Изненадващо и нечетни свойства на водата

"Няма нищо по-мек и по-слаб от вода, и няма нищо, което да го превъзхожда в опустошителен удар върху цялата тежка и силна." Китайски мъдрец Лао Дзъ го описва по този начин в един от най-древните текстове. В действителност, на способността на водата да се смекчи, подхранване и измиване контрасти с груба сила, която се проявява, например, Ниагарския водопад или по време на цунамито.

Също така е иронично, че водата е познат ни (защото това е две трети от тялото ни и три четвърти от нашата планета), и в същото време много мистериозен. Въпреки факта, че знаете много за него, много от неговите качества може да ви изненада. Други са толкова странни, че все още се изплъзва научното разбиране.

Топлата вода замръзва бързо

Един обикновен човек, въз основа на принципите на логика, може да мисля, че за да се замразява гореща вода имате нужда от повече време, отколкото на студа. Но странно, че това не е така. Тази функция на водата е открит за първи Танзанийски студент Erasto Mpemba (Erasto Mpemba) през 1963 година. Той разкри, че под въздействието на една и съща ниска температура на топла вода замръзва по-бързо, наистина студено.

И никой не знае защо. Едно от възможните обяснения е, че ефектът Mpemba - е резултат от процеса на топлинна циркулация нарича конвекция. В съд с вода топла вода се издига, бутане студа в долната част и създава се "гореща върха." Учените смятат, че биха могли по някакъв начин конвекция ускори процеса на охлаждане, което позволява замръзване топла вода по-бързо от студ, въпреки факта, че тя трябва да харчат повече "сила" върху него, за да стигнем до точката на замръзване.

Един и половина век, учените се борят с въпроса защо лед може да причини да падне. Учените са съгласни, че тънък слой от течна вода на повърхността на твърдо вещество лед води до приплъзване и бърз трансфер на течност през него възпрепятства движение, дори ако слой е много тънък. Въпреки това, сред тях, няма консенсус за това защо лед е за разлика от повечето други твърди частици, такъв слой има.

Теоретиците предполагат, че слоя се появява в резултат на акт на плъзгане, когато са в контакт с кънки или нещо друго започва да се топи. Други смятат, че слоят, образуван преди да се появи на кънкьор на лед или обикновен човек, и то е там от вътрешното движение на молекулите на повърхността.

Когато капки вода достига до повърхността, където температурата е много по-висока от температурата на кипене на водата, което представлява спад може да се плъзга по повърхността на много по-дълго, отколкото можете да си представите. Наречен Leidenfrost ефект, този феномен се дължи на факта, че когато долният слой капчиците се изпарява, газови молекули, образувани в този слой няма да изчезнат, обаче, тяхното присъствие изолира други слоеве капки, и по този начин те не се допират горещата повърхност. Капка по този начин да оцелее в продължение на няколко секунди, без да кипи.

Лудост в мембраната

Понякога водните молекули не се поддават на законите на физиката, които държи заедно, въпреки всички опити за натиск или гравитацията, за да ги раздели. Това е напрежение сила повърхност, която предизвиква най-горния слой на вода и други течности, се държат като еластична мембрана. Повърхностно напрежение възниква поради факта, че водните молекули са в свободно комуникация един с друг. Поради слабите връзки между молекулите на молекулите на повърхността винаги са изтласкани от долните слоеве. Те ще останат заедно, докато плътно обвързани молекули ще се опитват да унищожат най-малко силни връзки.

В изображението, например, показва колко клипа се основава на горния слой на повърхността на водата. Въпреки метал-плътна от водата и трябва да бъде в съответствие с правилата на удавяне, обаче, повърхностното напрежение, не го направи.

Когато има голяма разлика между температурата на водата и температурата на външния въздух (например, ако тиган кипяща вода (100 градуса по Целзий) "разпръскване" във въздуха, в които температурата е -34 градуса), изненадващ ефект се проявява. Вряща вода моментално се превръща в сняг.

Обяснение: Плътността на много студен въздух е доста висока и неговите молекули са толкова близо една до друга, че има много малко място да "носи" водна пара. Вряща вода, а от друга страна, произвежда много пара. Когато водата се отделя във въздуха, тя е разделена на капчици, които, напротив, много пространство за прехвърляне на двойката. В това се състои проблемът. Капчиците съдържат повече пара от въздуха може да съдържа обаче пара "се утаява" прилепени към микроскопични частици във въздуха, като например натриеви или калциеви и форма кристали. Ето как се формират снежинки.

Въпреки твърда форма почти всеки вещество плътен от течна форма, което се дължи на факта, че атомите в твърди вещества обикновено са разположени плътно един до друг, в случай на вода не е справедливо. Когато водата замръзва, неговите обем се увеличава с около 8%. Тази странност ви позволява да се задържи на повърхността и дори ледени кубчета гигантски айсберги.

Когато водата се охлажда до температурата на замръзване, за да се запази молекулите заедно, че се изисква по-малко енергия, като по този начин молекулата могат да образуват стабилни водородни връзки един с друг, постепенно се блокира в определено положение. Същият процес се извършва по време на втвърдяването на течности. И точно както в другите твърди, комуникацията между молекулите на лед всъщност по-кратък и по-твърд от свободните връзки в течна вода. Разликата се състои в това ледените кристали шестоъгълна структура оставя много свободно пространство, което прави лед-малка плътност от водата в течно състояние.

Ледени излишъци могат да се наблюдават във фризера във формата на "ледени шипове." Тези пикове се състоят от излишната вода, която "падат" от набор на замръзване на кубчета с течност. Контейнерът за вода, обикновено започва да се замразява от стените на дъното на страните идват по-близо до центъра на града и на върха, така че средата на леда се разширява. Понякога водата в контейнер е твърде много, тя замръзва и впръскването му под формата на кука.

Единствен по рода си

Ние всички знаем, че няма две еднакви снежинки. Всъщност историята на съществуването на сняг, всеки един от тези красиви създания е доста уникален. Ето защо: снежинка започва да се оформя, като се намери под формата на проста шестоъгълна призма. Тъй като всеки замразяване загуби определена част от молекулите на различна температура, влага и въздух налягане, по такъв различни условия люспи и придобива своя уникална форма. Тези промени достатъчно, никога да не се образува кристално снежинка не се повтарят.

Въпреки това, не по-малко изненадващо, че е шест абсолютно идентични части снежинки, които поради тяхната синхронност, за да създадете перфектната шестоъгълна симетрия.

От къде сте първоначално?

Точният произход на водата, която покриваше 70 процента от повърхността на Земята, все още е загадка за учените. Те подозират, че всяка вода, която се е натрупала върху повърхността на планетата от зараждането му преди 4,5 милиарда години, е трябвало да се изпари заради младата пламнал слънце. Това означава, че водата, която вече присъства в света, се появява много по-късно.

Как? Може би, преди около 4 милиарда години масивни обекти във външната Слънчева система удари в земната повърхност и вътрешните планети. Това е вероятно обектите бяха пълни с вода и сблъсъка е довело до факта, че Земята се превърна в гигантски резервоар за съхранение на течност.

Превод: Balandina Е. A.