул очень много кинетической энергии и они абсолютно свободны в своих передвижениях.

Вода-лед, это процесс замерзания (кристаллизации) — жидкое вещество переходит в твердое. Рассмотрим процесс кристаллизации, он возможен, когда понижается температура. Когда молекулы теряют свое теплоту, то становятся менее подвижны, так как им не хватает энергии. Например, мы контейнер с водой поставили в морозильную камеру холодильника, и вода превратится в лед. Обратный процесс, нагревание льда приводит к таянию и смене состояния на жидкое. Если мы продолжим нагревать жидкость, то она при достижении точки кипения начнется превращаться в пар.

Вода-пар (газо/парообразование), пар-вода (конденсация). По мере того, как происходит увеличения температуры воды, ускоряется испарение, и как вода достигнет температуры 100*С, она начинает закипать, в таком состоянии она больше не может принимать энергию не изменив свое состояние, в итоге происходит испарение. Кипение — это интенсивный процесс перехода воды в пар, а конденсация это процесс обратный. При конденсации же, процесс происходит наоборот, выделяется небольшое количество тепла в окружающую среду, и ее температура немного повышается.

Лед-пар (минуя состояние воды), такой процесс получил название сублимация примером сублимации может послужить эксперимент с мокрой рубашкой, вывешенной на мороз — лед исчезнет с рубахи, превратившись в пар.

Пар — лед, в итоге мы имеем десублимацию. При этом процессе выделяется энергия. Примером может послужить морозный узор на стеклах.

Газ-плазма. Для этого необходимо ионизировать газ. Степень ионизации зависит от количества атомов и от температуры.

Источник