Oddiel I.
NÁVRH STUDNÍ NA VODU
Kapitola 1. NIEKOĽKO INFORMÁCIÍ O VODE

Anomálie vody

V zložení ľadu dominujú molekuly trihydrolu, v zložení vodnej pary (pri teplotách nad 100°C) molekuly hydrolu a v kvapôčkovo-kvapalnej vode - zmes hydrolu, dihydrolu a trihydrolu, pomery medzi ktorými sa menia s teplota.

Nasledujúce anomálie sú určené zvláštnosťami vodnej štruktúry:

1) voda má najväčšiu hustotu pri 4 °C, s poklesom teploty na 0 °C alebo zvýšením na 100 °C jej hustota klesá;

2) objem vody počas zmrazovania sa zväčší približne o 10 %, zatiaľ čo tuhá fáza sa stáva ľahšou ako kvapalina;

3) voda má vysokú mernú tepelnú kapacitu, ktorá klesá so zvyšujúcou sa teplotou na 40 °C a potom sa opäť zvyšuje;

4) voda má veľmi vysokú špecifickú vnútornú energiu (318,8 J/kg);

5) voda zamŕza pri 0 °C, so zvyšujúcim sa tlakom bod tuhnutia klesá a minimálnu hodnotu (-22 °C) dosahuje pri tlaku 211,5 MPa;

6) voda má najväčšie špecifické množstvo tepla (2156 J/kg) pri teplote 100 °C;

7) voda má najvyššiu dielektrickú konštantu pri 20 °C;

8) voda má najvyššie povrchové napätie v porovnaní s inými kvapalinami.

Pri interakcii s alkáliami sa voda správa ako kyselina a pri interakcii s kyselinami ako zásada. Pri reakcii aktívnych kovov a vody sa uvoľňuje vodík. Voda spôsobuje proces výmenného rozkladu (hydrolýza) interakciou s určitými soľami.

7. Anomálie vody

Chemicky čistá voda má množstvo vlastností, ktoré ju výrazne odlišujú od iných prírodných telies a chemických analógov (hydridy prvkov skupiny 6 Mendelejevovho periodického systému) a od iných kvapalín. Tieto špeciálne vlastnosti sú známe ako anomálie vody.

Štúdiom vody a najmä jej vodných roztokov sa vedci znovu a znovu presvedčili, že voda má abnormálne – anomálne vlastnosti, ktoré sú vlastné iba jej Veličenstvu – vode, ktorá nám dala Život a schopnosť myslieť. Ani netušíme, že takéto známe a prirodzené vlastnosti vody v prírode, v rôznych technológiách a napokon v našom každodennom živote sú jedinečné a nenapodobiteľné.

Hustota

Pre celú biosféru je mimoriadne dôležitou vlastnosťou vody jej schopnosť pri zamrznutí skôr zväčšovať ako zmenšovať svoj objem, t.j. znížiť hustotu. V skutočnosti, keď sa akákoľvek kvapalina premení na pevný stav, molekuly sú umiestnené bližšie k sebe a samotná látka, ktorá zmenšuje objem, sa stáva hustejšou. Áno, pre akúkoľvek z veľmi odlišných kvapalín, ale nie pre vodu. Voda je tu výnimkou. Pri ochladzovaní sa voda spočiatku správa ako iné kvapaliny: postupne hustne, zmenšuje svoj objem. Tento jav je možné pozorovať až do +3,98°C. Potom s ďalším poklesom teploty na 0°C všetka voda zamrzne a zväčší svoj objem. Výsledkom je, že merná hmotnosť ľadu je menšia ako voda a ľad pláva. Ak by ľad neplával, ale klesol, potom by všetky vodné plochy (rieky, jazerá, moria) zamrzli na dno, výpar by sa prudko znížil a všetky sladkovodné živočíchy a rastliny by zomreli. Život na Zemi by sa stal nemožným. Voda je jediná kvapalina na Zemi, ktorej ľad neklesá kvôli tomu, že jej objem je o 1/11 väčší ako objem vody.

Povrchové napätie

Vďaka tomu, že guľaté guľôčky vody sú veľmi elastické, prší a padá rosa. Čo je to za úžasnú silu, ktorá zachováva kvapky rosy a robí povrchovú vrstvu vody v akejkoľvek kaluži pružnou a relatívne odolnou?

Je známe, že ak sa oceľová ihla opatrne položí na hladinu vody naliatej do tanierika, ihla sa nepotopí. Špecifická hmotnosť kovu je však oveľa väčšia ako hmotnosť vody. Molekuly vody sú viazané silou povrchového napätia, čo im umožňuje stúpať hore kapilárami a prekonávať gravitačnú silu. Bez tejto vlastnosti vody by bol život na Zemi tiež nemožný.

Tepelná kapacita

Žiadna látka na svete neabsorbuje ani neuvoľňuje toľko tepla do okolia ako voda. Tepelná kapacita vody je 10-krát väčšia ako tepelná kapacita ocele a 30-krát väčšia ako tepelná kapacita ortuti. Voda zadržiava teplo na Zemi.

Z povrchu morí, oceánov a pevniny sa ročne vyparí 520 000 kubických kilometrov vody, ktorá pri kondenzácii uvoľňuje množstvo tepla do chladných a polárnych oblastí.

Voda v ľudskom tele tvorí 70-90%. z telesnej hmotnosti. Ak by voda nemala takú tepelnú kapacitu ako teraz, metabolizmus v teplokrvných a studenokrvných organizmoch by bol nemožný.

Voda sa najľahšie ohrieva a najrýchlejšie ochladzuje v akejsi „teplotnej jamke“ zodpovedajúcej teplote +37°C Ľudské telo.

Voda má niekoľko ďalších anomálnych vlastností:

Žiadna kvapalina neabsorbuje plyny tak nenásytne ako voda. Ale tiež ich ľahko rozdáva. Dážď rozpúšťa všetky jedovaté plyny v atmosfére. Voda je jej silným prírodným filtrom, ktorý čistí atmosféru od všetkých škodlivých a jedovatých plynov. Ďalšia úžasná vlastnosť vody sa objaví, keď je vystavená magnetickému poľu. Voda vystavená magnetickému spracovaniu mení rozpustnosť solí a rýchlosť chemických reakcií.

Ale najúžasnejšia vlastnosť vody je vlastnosť takmer univerzálneho rozpúšťadla. A ak sa v ňom niektoré látky nerozpustia, zohralo to obrovskú úlohu aj v evolúcii života: život s najväčšou pravdepodobnosťou vďačí za svoj vzhľad a vývoj vo vodnom prostredí hydrofóbnym vlastnostiam primárnych biologických membrán.

Voda známa aj neznáma. Pamäť vody

Brómová voda je nasýtený roztok Br2 vo vode (3,5 % hmotn. Br2). Brómová voda je oxidačné činidlo, bromačné činidlo v analytickej chémii. Amoniakálna voda vzniká pri kontakte surového koksárenského plynu s vodou...

Voda ako činidlo a ako médium pre chemický proces (anomálne vlastnosti vody)

Úloha vody v modernej vede a technike je veľmi veľká. Tu sú len niektoré z oblastí, kde je možné vodu využiť. 1. V poľnohospodárstve na napájanie rastlín a kŕmenie zvierat 2. V chemickom priemysle na výrobu kyselín, zásad, organických látok. 3...

