Какими свойствами обладает 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.

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

ДАТА СОЗДАНИЯ ПУБЛИКАЦИИ:
Янв 21, 2015 13:28 Waterman

Источник

Вода — основа жизни и в природе она может находиться в трех
основных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Однако, искусственно можно
создать условия, при которых вода переходит в состояние плазмы.

Какими свойствами обладает вода в твердом состоянии

В этой статье мы разберем, почему вода может быть в жидком,
твердом и газообразном состояниях, и при каких условиях меняются ее агрегатные
состояния.

Жидкое состояние воды в природных условиях планеты Земля
преобладает.

Твердое состояние воды

Вода в твердом состоянии – это лёд и снег. Некоторые не
понимают, к какому агрегатному состоянию воды относится иней. Конечно, к
твёрдому! Это мелкая ледяная крошка, замерзшие капли росы.

Твердая – это замороженная вода. Когда она замерзает, ее
молекулы отодвигаются подальше друг от друга, делая лед менее плотным, чем
жидкость, т.е. вода в твердом состоянии занимает больший объем, чем в жидком.

Большинство веществ при снижении температуры сжимается, а
вода – расширяется, и в этом ее уникальная особенность.

Замерзает – это значит, что при 0 градусов Цельсия вода
кристаллизуется и переходит из жидкого состояния в твердое. Наличие в воде
солей снижает температуру замерзания.

На школьных олимпиадах встречается такой интересный вопрос:
какой металл, находясь в расплавленном состоянии, может заморозить воду? Ответ
– ртуть, которая начинает плавиться при температуре -39 градусов Цельсия.
Понятно, что жидкая ртуть при температуре от -38 до 0 способна заморозить воду,
отбирая у нее тепло.

Несмотря на то, что самое распространенное на нашей планете
— жидкое состояние воды, значительная ее часть (2/3 всех пресноводных запасов)
находится в замороженном виде. Площадь ледников – около 11% всей суши Земли.

Если жидкое состояние пресной воды переходит в твердое при 0
градусов Цельсия, то морская вода средней солености замерзает примерно при -1,8
градусах Цельсия.

Жидкое состояние воды

Вода в жидком состоянии встречается на нашей планете не
только в реках и океанах. Облака состоят из крошечных капелек воды и
кристалликов льда, и дождь – это тоже жидкая вода.

Также вода в жидком состоянии просачивается через почву и
образует подземные водные горизонты, из которых черпается основная масса
питьевой воды.

Какими свойствами обладает вода в твердом состоянии

Вода в жидком состоянии отличается высокой прилипчивостью к
различным твердым материям. Сама по себе она не является «влажной», но легко
делает влажными большинство твердых материалов.

Жидкая вода легко переходит в твердое и газообразное
состояние. Главным образом, это зависит от температуры. Но свою роль играет и
давление.

Физический переход воды из жидкого состояния в газообразное
называется испарением, потому что газообразное состояние воды называется паром.

Как жидкое состояние воды превращается в газообразное? Когда
мы кипятим воду, она превращается из жидкости в газ, или водяной пар. Когда его
часть остывает, мы видим небольшое облако, которое и называют паром. Хотя, если
мы его видим, то это уже жидкое состояние воды, т.е. скопление ее
микроскопических капелек.

Пар — это вода в газообразном состоянии, которое образуется,
когда вода кипит или испаряется. Настоящий пар невидим; однако слово «пар»
часто ошибочно относят к влажному пару, видимому туману, как аэрозолю водяных
капель, образующихся при конденсации водяного пара.

И тут всплывает такое понятие, как «точка росы». Это
температура воздуха, которая меняется в зависимости от давления и влажности,
ниже которой водный пар начинает конденсироваться в водяные капли и образуется
роса. Т.е. агрегатное состояние воды из газообразного состояния меняется на
жидкое.

Закипает жидкая пресная вода при 100°C (градусах Цельсия)
или 212°F (градусах Фарингейта), в условиях нормального атмосферного давления.
Чем ниже давление (например, в горах), тем выше температура кипения.

Состояние газа

Итак, вода в газообразном состоянии – это пар. Утверждение,
что большая часть воды в гидросфере находится в газообразном состоянии – не
верно.

Не все хорошо себе представляют, в каком состоянии вода
способна испаряться. Оказывается, вода в твердом состоянии испаряется так же,
как и жидкая, только медленнее! Скорость испарения зависит от температуры. Т.е.
в газообразное состояние вода может переходить прямо из твердого, минуя жидкое.

Испаренная с поверхности Земли вода в газообразном состоянии
образует облака и тучи

Четвертое агрегатное состояние: плазма

Все знают, в каких трех состояниях вода находится в
окружающей природе. Однако, ученые знают и четвертое состояние воды – плазму,
которую называют гидроплазмой.

Водяной пар можно нагреть до такой температуры (2 200 -13
900°С, или 4 000- 25 000 ° F), что молекулы воды распадаются и получается
просто смесь атомов водорода и кислорода в виде плазмы. Там динамически может
присутствовать некоторое количество молекул воды, но всё равно эта смесь ионов
и молекул будет водородно-кислородной плазмой.

