Какое свойство льда защищает воду в реке от промерзания

Сегодня — Крещение. Этот день и праздник, как никакой другой, связан с водой. Вот о ней и хотелось бы поведать… Ведь вода — это сама жизнь.
В 1766г. Г. Кавендиш (Англия) и в 1783г. А. Лавуазье (Франция) доказали, что вода не простой химический элемент, а соединение водорода и кислорода в определенной пропорции.
Практически все свойства воды аномальны, а многие из них не подчиняются логике тех законов физики, которые применимы к другим веществам.
Три особенности тепловых свойств воды:
1. Вода – единственное вещество на Земле (кроме ртути), для которого зависимость удельной теплоемкости от температуры имеет минимум. (Из-за того, что удельная теплоемкость воды имеет минимум около 37 град.С, нормальная температура человеческого тела, состоящего на 2/3 из воды, находится в диапазоне температур 36 (наружная) – 38 (внутренняя).
2. Теплоемкость воды аномально высока. (Чтобы нагреть определенное ее количество на 1 градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей, — по крайней мере вдвое, по отношению к простым веществам. Из этого вытекает уникальная способность воды сохранять тепло. Подавляющее большинство других веществ таким свойством не обладают. Эта исключительная особенность воды способствует тому, что у человека нормальная температура тела поддерживается на одном уровне и жарким днем, и прохладной ночью. Это позволяет регулировать теплообмен и поддерживать комфортное состояние при минимуме энергетических затрат.)
3. Вода обладает высокой удельной теплотой плавления. (Воду трудно заморозить в лед, а лед- растопить. Благодаря этому климат на Земле в целом достаточно стабилен и мягок.)
Есть особенности и в поведении объема воды. Плотность большинства веществ (жидкостей, кристаллов и газов) при нагревании уменьшается и при охлаждении увеличивается, вплоть до процесса кристаллизации или конденсации. Плотность воды при охлаждении от 100 до 3,98 градусов С возрастает, как и у подавляющего числа жидкостей. Но, достигнув максимума при 4 градусах (а не при температуре замерзания 0 градусов), плотность воды начинает уменьшаться. Замерзание воды сопровождается скачкообразным (!) уменьшением плотности более чем на 8%, тогда как у большинства других веществ процесс кристаллизации сопровождается увеличением плотности. Поэтому лед занимает больший объем и плавает на поверхности воды, т.к. легче её. Это крайне важно для поддержания жизни на Земле. Лед защищает реки и водоемы от промерзания до дна, спасая жизнь подводному миру живых существ.
Вода подвижна и податлива, способна проникнуть в любую щель. Вода проникает в трещины, замерзает и раскалывает скальные породы любой твердости, помогает образованию плодородных почв. Вода способна растворить практически любое твердое вещество, если дать ей достаточно времени. Вода с растворенными компонентами твердых веществ становиться средой обитания (море) и поставщиком необходимых для жизни всего живого микроэлементов. (В каждом литре морской воды растворено 30 граммов соли. Если ее выпарить, то она покроет поверхность Земли слоем в 37 метров.) Из-за уникальной растворяющей способности воды никому до сих пор не удалось получить химически чистую воду, т.к. она всегда содержит растворенный материал сосуда. В котором находится. Вода необходима человеку и содержится в крови (79%), способствуя переносу по кровеносной системе в растворенном виде тысячи необходимых для жизни веществ. Вода содержится в лимфе (96%), которая разносит питательные вещества из кишечника по тканям организма.
Молекула воды – самая маленькая среди трехатомных молекул. (В средней снежинке около 10 в 18 степени молекул воды.) Обычно трехатомные молекулы образуют газы, и только молекула воды – жидкость. Это объясняется тем, что молекулы воды способны объединяться в кластеры (группы) молекул, объединенных физическим взаимодействием в единый ансамбль, но сохраняющих внутри него индивидуальное поведение. Это означает, что формула воды при комнатной температуре не Н2О, а нечто среднее между Н6О3 и Н12О6, т.е. вода – это сложная жидкость, составленная из повторяющихся групп, содержащих от 3 до 6 одиночных молекул. Из-за этого вода имеет аномальные температуры замерзания и кипения. Если бы вода подчинялась общим правилам, то она должна была замерзать при – 100 градусах и закипать при +10. При испарении кластеры распадаются и вода превращается в простой газ Н2О. Если бы это не происходило, то водяной пар был бы намного тяжелее воздуха, состоящего в основном из молекул азота и кислорода, и поверхность всей Земли была бы покрыта вечным слоем тумана и была бы безжизненна. На Земле нет другого вещества, наделенного способностью быть жидкостью при температурах существования человека и при этом образовывать газ не только легче воздуха, но и способный возвращаться к ее поверхности в виде осадков.
Молекула воды имеет симметричную форму в виде равнобедренного треугольника с протонами в основании и кислородом при вершине, стороны которого сходятся под углом 108 градусов. Длины сторон этого треугольника и валентный угол между связями О-Н изменяются при изменении агрегатного состояния воды (лед :109,5 градусов, длина связи О-Н 0,100 нм; пар :104,5 градусов, длина связи О-Н 0.096нм). Молекула воды сконструирована на основе золотой пропорции, воплощающей совершенные и гармоничные отношения двух величин: длин связи О-Н к длине связи Н-Н, равное 0,618.
Лед обладает удивительными особенностями. Он всегда очень чист химически, т.к. примеси при замерзании всегда вытесняются в жидкость. Поэтому снежинки белые, а лед прозрачен. Вода на Земле постоянно очищает сама себя. Лед и особенно снег обладают очень высокой отражательной способностью. Благодаря этому солнце не вызывает заметного нагрева полярных областей и наша планета избавлена от сезонных наводнений и повышения уровня океана.
Вызывают удивление свойства талой воды, отличающейся от обычной воды тем, что она сохраняет температуру 0 градусов, пока лед не растает, и молекулярные связи, характерные для льда, т.к. при плавлении льда разрушается только 15% водородных связей. После таянья всего льда температура воды повышается и водородные связи внутри кластеров перестают противостоять возрастающим тепловым колебаниям атомов. Размеры кластеров изменяются, и поэтому начинают меняться свойства талой воды: диэлектрическая проницаемость приходит к своему равновесному состоянию через 15-20 минут, вязкость – через 3-6 суток. Биологическая активность талой воды спадает за период от 12-16 часов до суток. Талая вода по своей структуре очень похожа на жидкость, содержащуюся в растительных и живых организмах. Она биологически активна, легко усваивается, улучшает обмен веществ, усиливает кровообращение, снижает количество холестерина в крови, успокаивает боли в сердце, усиливает иммунитет, тонизирует, способствует продлению жизни.
Интересен феномен превращения воды в крещенскую ночь (с 18 на 19 января), когда одновременно в водоемах всего мира вода насыщается атомами серебра. Набранная в течение 19 января в сосуд вода не портится в течение года.
Естественно, эту информацию не я придумал. Эти знания когда-то были почерпнуты мной в журнале “Наука и жизнь”. Думаю, что ему можно верить…