Voda, ktorá dáva život

Voda je najdôležitejšou chemickou zlúčeninou, ktorá určuje možnosť života na Zemi. Denná spotreba pitnej vody človeka je v priemere asi 2 litre...

Vodík – palivo budúcnosti

Ďalším problémom, pri ktorom sa znovu objavil stav beztiaže, bol problém odvádzania vody vytvorenej v palivovom článku. Ak sa neodstráni, zakryje elektródu filmom a sťaží prístup plynu k nej...

Informačno-štrukturálna pamäť vody

Molekula vody je malý dipól obsahujúci kladné a záporné náboje na svojich póloch. Keďže hmotnosť a náboj jadra kyslíka sú väčšie ako jadrá vodíka, elektrónový oblak je ťahaný smerom k jadru kyslíka...

Stanovenie tvrdosti vody komplexometrickou metódou

Vzhľadom na rozšírený výskyt vápnika sa jeho soli takmer vždy nachádzajú v prírodnej vode. Z prírodných vápenatých solí je vo vode trochu rozpustná iba sadra, ak však voda obsahuje oxid uhličitý...

Výpočet a výber odparovacieho zariadenia

Gv sa určí z tepelnej bilancie kondenzátora: Gv=W3(hbk-svtk)/cv(tk-tn), kde hbk je entalpia pár v barometrickom kondenzátore; tn = 200 С - počiatočná teplota chladiaca voda; Cv = 4...

Výpočet a návrh dvojčinného odparovacieho zariadenia

Prietok chladiacej vody GВ sa určí z tepelnej bilancie kondenzátora: , kde IБК je entalpia pár v barometrickom kondenzátore, J? kg; tн - počiatočná teplota chladiacej vody, 0С...

Sorpčné čistenie vody

Vo výrobe sa inštaluje v závislosti od požiadaviek technologického procesu. Voda použitá pri výrobe...

Sorpčné čistenie vody

Aby sa zabránilo vzniku bakteriálneho biologického znečistenia vo výmenníkoch tepla, ako aj v potrubiach, odporúča sa pravidelne používať chlórovanie vody 3-4 krát denne, každé obdobie trvajúce 40-60 minút...

Sorpčné čistenie vody

Jedným z najbežnejších typov úpravy vody je jej zmäkčovanie. Prvou priemyselnou metódou na odstraňovanie solí s tvrdosťou bolo sodnovápenaté...

Síran vápenatý, kryštálový hydrát a bezvodá soľ

Úžasná látka - voda

Hydrológia je veda, ktorá študuje prírodné vody, ich interakciu s atmosférou a litosférou, ako aj javy a procesy, ktoré sa v nich vyskytujú (vyparovanie, zamŕzanie atď.). Predmetom štúdia hydrológie sú všetky typy hydrosférických vôd v oceánoch...

Voda. Anomálne vlastnosti vody a ich príčiny

Keďže voda je univerzálne rozpúšťadlo, uvažujme o vlastnostiach vody. Najbežnejšou látkou na Zemi je voda. Takmer 3/4 povrchu zemegule je pokrytá vodou. Je to médium, v ktorom prebiehajú chemické procesy v živých organizmoch a samo sa zúčastňuje biochemických procesov.

Voda je hlavným katalyzátorom všetkých životných procesov. Naše telo tvorí 65-75% voda. Denná požiadavka Hladina vody človeka je od 2 do 6 litrov a závislosť na nej je oveľa silnejšia ako na jedle. Mnohé potraviny (zelenina, ovocie, mlieko, mäso) pozostávajú z 95-65% vody. Ľudstvo vo veľkej miere využíva prírodnú vodu pre svoje potreby. Väčšina vody pochádza zo Svetového oceánu. Zásoby sladkej vody, ktoré sú k dispozícii na použitie, predstavujú 0,15 % objemu hydrosféry.

Fyzikálne vlastnosti. Je to bezfarebná kvapalina bez zápachu. Uvažujme o vlastnostiach fyzikálno-chemických vlastností ( anomálie) voda.

1. Voda má ako rozpúšťadlo abnormálne vysokú polaritu.

u = 1,84-10-29 cm (pre H2S - u = 0,93-10-29 cm).

2. Voda má anomálne vysokú tepelnú kapacitu c = 75,3 J/mol K, lieh má 1,5-krát viac, preto v noci a pri prechode z leta na zimu pomaly ochladzuje a pri spätnom prechode sa pomaly ohrieva, t. .O. regulácia teploty zemegule. Pri ohrievaní akejkoľvek látky okrem vody z 0 na 37 o C sa tepelná kapacita zvyšuje a kapacita vody klesá, potom stúpa. Práve pri 37 o C telo vynakladá menej energie na udržanie telesnej teploty.

3. Abnormálne vysoká teplota Tmelt = 0 o C a teplota Tbp = 100 o C v porovnaní s analógmi.

4. Pri 0 o C voda zamrzne. Hustota ľadu je menšia ako hustota vody. Zároveň sa objem ľadu zväčší o 9 %, pre ostatné látky sa zníži.

5. Hustota vody pri prechode z pevnej látky na kvapalinu neklesá, ale rastie. Pri zahriatí vody z 0 na 4 o C sa zvyšuje aj jej hustota. Hustota vody dosahuje maximálnu hodnotu pri 4 o C - ρ = 0,998 g/cm3.

Anomálie sú spojené so štruktúrou molekuly vody a tvorbou vodíkovej väzby medzi nimi.

Molekula vody má hranatú štruktúru. Atóm kyslíka v molekule vody je v stave hybridizácie sp3. Z tohto dôvodu je väzbový uhol blízky štvorstenu (109 o 28").

Vznik vodíkovej väzby vedie k spojeniu molekúl. Každý atóm kyslíka sa podieľa na tvorbe dvoch vodíkových väzieb. Počas kryštalizácie molekuly vytvárajú vrstvy, z ktorých každá je spojená s tromi molekulami v tejto vrstve a jednou zo susedných. To vedie k tvorbe dutín.

Pri topení ľadu sa zničí len časť vodíkových väzieb a objem vody sa zníži. Pri 0 o C obsahuje voda zvyšky ľadovej štruktúry. Od 0 do 4 o C sa hustota vody zvyšuje v dôsledku deštrukcie ľadu.

Vysoká tepelná kapacita vody sa vysvetľuje teplom spotrebovaným na rozbitie vodíkových väzieb.

Chemické vlastnosti. Molekula H 2 O je odolná voči teplu. Pri teplotách nad 1000 o C dochádza k tepelnej disociácii, ᴛ.ᴇ. rozklad

H 2 O ↔ 2 H 2 + O 2

K tomuto procesu dochádza pri absorpcii tepla.

Voda je veľmi reaktívna látka. Oxidy mnohých kovov a nekovov sa spájajú s H2O a vytvárajú:

CaO + H20 = Ca(OH)2

S03 + H20 = H2S04

Aktívne kovy reagujú s vodou a uvoľňujú H2.