Вообще плазма – это такое состояние вещества, которое
настолько насыщено энергией, что от атомов отлетают электроны. Не говоря уже о
разрушении молекулярных структур и кристаллических решеток.

Плазменное состояние воды в природе не встречается, однако оно
всё больше интересует ученых в плане возобновляемых источников энергии. Очень
заманчивая идея – получение из воды топлива в виде горючего водорода, который
реагирует с кислородом и опять образует воду…

Как меняются агрегатные состояния

В принципе, агрегатное (физическое) состояние воды, как и
любого другого вещества, зависит от температуры и давления. В природных
условиях Земли возможны только три состояния веществ: твёрдое, жидкое и
газообразное. Это и есть ответ на вопрос «в каких трех состояниях вода
находится в природе».

Также теперь Вы знаете ответы на многие другие интересные
вопросы типа «какой металл, находясь в расплавленном, т.е. жидком, состоянии,
может заморозить воду, т.е. превратить ее в лёд» и т.п.

И Вы имеете понятие, в каком агрегатном состоянии может
находиться вода в природе и в искусственных условиях.

Источник

Мы живем на планете, которая находится во власти воды. Больше 70% поверхности Земли покрыты этой простой молекулой. Ученые оценивают, что гидросфера содержит приблизительно 1.36 миллиарда кубических километров этого вещества, главным образом в форме жидкости (воды), которая занимает топографические депрессии на Земле. Вторая наиболее распространенная форма молекулы воды на нашей планете — лед. Если бы лед всей нашей планеты растаял, то уровень моря повысился бы приблизительно на 70 метров.

ез водной формы, вероятно, никогда не развивалась бы жизнь на нашей планете.

У воды очень простое строение атома. Структура состоит из двух водородных атомов, соединенных с одним атомом кислорода. Природа строения атома воды заставляет свои молекулы иметь уникальные электрохимические свойства. У водородной стороны молекулы воды есть небольшой положительный заряд (см. рисунок)

Отрицательный заряд существует с другой стороны молекулы. Эта молекулярная полярность заставляет воду быть сильным растворителем и отвечает за её сильное поверхностное натяжение.

Когда молекула воды делает физический фазовый переход, ее молекулы устраиваются в отчетливо различные образцы.

Молекулярная договоренность, взятая льдом (твердая форма молекулы воды), приводит к увеличению объема и уменьшению в плотности. Расширение молекулы воды при замораживании позволяет льду плавать поверх жидкой воды.
У воды есть несколько других уникальных физических свойств:

У воды высокая энергоёмкость, она может поглотить большое количество тепла, прежде чем сама начнёт становиться горячей. Это также означает, что вода медленно выпускает тепловую энергию, когда ситуация заставляет её охлаждаться. Высокая энергоёмкость воды допускает замедление перепадов температур климата Земли и помогает организмам эффективнее регулировать свою температуру тела.
У воды в чистом состоянии нейтральный pH фактор. В результате, чистая вода не кислая и не основная. Вода изменяет свой pH фактор, когда вещества растворены в ней. У дождя есть естественно кислый pH фактор приблизительно 5.6, потому что он содержит углекислый газ и двуокись серы.
Водные басейны нагреваются более легко, чем какая-либо жидкость (кроме ртути). Этот факт заставляет большие тела жидкой воды (как озера и океаны) иметь по существу однородный вертикальный температурный профиль.
Молекулы воды существуют в жидкой форме по важному диапазону температуры от 0 — 100 ° Цельсия. Этот диапазон позволяет молекулам воды существовать как жидкости в большинстве мест нашей планеты.
Вода — универсальный растворитель. Она в состоянии расторгнуть большое количество различных химических соединений. Эта опция позволяет воде нести растворяющие питательные вещества в потоке грунтовой воды и живых организмах.
Вода клейкая и упругая — имеет тенденцию соединяться (скапливаться) в низинах, а не распространяться по поверхности земли как тонкая пленка. Вода придерживается вертикальных структур несмотря на нисходящее напряжение силы тяжести.
Высокое поверхностное натяжение воды допускает формирование водных капелек и волн, позволяет растениям перемещать воду от корней до листьев и способствует движению крови через крошечные сосуды тела.

Молекулы воды — единственное вещество на Земле, которые существуют во всех трех физических состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Вода включает на планете крупный обмен тепла.

Эта особенность играет важную роль в перераспределении тепловой энергии в атмосфере Земли. С точки зрения высокой температуры, передаваемой в атмосферу, приблизительно, 3/4’s этого процесса достигнуто испарением и уплотнением воды.

Замораживание молекул воды заставляет их массу занимать больший объем. Водные замораживания быстро добавляют ( 9% ) объем.

У пресной воды максимальная плотность в пределах 4 ° Цельсия. Вода — единственное вещество на этой планете, чья максимальная плотность её массы не происходит в твёрдой фазе.

Источник