Невероятна и странно физика на вода - на околната среда Digest

"Няма нищо по-мек и по-слаб от вода, но няма нищо по-добро за лечение на твърди и силни неща."

Този парадокс е формулирана от китайския мъдрец Лао Дзъ, древния текст на "Дао-Te-Царя, или да пише за морал." В действителност, на способността на водата да се измие, успокояват и подхранват контрастира с неустоима сила, пример за това е Ниагарския водопад, Гранд Каньон (тя е изсечен през вековете от река Колорадо) и цунами.

По същия начин, парадоксално, че водата и много познато - това е около две трети от тялото ни и обхваща три четвърти от планетата - и много мистериозен. Въпреки, че си мислиш, че го знаете много добре, много от свойствата на водата вие сте много изненадани. А някои от тях са толкова странно, че все още не са напълно изяснени от науката.

надолу състезание

Логично мислещ човек ще приемем, че топлата вода ще се нуждаят от повече време, за да се охлади до температура от 0 градуса по Целзий и се замразява от студ. Но странното е, че това не винаги е вярно. През 1963 г. Танзания студент на име Erasto Mpemba се отбележи, че в действителност горещата вода замръзва по-бързо от студ, когато две водни обекти са изложени на едни и същи условия с температура под нулата.

И никой не знае защо.

Единственото предположение - това е Mpemba ефект е резултат от процеса на топлинна циркулация нарича конвекция. топла вода контейнер е издигната, измествайки студена и създаване на "затопля". Учените предполагат, че конвекция може някак да се ускори процеса на охлаждане, което позволява по-топло замръзване на водата по-бързо от студ, въпреки че много от живак, е необходимо да се преодолеят точката на замръзване.

Един и половина век на научни изследвания и не са дали отговор защо можете да падне върху леда. Учените единодушни, че тънък слой от течна вода върху твърд лед причинява хлъзгавост и течност мобилност възпрепятства движение, дори ако тънките години. Но няма консенсус за това защо леда, за разлика от повечето твърди вещества има слой.

Теоретиците предполагат, че този процес на плъзгане, че е контакт с леда, принуждавайки на повърхността, за да се стопи. Други смятат, че течната фаза съществува дори преди да е плъзгаща обект, и че се формира от вътрешната повърхност на движение на молекулите.

Без съмнение търсите виновните, легнал по гръб и димяща, но за съжаление, това все още не е намерен.

На Земята врящата вода създава хиляди малки мехурчета от пара. Пространството също създава гигантски вибриращо балон.

Когато една капка вода, която пада върху повърхността е много по-горещо своята точка на кипене, може да се носи в продължение на много по-дълго на повърхността, отколкото очаквате. Това е Leidenfrost ефект и изглежда, от факта, че когато долният слой капчиците се изпарява, газообразни водни молекули в този слой имат къде да отидат, и тяхното присъствие изолати капчици остатъчни вещества и предотвратява неговото докосване на гореща повърхност. По този начин, има спад на няколко секунди, преди напълно да се изпари.

Понякога изглежда, че водата се отрече законите на физиката, за да не се срива, въпреки опитите на гравитацията или натиск на тежък предмет, за да го прекъсне.

Това напрежение сила повърхност, свойство, което прави външния слой на тялото на вода (и други течности), за да се държат като гъвкава обвивка. Повърхностно напрежение възниква поради факта, че водните молекули хлабаво свързани един с друг. Поради тази повърхност молекула изпитват вътрешно напрежение от молекули под тях. Вода ще остане цяло, докато разкъсване силата си надминава силата на слабите връзки и няма да наруши повърхността.

Така например, в горния фотохартия клип се намира на повърхността на водата. Въпреки метал-плътна от водата и поради това трябва да потънат, повърхностното напрежение не позволява щипката да пробие повърхността на водата.

Когато има голяма температурна разлика между водата и външния въздух, има изненадващ ефект - например, ако тиган да се излее вряща вода (100 ° С) на въздух при минус 34 градуса по Целзий и след това вряща вода мигновено трансформира в сняг и разби.

Обяснение: изключително студен въздух е много плътна, разстоянието между молекулите му е толкова малка, че няма достатъчно пространство за транспорт водна пара. Вряща вода, от една страна, активно излъчва пара. Когато го хвърлят във въздуха, тя се разпада на капки, поради което има повече място за разпределение на топлинна енергия. Това представлява проблем. Изпускани повече пара от може да побере въздух, и тъй като тя е разпределена, фиксирани към микроскопични частици във въздуха, като сода или калций и образува кристали. Ето как се формират снежинки.

Въпреки твърдо състояние почти всеки плътна вещество от течността, от атомите в твърди вещества обикновено са плътно един до друг, не е валиден за H2O. Когато водата замръзва, неговите обем се увеличава с около 8%. Странно е собственост, която позволява на кубчета лед и дори огромен айсберг поплавък.

Когато водата се охлажда до точката на замръзване, има по-малко енергия за причиняване телбод молекула, и защото те могат да образуват силни водородни връзки с нейните съседи и постепенно осигурено. Същият процес предизвиква цялото количество течност, за да се втвърди. И, както в другите твърди, комуникацията между ледените молекули всъщност по-кратки и по-силни, отколкото в течна вода; разликата е, че шестоъгълна структура на ледени кристали оставя много празно пространство, което прави леда като цяло по-малка плътност от водата.

Излишък понякога може да се види под формата на издатини в горната част на ледените кубчета във фризера. Тези издатини състоят от излишната вода изцеди на зара за замразяване (и разширяване) леда. Контейнер вода замръзва по дъното и стените до центъра и на върха, и ледът се разширява към центъра.

уникален

Както се казва, няма две еднакви снежинки. Всъщност, историята на изучаването на сняг всяка красива структура е абсолютно уникален. Ето защо: снежинка започва под формата на проста шестоъгълна призма. През есента е изправен повтарящи се условия, които променят формата си, включително различна температура, влажност и атмосферните нива на налягане. Тези факти са достатъчни, за променливи до образуването на кристали никога не минаха два пъти по една и съща схема.

И това, което е най-интересно по отношение на снежинки - е, че всички шест клоните им растат в перфектен синхрон, създаване на шестоъгълна симетрия, защото всеки клон изпитва същите условия като всички останали.

Точният произход на вода на планетата, които обхващат около 70 процента от повърхността все още е загадка за учените. Те подозират, че всяка вода, която се събира на повърхността на планетата по време на неговото образуване на 4,5 милиарда години, ще се изпари заради голямата жега на младата Слънцето Това означава, че водата, която сега ние трябваше да се появи по-късно.

Как? По време на периода, наречен края на тежка бомбардировка, която се състоя преди около 4000 милиона години, масивни обекти, дори от други системи са паднали на Земята и планетите от Слънчевата система. Възможно е, че такива обекти са пълни с вода, а тези сблъсъци могат да доставят на нашата планета огромни количества от това вещество.

Кометите - парчета от лед и скали с опашките на изпаряване лед, въртящи се на дълги орбити около Слънцето - може и да са останки от това, което е паднал на планетата. Въпреки това, има проблем: дистанционно изследване на водата се изпарява от няколко основни комети са показали, че те се състоят от различен тип вода H2O (съдържащ тежки изотопи на водород) от земята, тъй като тези комети не могат да бъдат източник на всички ни чудесен вода.