Voda tvorí zlúčeniny s látkami, ktoré nie sú chemicky aktívne (hydrát xenónu - Xe 6 H 2 O). Xe vypĺňa medzimolekulový priestor v štruktúre H 2 O, pričom vznikajú zlúčeniny tzv klatrátov .

„Voda je život“ - toto príslovie poznáme už od detstva, no nie vždy prikladáme dôležitosť tomu, čo nás neustále obklopuje, bez čoho sa nezaobídeme.

Viete, čo je „VODA“?

"Voda, nemáš chuť, farbu, vôňu, nedá sa opísať, užívajú si ťa bez toho, aby vedeli, čo si."

Antoine de Saint-Exupery.

Najprv uvediem niekoľko príkladov z histórie, aby ste pochopili, že táto otázka nie je taká jednoduchá!

Podľa kroník bol v roku 1472 opát Charles Hastings zajatý a vypočúvaný na základe falošnej výpovede za privodenie choroby istej váženej žene. Uväznenému opátovi každý deň dávali len kúsok suchého chleba a naberačku hnilej, smradľavej vody. Po 40 dňoch si žalárnik všimol, že počas tejto doby mních Charles nielenže nestratil, ale zdalo sa, že získal zdravie a silu, čo iba presvedčilo inkvizítorov o spojení opáta so zlými duchmi. Neskôr, za krutého mučenia, Karl Hastings priznal, že nad hnilou vodou, ktorú mu priniesli, čítal modlitbu, ďakujúc Pánovi za skúšky, ktoré mu boli zoslané. Potom sa voda stala jemnou chuťou, sviežou a čistou.

V histórii sú známe prípady zmeny štruktúry vody vplyvom myslenia. Napríklad v zime 1881 loď Lara letela z Liverpoolu do San Francisca. Na tretí deň plavby začal na lodi požiar. Medzi tými, ktorí opustili loď, bol aj kapitán Neil Carey. Tí, ktorí boli v núdzi, začali pociťovať návaly smädu, ktoré sa zvyšovali s každou ďalšou hodinou. Keď sa potom po strastiplnom putovaní cez more bezpečne dostali na breh, kapitán, muž s veľmi triezvym postojom k realite, opísal slovami, čo ich zachránilo: „Snívali sme o sladkej vode. Začali sme si predstavovať, ako sa voda okolo lode zmenila z modrého mora na zelenkastú sviežu. Pozbieral som sily a nabral som ich. Keď som to skúsil, bolo to nevýrazné."

Stručne o vode z biochemického hľadiska

Voda je najrozšírenejšou látkou na Zemi. Jeho množstvo dosahuje 1018 ton a pokrýva približne štyri pätiny zemského povrchu. Voda zaberá 70% povrchu Zeme. Rovnaké množstvo (70 %) je v ľudskom tele. Embryo pozostáva takmer výlučne (95 %) z vody, kým v tele novorodenca je to 75 %. Len v starobe je množstvo vody v ľudskom tele 60% Je to jediná chemická zlúčenina, ktorá v prírodných podmienkach existuje vo forme kvapaliny, tuhej látky (ľad) a plynu (vodná para). Voda zohráva dôležitú úlohu v priemysle a každodennom živote; je absolútne nevyhnutné na udržanie života. Z 1018 ton vody na Zemi sú len 3 % sladkej vody, z toho 80 % je nevyužiteľných, pretože je to ľad, ktorý tvorí polárne čiapky. Sladká voda je pre človeka dostupná v dôsledku účasti na hydrologickom cykle alebo kolobehu vody v prírode. Ročne sa do kolobehu vody zapojí približne 500 000 km 3 vody v dôsledku jej vyparovania a zrážok vo forme dažďa alebo snehu. Teoreticky je maximálne množstvo sladkej vody, ktorá je k dispozícii na použitie, približne 40 000 km 3 za rok. Hovoríme o vode, ktorá steká z povrchu zeme do morí a oceánov.

Vlastnosti vody sú jedinečné. Priehľadná kvapalina, bez zápachu, chuti a farby (molekulová hmotnosť – 18,0160, hustota – 1 g/cm3; unikátne rozpúšťadlo, schopné oxidovať takmer všetky kovy a ničiť tvrdé horniny). Pokusy predstaviť si vodu ako pridruženú kvapalinu s hustým obalom molekúl vody, ako sú gule akejkoľvek nádoby, nezodpovedali elementárnym faktografickým údajom. V tomto prípade by špecifická hustota vody nemala byť 1 g/cm3, ale viac ako 1,8 g/cm3.

Najmenšiu (optimálnu) objemovú plochu majú guľovité vodné kvapky. Povrchové napätie je 72,75 dynov/cm. Merná tepelná kapacita vody je vyššia ako u väčšiny látok. Voda absorbuje veľké množstvo tepla, pričom sa ohrieva málo.

Druhým dôležitým dôkazom v prospech špeciálnej štruktúry molekuly vody bolo, že na rozdiel od iných kvapalín má voda – to už bolo známe – silný elektrický moment, ktorý tvorí jej dipólovú štruktúru. Preto nebolo možné predstaviť si prítomnosť veľmi silného elektrického momentu molekuly vody v symetrickej štruktúre dvoch atómov vodíka vzhľadom na atóm kyslíka, pričom všetky atómy v nej obsiahnuté sú umiestnené v priamke, t.j. N-O-N.

Štruktúra vody v živom organizme je v mnohom podobná štruktúre kryštálovej mriežky ľadu. A práve to teraz vysvetľuje jedinečné vlastnosti roztopenej vody, ktorá zachováva štruktúru ľadu na dlhú dobu. Voda z taveniny reaguje s rôznymi látkami oveľa ľahšie ako obyčajná voda a telo nemusí vynakladať ďalšiu energiu na reštrukturalizáciu svojej štruktúry.

V kvapalnej forme tvoria väzby susedných molekúl vody nestabilné a prchavé štruktúry. Po zmrazení je každá molekula ľadu pevne spojená so štyrmi ďalšími.

Doktor biologických vied S.V. Zenin objavil stabilné dlhoveké vodné zhluky. Ukázalo sa, že voda je hierarchia pravidelných objemových štruktúr. Sú založené na kryštálových útvaroch pozostávajúcich z 57 molekúl. A to vedie k objaveniu sa štruktúr vyššieho rádu vo forme šesťstenov pozostávajúcich z 912 molekúl vody. Vlastnosti klastrov závisia od pomeru kyslíka a vodíka vyčnievajúceho na povrch. Konfigurácia reaguje na akékoľvek vonkajšie vplyvy a nečistoty. Coulombove príťažlivé sily pôsobia medzi plochami klastrových prvkov. To nám umožňuje uvažovať o štruktúrovanom stave vody vo forme špeciálnej informačnej matrice.

Nevyriešené vlastnosti vody

Voda bola pre ľudskú myseľ vždy veľkou záhadou. Vo vlastnostiach a pôsobení vody zostáva pre našu myseľ veľa nepochopiteľného. Sledovaním tečúceho či tečúceho prúdu vody si človek odbúra nervové a psychické napätie. čo to spôsobuje? Pokiaľ je známe, voda neobsahuje žiadne látky, ktoré by mohli poskytnúť takýto účinok. Vedci tvrdia, že voda má schopnosť prijímať a prenášať akúkoľvek informáciu, pričom ju udržiava neporušenú. Minulosť, prítomnosť a budúcnosť sú rozpustené vo vode. Tieto vlastnosti vody boli a sú široko používané v mágii a liečiteľstve. Stále existujú tradiční liečitelia a liečitelia, ktorí „šepkajú do vody“ a tým liečia choroby. Tečúca voda neustále odoberá energiu Kozmu a vo svojej čistej forme ju uvoľňuje do okolitého blízkozemského priestoru, kde ju pohlcujú všetky živé organizmy nachádzajúce sa v dosahu toku, keďže biopole tvorené tečúcou vodou sa neustále zväčšuje. v dôsledku uvoľnenej energie. Čím rýchlejšie sa prúd vody pohybuje, tým je toto pole silnejšie. Pod vplyvom tejto sily sa energetická škrupina živých organizmov zosúladí, pre bežných ľudí neviditeľné „poruchy“ v tele (aure) sa uzavrú a telo sa vylieči.

Anomálne vlastnosti vody

Prvou anomálnou vlastnosťou vody je anomália bodu varu a tuhnutia: Ak by voda - hydrid kyslíka - H20 bola normálna monomolekulárna zlúčenina, ako napríklad jej analógy v šiestej skupine periodickej sústavy prvkov D.I. Mendelejev hydrid síry H 2 S, hydrid selénu H 2 Se, hydrid telúru H 2 Te, potom by v kvapalnom skupenstve voda existovala v rozmedzí od mínus 90 o C do mínus 70 o C. Pri takýchto vlastnostiach vody život na Zemi by neexistovalo.

„Abnormálne“ teploty topenia a varu vody nie sú zďaleka jedinými anomáliami vody. Pre celú biosféru je to mimoriadne dôležité Zvláštnosťou vody je jej schopnosť pri mrazení svoj objem skôr zväčšovať ako zmenšovať, t.j. znížiť hustotu. Ide o druhú anomáliu vody, ktorá je tzv anomália hustoty. Túto zvláštnu vlastnosť vody si prvýkrát všimol G. Galileo. Keď sa akákoľvek kvapalina (okrem gália a bizmutu) premení na pevné skupenstvo, molekuly sú umiestnené bližšie k sebe a samotná látka, ktorá sa zmenšuje, sa stáva hustejšou. Akákoľvek tekutina, ale nie voda. Voda je tu tiež výnimkou. Pri ochladzovaní sa voda spočiatku správa ako iné kvapaliny: postupne hustne, zmenšuje svoj objem. Tento jav je možné pozorovať do +4°C (presnejšie do +3,98°C). Práve pri teplote +3,98°C má voda najväčšiu hustotu a najmenší objem. Ďalšie ochladzovanie vody postupne vedie nie k poklesu, ale k zväčšeniu objemu. Plynulosť tohto procesu je náhle prerušená a pri 0°C dochádza k prudkému skokovému nárastu objemu takmer o 10%! V tomto momente sa voda mení na ľad. Jedinečné správanie vody pri ochladzovaní a tvorbe ľadu hrá v prírode a živote mimoriadne dôležitú úlohu. Práve táto vlastnosť vody chráni všetky vodné plochy na Zemi - rieky, jazerá, moria - pred úplným zamrznutím v zime, a tým zachraňuje životy.

Na rozdiel od sladkej vody sa morská voda po ochladení správa inak. Nemrzne pri 0°C, ale pri mínus 1,8-2,1°C - v závislosti od koncentrácie solí v ňom rozpustených. Maximálnu hustotu má nie pri + 4°C, ale pri -3,5°C. Tak sa mení na ľad bez toho, aby dosiahol svoju najväčšiu hustotu. Ak sa vertikálne miešanie v sladkovodných útvaroch zastaví, keď sa celá masa vody ochladí na +4 °C, potom morská voda vertikálna cirkulácia nastáva už pri teplotách pod 0°C. Proces výmeny medzi hornými a spodnými vrstvami prebieha nepretržite a vytvára priaznivé podmienky pre vývoj živočíšnych a rastlinných organizmov.

Všetky termodynamické vlastnosti vody sa výrazne alebo výrazne líšia od iných látok.

Najdôležitejšie z nich je Špecifická tepelná anomália. Abnormálne vysoká tepelná kapacita vody robí z morí a oceánov obrovský regulátor teploty našej planéty, v dôsledku čoho nedochádza k prudkým zmenám teploty v zime a v lete, vo dne iv noci. Kontinenty nachádzajúce sa v blízkosti morí a oceánov majú mierne podnebie, kde sú teplotné zmeny v rôznych obdobiach roka nevýznamné.

Silné atmosférické prúdy obsahujúce obrovské množstvo tepla absorbovaného počas procesu odparovania, obrie morské prúdy zohrávajú výnimočnú úlohu pri vytváraní počasia na našej planéte.

Anomália tepelnej kapacity je nasledovná:
Keď sa akákoľvek látka zahrieva, jej tepelná kapacita sa neustále zvyšuje. Áno, akákoľvek látka, ale nie voda. Voda je výnimkou, ani tu si nenechá ujsť príležitosť byť originálny: so zvyšujúcou sa teplotou je zmena tepelnej kapacity vody anomálna; od 0 do 37°C klesá a len od 37 do 100°C sa tepelná kapacita neustále zvyšuje. Pri teplotách blízkych 37°C je tepelná kapacita vody minimálna. Tieto teploty sú teplotným rozsahom ľudského tela, oblasti nášho života. Fyzika vody v rozmedzí teplôt 35-41°C (hranice možných, bežne prebiehajúcich fyziologických procesov v ľudskom tele) udáva pravdepodobnosť dosiahnutia jedinečného stavu vody, keď sú hmotnosti kryštalickej a objemovej vody rovnaké. k sebe navzájom a schopnosť jednej štruktúry premeniť sa na druhú je maximálna. Táto pozoruhodná vlastnosť vody určuje rovnakú pravdepodobnosť reverzibilných a nezvratných biochemických reakcií v ľudskom tele a poskytuje ich „ľahkú kontrolu“.

Výnimočná schopnosť vody rozpúšťať akúkoľvek látku je všeobecne známa. A tu voda vykazuje anomálie neobvyklé pre kvapalinu, a to predovšetkým anomálie dielektrickej konštanty vody . Je to spôsobené tým, že jej dielektrická konštanta (alebo dielektrická konštanta) je veľmi vysoká a dosahuje 81, zatiaľ čo pre ostatné kvapaliny nepresahuje 10. V súlade s Coulombovým zákonom bude sila interakcie medzi dvoma nabitými časticami vo vode byť 81-krát menej ako napríklad vo vzduchu, kde sa táto charakteristika rovná jednote. V tomto prípade sa sila vnútromolekulových väzieb zníži 81-krát a pod vplyvom tepelného pohybu sa molekuly disociujú za vzniku iónov. Treba si uvedomiť, že vďaka výnimočnej schopnosti rozpúšťať iné látky nie je voda nikdy dokonale čistá.

Treba spomenúť ešte jednu úžasnú vodnú anomáliu - výnimočne vysoké povrchové napätie. Zo všetkých známych kvapalín má vyššie povrchové napätie iba ortuť. Táto vlastnosť sa prejavuje v tom, že voda sa vždy snaží zmenšiť svoj povrch. Nekompenzované medzimolekulové sily vonkajšej (povrchovej) vrstvy vody, spôsobené kvantovo mechanickými príčinami, vytvárajú vonkajší elastický film. Vďaka filmu nie sú mnohé predmety, ktoré sú ťažšie ako voda, ponorené do vody. Ak sa napríklad oceľová ihla opatrne položí na hladinu vody, ihla sa nepotopí. Ale špecifická hmotnosť ocele je takmer osemkrát väčšia ako špecifická hmotnosť vody. Každý pozná tvar kvapky vody. Vysoké povrchové napätie umožňuje vode mať pri voľnom páde guľovitý tvar.

Povrchové napätie a zmáčanie sú základom pre špeciálne vlastnosti vody a vodných roztokov, nazývané kapilarita. Vzlínavosť má veľký význam pre život flóry a fauny, tvorbu štruktúr prírodných minerálov a úrodnosť zeme. V kanáloch, ktoré sú mnohokrát užšie ako ľudský vlas, získava voda úžasné vlastnosti. Stáva sa viskóznejším, 1,5-krát zhustne a zamrzne pri mínus 80-70°C.

Dôvodom superanomálie kapilárnej vody sú medzimolekulové interakcie, ktorých tajomstvá ešte zďaleka nie sú odhalené.

Vedci a špecialisti poznajú tzv pórová voda . Vo forme tenkého filmu pokrýva povrch pórov a mikrodutín hornín a minerálov zemskej kôry a iných predmetov živej a neživej prírody. Spojená medzimolekulovými silami s povrchom iných telies má táto voda, podobne ako kapilárna voda, špeciálnu štruktúru.

Anomálne a špecifické vlastnosti vody teda zohrávajú kľúčovú úlohu v jej rôznorodej interakcii so živou a neživou prírodou. Všetky tieto nezvyčajné vlastnosti vlastností vody sú také „úspešné“ pre všetko živé, že z vody robia nevyhnutný základ pre existenciu života na Zemi.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru//

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru//

Úvod

Voda je najbežnejšou a najrozšírenejšou látkou v našom živote. Z vedeckého hľadiska je to však najneobvyklejšia, najzáhadnejšia kvapalina. Konkurovať mu môže snáď len tekuté hélium. Nezvyčajné vlastnosti tekutého hélia (napríklad supratekutosť) sa však objavujú pri veľmi nízkych teplotách (blízko absolútnej nuly) a sú určené špecifickými kvantovými zákonmi. Preto je tekuté hélium exotickou látkou. Voda v našich mysliach je prototypom všetkých kvapalín a o to prekvapujúcejšie je, keď ju nazývame najnezvyčajnejšou. Čo však robí vodu takou nezvyčajnou? Faktom je, že je ťažké pomenovať niektorú z jeho vlastností, ktoré by neboli anomálne, to znamená, že sa jeho správanie (v závislosti od zmien teploty, tlaku a iných faktorov) výrazne líši od drvivej väčšiny ostatných kvapalín, v ktorých toto správanie je podobné a možno ho vysvetliť z najvšeobecnejších fyzikálnych princípov. Medzi takéto obyčajné, normálne kvapaliny patria napríklad roztavené kovy, skvapalnené vzácne plyny (s výnimkou hélia), organické kvapaliny (benzín, ktorý je ich zmesou, prípadne alkoholy).Voda má prvoradý význam pri väčšine chemických reakcií. najmä biochemické. Staroveké stanovisko alchymistov – „telá nemajú žiadny účinok, kým sa nerozpustia“ – je do značnej miery pravdivé. Ľudia a zvieratá môžu syntetizovať primárnu („juvenilnú“) vodu vo svojom tele a vytvárať ju pri spaľovaní potravinových produktov a samotných tkanív. Napríklad u ťavy môže tuk obsiahnutý v hrbe oxidáciou vyprodukovať 40 litrov vody. Spojenie medzi vodou a životom je také veľké, že dokonca umožnilo V.I. Vernadskému „pokladať život za zvláštny koloidný vodný systém... za zvláštne kráľovstvo prírodných vôd“. Voda je známa a nezvyčajná látka. Slávny sovietsky vedec akademik I. V. Petrjanov nazval svoju populárnu vedeckú knihu o vode „najvýnimočnejšia látka na svete“. A doktor biologických vied B. F. Sergeev začal svoju knihu „Zábavná fyziológia“ kapitolou o vode – „Látka, ktorá vytvorila našu planétu“. Vedci majú pravdu: na Zemi neexistuje pre nás dôležitejšia látka ako obyčajná voda a zároveň neexistuje žiadna iná látka rovnakého typu, ktorej vlastnosti by mali toľko rozporov a anomálií ako jej vlastnosti.

Anomália hustoty

Anomália hustoty, ktorá spočíva v tom, že hustota ľadu je menšia ako hustota tekutej vody a maximálna hustota okolo 4 C sa vysvetľuje vnútornou štruktúrou vody. Pri topení ľadu sa naruší jeho pravidelná štruktúra a niektoré komplexy sa zničia. Vo vode sa spolu s oblasťami, ktoré majú štruktúru podobnú kryštálovej mriežke ľadu, objavujú jednotlivé molekuly. Narušenie pravidelnej štruktúry je sprevádzané zvýšením hustoty a znížením objemu, pretože jednotlivé molekuly vody vypĺňajú dutiny, ktoré zostávajú v oblastiach so štruktúrou podobnou ľadu. So stúpajúcou teplotou sa prejavuje pôsobenie dvoch faktorov: tepelná rozťažnosť a narušenie pravidelnej štruktúry ľadu. Tepelná expanzia, sprevádzaná miernym zväčšením objemu, je spojená s poklesom usporiadanosti usporiadania molekúl. Pri 4 C sú tieto dva faktory identické v absolútnej hodnote, ale v opačnom smere pôsobenia. S ďalším zvyšovaním teploty sa znižuje vplyv druhého faktora, výraznejší je vplyv tepelnej rozťažnosti a klesá hustota vody.

Anomália hustoty vody má veľký vplyv na klímu planéty, ako aj na život zvierat a rastlín. Keď sa voda riek, jazier a morí ochladí pod 4, stáva sa ľahšou a neklesá ku dnu, ale zostáva na hladine, kde zamŕza. Pri tejto teplote je možná životnosť. Ak by bola hustota ľadu väčšia ako hustota vody, potom by ľad pri tvorbe klesol ku dnu a oceány by úplne zamrzli, keďže teplo prijaté zo Slnka v teplých časoch by nestačilo na ich rozmrazenie.

Anomália v hustote vody má veľký význam pre život živých tvorov obývajúcich zamrznuté vodné plochy. Pri teplotách pod 4 C povrchové vrstvy vody neklesajú ku dnu, pretože chladnutím sa stávajú ľahšími. Preto môžu horné vrstvy vody stvrdnúť, zatiaľ čo v hĺbkach nádrží zostáva teplota 4 °C. Za týchto podmienok ide život ďalej.

Následne sa snažia vysvetliť anomáliu hustoty najvyššou hustotou dihydrolovej vody.

Čo vysvetľuje anomáliu v hustote vody?

Jedným z vysvetlení anomálie v hustote vody je, že sa pripisuje tendencii jej molekúl spájať sa, ktoré tvoria rôzne skupiny [H2O, (H2O) 2, (H2O) 3], ktorých špecifický objem

je rôzny pri rôznych teplotách a koncentrácie týchto skupín sú rôzne, preto je rozdielny aj ich celkový špecifický objem.

Prvý z nich znamená, že anomálie hustoty vyplývajúce z pohybu nevytvárajú tok tepla cez spodný háj. Na hornej hranici je špecifikovaná hustota a na brehu (x 0) sa normálna zložka horizontálneho tepelného toku považuje za rovnú nule. Rýchlosti a a a na brehu by mali zmiznúť v dôsledku podmienok netečenia a lepenia. Hydrostatická aproximácia však zjednodušuje dynamiku natoľko, že podmienka bez šmyku pre a; nie je možné dokončiť.

Terciárne a sekundárne alkoholy sa vyznačujú anomáliou hustoty pár pri vysokých teplotách (stanovenie podľa B. Terciárne alkoholy (do Cj2) dávajú len polovičnú molekulovú hmotnosť pri teplote varu naftalénu (218e), v dôsledku ich rozkladu na vodu. a alkylény, sekundárne alkoholy (až do C9) vykazujú rovnakú anomáliu, ale.

Pozitívny znak práce treba pripísať anomálii v hustote vody.

Ak, ako tvrdí Grebe, práca Sainte-Clair Deville prispela na jednej strane k vysvetleniu pozorovaných anomálií v hustote pár a tým, hoci nepriamo, potvrdila Avogadrovu teóriu, potom na druhej strane,

Na druhej strane tieto práce slúžili ako podnet na štúdium chemickej afinity, keďže prispeli k objasneniu podstaty určitých reakcií.

Pre vodu dáva rovnica (64) správne výsledky až do teploty 4, pretože je známe, že má anomáliu hustoty. Pri 4 je hustota vody najväčšia, pod 4 sa pozoruje komplexná distribúcia hustoty, ktorú táto rovnica neberie do úvahy.

Na základe (8.3.56) je parameter X mierou pomeru (L / LH) 2 a nerovnosť (8.3.19 a) jednoducho znamená, že anomálie hustoty vytvorené tlakom sú zmiešané na mierke malej v porovnaní s L.

V prítomnosti podkladovej stratifikácie vytvára kladný rotor namáhania šmykovým vetrom a súvisiaci vertikálny pohyb vo vnútornej oblasti pozitívnu anomáliu hustoty v celej tejto oblasti, ku ktorej sa pridáva anomália hustoty spôsobená tepelným ziskom na povrchu.

Ak sú väzby vo vnútri mnohostenov oveľa pevnejšie ako medzi mnohostenmi, potom budú v tavenine neusporiadané iba tieto mnohosteny, takže v tavenine budú existovať jednotky vo forme mnohostenov. Zdá sa, že niektoré anomálie hustoty v tekutých zliatinách Al-Fe podporujú túto hypotézu.

Formulácia problému stability takéhoto základného stavu bude uvedená pre prípad zonálneho prúdenia v atmosfére. Prípad oceánu možno považovať za špeciálny prípad problému pre atmosféru vo všetkých ohľadoch k formulácii problému a získa sa jednoduchým nahradením štandardného profilu hustoty ps (z) konštantnou hodnotou hustoty a nahradením atmosférického potenciálna teplotná anomália v hustote oceánu, braná so znamienkom mínus.

Zvyšujúci sa tlak posúva maximálnu hustotu vody smerom k nižším teplotám. Teda pri 50 atm je pozorovaná maximálna hustota okolo 0 C. Nad 2000 atm anomália hustoty vody mizne.

V širokom rozsahu teplôt je teda energeticky najstabilnejšou zlúčeninou vodíka a kyslíka voda. Tvorí oceány, moria, ľad, paru a hmlu na Zemi, v veľké množstvá nachádza sa v atmosfére; v horninových vrstvách je voda zastúpená v kapilárnych a kryštalických hydrátových formách. Takáto prevalencia a neobvyklé vlastnosti (anomália v hustote vody a ľadu, polarita molekúl, schopnosť elektrolytickej disociácie, tvorba hydrátov, roztokov atď.)

urobiť z vody aktívne chemické činidlo, v súvislosti s ktorým sa zvyčajne zvažujú vlastnosti veľkého množstva iných zlúčenín.

Kvapaliny majú tendenciu sa pri zahrievaní výrazne rozťahovať. Niektoré látky (napríklad voda) majú charakteristickú anomáliu v hodnotách koeficientu izobarickej expanzie. Pri vyšších tlakoch sa maximálna hustota (minimálny špecifický objem) posúva smerom k nižším teplotám a pri tlakoch nad 23 MPa hustota anomálie vo vode zaniká.

Tento odhad je povzbudivý, pretože hodnota Ba je v dobrej zhode s pozorovanou hĺbkou termokliny, ktorá sa pohybuje od 800 m v stredných zemepisných šírkach do 200 m v tropických a polárnych zónach. Keďže hĺbka 50 je podstatne menšia ako hĺbka oceánu, zdá sa rozumné považovať termoklinu za hraničnú vrstvu; v súlade s tým pri stanovení okrajovej podmienky na spodnej hranici môžeme predpokladať, že teplota v hĺbkach väčších ako BO asymptoticky smeruje k nejakému horizontálne homogénnemu rozloženiu. Keďže mierka z sa už rovná D, je vhodné presunúť počiatok na povrch a zmerať z od hladiny oceánu. Takže pri z - - by sa anomália hustoty mala znižovať a mala by smerovať k zatiaľ neznámej asymptotickej hodnote, rovnako ako vertikálna rýchlosť vytvorená na spodnej hranici Ekmanovej vrstvy nemôže byť a priori špecifikovaná.

Trvalá UE by sa mala určiť na základe podmienok na zemi. V hydrostatickej vrstve je v dôsledku veľkých gradientov hustoty vytvorených vertikálnym pohybom (La S / E) y oveľa väčšie ako vj. Zároveň v musí spĺňať podmienku bez sklzu pre f x O. Vn sa rovná nule, a teda samo sebe. Tento problém je vyriešený, ak si spomenieme, že vo vnútornej oblasti vertikálne miešanie hustoty vyrovnáva účinok vertikálneho pohybu a v hydrostatickej vrstve je anomália hustoty vytvorená vertikálnym pohybom vyvážená iba účinkom horizontálneho miešania. Medzi vnútornou oblasťou a hydrostatickou vrstvou teda musí existovať stredná oblasť, v ktorej je rovnako dôležitá vertikálna a horizontálna difúzia. Ako ukazuje (8.3.20), táto oblasť má horizontálnu mierku Lff, takže A vypočítané s touto mierkou sa rovná jednotke.

Ako je známe, voda sa pri zahriatí z nulovej teploty sťahuje, dosahuje svoj najmenší objem a teda aj najvyššiu hustotu pri teplote 4 C. Vedci z Texaskej univerzity navrhli vysvetlenie, ktoré berie do úvahy nielen vzájomné pôsobenie blízkych molekúl vody, ale aj vzdialenejších. Vo všetkých 10 známych formách ľadu a vo vode dochádza k interakcii blízkych molekúl rovnakým spôsobom. Iná situácia je pri interakcii vzdialenejších molekúl. V kvapalnej fáze, v rozsahu teplôt, kde je anomália v hustote, je stabilnejší stav s vyššou hustotou. Krivka hustoty a teploty, ktorú vedci vypočítali, je podobná krivke pozorovanej pre vodu.

Čistá voda je priehľadná a bezfarebná. Nemá vôňu ani chuť. Chuť a vôňu vody dodávajú v nej rozpustené nečistoty. Mnohé fyzikálne vlastnosti a povaha ich zmien v čistej vode sú anomálne. To sa týka teplôt topenia a varu, entalpií a entropií týchto procesov. Anomálne je aj kolísanie teploty pri zmene hustoty vody. Voda má maximálnu hustotu pri 4 C. Nad a pod touto teplotou hustota vody klesá. Počas tuhnutia dochádza k ďalšiemu prudkému poklesu hustoty, takže objem ľadu je o 10 % väčší ako rovnaký objem vody pri rovnakej teplote. Všetky tieto anomálie sa vysvetľujú štrukturálnymi zmenami vo vode spojenými s tvorbou a deštrukciou medzimolekulových vodíkových väzieb s teplotnými zmenami a fázovými prechodmi. Anomália v hustote vody má veľký význam pre život živých tvorov obývajúcich zamrznuté vodné plochy. Pri teplotách pod 4 C povrchové vrstvy vody neklesajú ku dnu, pretože chladnutím sa stávajú ľahšími. Preto môžu horné vrstvy vody stvrdnúť, pričom v hĺbkach nádrží zostáva teplota 4 C. Za týchto podmienok život pokračuje.

Vlastnosti kvapalín. Povrchové napätie

Molekuly látky v kvapalnom stave sú umiestnené takmer blízko seba. Na rozdiel od pevných kryštalických telies, v ktorých molekuly tvoria usporiadané štruktúry v celom objeme kryštálu a môžu vykonávať tepelné vibrácie okolo pevných centier, majú molekuly kvapaliny väčšiu voľnosť. Každá molekula kvapaliny, rovnako ako v pevnej látke, je zo všetkých strán „obložená“ susednými molekulami a podlieha tepelným vibráciám okolo určitej rovnovážnej polohy. Z času na čas sa však môže ktorákoľvek molekula presunúť na blízke voľné miesto. Takéto skoky v kvapalinách sa vyskytujú pomerne často; preto molekuly nie sú viazané na špecifické centrá ako v kryštáloch a môžu sa pohybovať v celom objeme kvapaliny. To vysvetľuje tekutosť kvapalín. Vďaka silnej interakcii medzi tesne umiestnenými molekulami môžu vytvárať lokálne (nestabilné) usporiadané skupiny obsahujúce niekoľko molekúl. Tento jav sa nazýva rád na krátke vzdialenosti (obr. 1)

Molekula vody H2O pozostáva z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka umiestnených pod uhlom 104°. Priemerná vzdialenosť medzi molekulami pary je desaťkrát väčšia ako priemerná vzdialenosť medzi molekulami vody. V dôsledku hustého balenia molekúl je stlačiteľnosť kvapalín, t.j. zmena objemu so zmenou tlaku, veľmi malá; je to desať a stotisíckrát menej ako v plynoch. Napríklad, ak chcete zmeniť objem vody o 1%, musíte zvýšiť tlak približne 200-krát. Toto zvýšenie tlaku v porovnaní s atmosférickým tlakom sa dosahuje v hĺbke asi 2 km.

Kvapaliny, podobne ako pevné látky, menia svoj objem so zmenami teploty. Pre nie príliš veľké teplotné intervaly je relatívna zmena objemu DV / V0 úmerná zmene teploty DT:

Koeficient b sa nazýva teplotný koeficient objemovej rozťažnosti. Tento koeficient pre kvapaliny je desaťkrát vyšší ako pre tuhé látky. Vo vode napríklad pri teplote 20 °C. 2·10-4 K-1, na oceľovom stojane? 3,6·10-5 K-1, pre kremenné sklo vkv? 9·10-6 K-1.

má zaujímavú a dôležitú anomáliu pre život na Zemi. Pri teplotách pod 4 °C sa voda pri klesajúcej teplote rozpína ​​(napr< 0). Максимум плотности св = 103 кг/м3 вода имеет при температуре 4 °С.

Najzaujímavejšou vlastnosťou kvapalín je prítomnosť voľného povrchu. Kvapalina, na rozdiel od plynov, nevyplní celý objem nádoby, do ktorej sa naleje. Medzi kvapalinou a plynom (alebo parou) sa vytvára rozhranie, ktoré je v porovnaní so zvyškom kvapaliny v špeciálnych podmienkach. Molekuly v hraničnej vrstve kvapaliny, na rozdiel od molekúl v jej hĺbke, nie sú zo všetkých strán obklopené inými molekulami tej istej kvapaliny. Sily medzimolekulovej interakcie pôsobiace na jednu z molekúl vo vnútri kvapaliny zo susedných molekúl sú v priemere vzájomne kompenzované. Akákoľvek molekula v hraničnej vrstve je priťahovaná molekulami nachádzajúcimi sa vo vnútri kvapaliny (sily pôsobiace na danú molekulu kvapaliny z molekúl plynu (alebo pary) možno zanedbať). V dôsledku toho sa objaví určitá výsledná sila, nasmerovaná hlboko do kvapaliny. Povrchové molekuly sú vťahované do kvapaliny silami medzimolekulovej príťažlivosti. Ale všetky molekuly, vrátane molekúl hraničnej vrstvy, musia byť v rovnovážnom stave. Táto rovnováha sa dosiahne miernym zmenšením vzdialenosti medzi molekulami povrchovej vrstvy a ich najbližšími susedmi vo vnútri kvapaliny. Ako je možné vidieť z obr. 1, keď sa vzdialenosť medzi molekulami zmenšuje, vznikajú odpudivé sily. Ak sa priemerná vzdialenosť medzi molekulami vo vnútri kvapaliny rovná r0, potom sú molekuly povrchovej vrstvy zbalené o niečo hustejšie, a preto majú dodatočnú rezervu potenciálnej energie v porovnaní s vnútornými molekulami (pozri obr. 2). Malo by sa pamätať na to, že vďaka extrémne nízkej stlačiteľnosti nevedie prítomnosť hustejšej povrchovej vrstvy k žiadnej výraznej zmene objemu kvapaliny. Ak sa molekula presunie z povrchu do kvapaliny, sily medzimolekulovej interakcie vykonajú pozitívnu prácu. Naopak, aby bolo možné vytiahnuť určitý počet molekúl z hĺbky kvapaliny na povrch (t.j. zväčšiť povrch kvapaliny), vonkajšie sily musia vykonať pozitívnu prácu DAex, úmernú zmene DS povrchová plocha:

Koeficient y sa nazýva koeficient povrchového napätia (y > 0). Koeficient povrchového napätia sa teda rovná práci potrebnej na zväčšenie plochy povrchu kvapaliny pri konštantnej teplote o jednu jednotku.

V SI sa koeficient povrchového napätia meria v jouloch na meter štvorcový (J/m2) alebo v newtonoch na meter (1 N/m = 1 J/m2).

V dôsledku toho majú molekuly povrchovej vrstvy kvapaliny nadmernú potenciálnu energiu v porovnaní s molekulami vo vnútri kvapaliny. Potenciálna energia Er povrchu kvapaliny je úmerná jej ploche:

anomália vody hustota napätie

Z mechaniky je známe, že rovnovážne stavy systému zodpovedajú minimálnej hodnote jeho potenciálnej energie. Z toho vyplýva, že voľný povrch kvapaliny má tendenciu zmenšovať svoju plochu. Z tohto dôvodu voľná kvapka kvapaliny nadobúda sférický tvar. Kvapalina sa správa tak, ako keby sily pôsobiace tangenciálne k jej povrchu sťahovali (ťahali) tento povrch. Tieto sily sa nazývajú sily povrchového napätia.

Prítomnosť síl povrchového napätia spôsobuje, že povrch kvapaliny vyzerá ako elastická napnutá fólia, len s tým rozdielom, že elastické sily vo fólii závisia od jej povrchu (t. j. od toho, ako sa fólia deformuje) a od povrchového napätia. sily nezávisia od povrchovej plochy kvapalín.

Niektoré kvapaliny, ako napríklad mydlová voda, majú schopnosť vytvárať tenké filmy. Známe mydlové bubliny majú pravidelný guľovitý tvar – aj to ukazuje pôsobenie síl povrchového napätia. Ak sa drôtený rám, ktorého jedna strana je pohyblivá, spustí do mydlového roztoku, potom bude celý rám pokrytý filmom kvapaliny (obr. 3).

Sily povrchového napätia majú tendenciu zmenšovať povrch fólie. Na vyváženie pohyblivej strany rámu je potrebné na ňu pôsobiť vonkajšou silou Ak sa vplyvom sily priečnik posunie do Dx, potom sa vykoná práca DAvn = FvnDx = DEp = yDS, kde DS = 2LDx je prírastok plochy povrchu oboch strán mydlového filmu. Keďže moduly síl a sú rovnaké, môžeme písať:

Koeficient povrchového napätia y teda možno definovať ako modul sily povrchového napätia pôsobiacej na jednotku dĺžky čiary ohraničujúcej povrch.

Záver

Voda je najviac študovanou látkou na Zemi. Ale nie je to tak. Vedci napríklad nedávno zistili, že voda môže niesť informácie, ktoré sa vymažú, ak sa voda najskôr zmrazí a potom rozmrazí. Vedci tiež nevedia vysvetliť, že voda je schopná vnímať hudbu. Napríklad pri počúvaní Čajkovského, Mozarta, Bacha a následnom mrazení vznikajú kryštály správneho tvaru a po hard rocku vzniká niečo beztvaré. To isté sa pozoruje pri porovnaní Matky Terezy a Hitlera; slová „láska“, „nádej“ a slová „blázon“. Vedci navyše porovnávali energiu vody a ukázalo sa, že voda zo stolových hôr Afriky je oveľa nabitejšia ako voda z vodovodu a voda v obrovských fľašiach, nech je akokoľvek čistá, je mŕtva. Tiež, bez ohľadu na to, aké paradoxné to môže byť, spaľovanie je nemožné bez vody! Koniec koncov, voda je obsiahnutá všade a to hovorí veľa. Ak z benzínu odstránite všetku vodu, úplne prestane horieť. A dokonca horí aj samotná voda!!! Pravda nie je taká intenzívna, no fakt zostáva faktom.

Mnoho ľudí vie, že voda môže tvoriť s olejom veľmi stabilnú zlúčeninu, ktorá nie je vhodná na spracovanie. Ruskí vedci však prišli na spôsob, ako ich oddeliť. Na tento účel bol ropný substrát vystavený elektromagnetickému poľu na týždeň. A po jej uplynutí sa rozdelila na olej a vodu. Najzaujímavejšie však je, že frekvencia poľa sa rovnala frekvencii bioprúdov srdca.

Hydrosféra je vodný obal Zeme: 3/4 povrchu planéty sú pokryté vodou Celkový objem zásob vody je 1 400 000 000 km3, z toho:

97% - slaná voda Svetového oceánu;

2,2 % - pokrýva ľadovce a horské a plávajúce ľady;

Podrobné geologické merania ukázali, že za 80-100 miliónov rokov je všetka zemská pevnina odnesená vodným tokom do Svetového oceánu. Hnacou silou tohto procesu je kolobeh vody v prírode – jeden z hlavných planetárnych procesov.

Pod vplyvom solárna energia Svetové oceány odparia približne 1 miliardu ton vody za minútu. Vodná para stúpajúca do studených horných vrstiev atmosféry kondenzuje na mikrokvapôčky, ktoré sa postupne zväčšujú a vytvárajú oblaky. Priemerná životnosť cloudu je 8-9 dní. Pre to

čas ho vietor dokáže posunúť o 5-10 tisíc km, takže značná časť oblakov končí nad pevninou.

Uverejnené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Fyzikálne vlastnosti vody, jej bod varu, topenie ľadu. Zábavné pokusy s vodou, náučné a Zaujímavosti. Meranie koeficientu povrchového napätia vody, špecifického tepla topenia ľadu, teploty vody v prítomnosti nečistôt.

tvorivá práca, pridané 12.11.2013


Štruktúrna štruktúra molekúl vody v troch stavoch agregácie. Druhy vody, jej anomálie, fázové premeny a fázový diagram. Modely štruktúry vody a ľadu, ako aj agregátnych typov ľadu. Tepelné modifikácie ľadu a jeho molekúl.

kurzová práca, pridané 12.12.2009


Štúdium štrukturálnych vlastností vody pri rýchlom podchladení. Vývoj algoritmov na modelovanie molekulárnej dynamiky vody na základe modelového mW potenciálu. Výpočet teplotnej závislosti povrchového napätia vodných kvapiek a vodnej pary.

práca, pridané 09.06.2013


Štúdium javu povrchového napätia a metódy jeho stanovenia. Vlastnosti stanovenia koeficientu povrchového napätia pomocou torzných váh. Výpočet koeficientu povrchového napätia vody a vplyvu nečistôt na jej ukazovateľ.

prezentácia, pridané 01.04.2016


Vodíková väzba vo vode. Na Zemi nie je absolútne čistá voda, čo je dôsledok a problém. Hustota vody a ľadu. Hrubé, koloidné, molekulárne, iónové nečistoty vo vode, ich nebezpečenstvo a následky usadenín. Voda je silné polárne rozpúšťadlo.

prednáška, pridané 10.12.2013


Význam vody v prírode a ľudskom živote. Štúdium jeho molekulárnej štruktúry. Využitie vody ako unikátnej energetickej látky vo vykurovacích systémoch, vodných reaktoroch jadrových elektrární, parných strojoch, lodnej doprave a ako suroviny vo vodíkovej energetike.

článok, pridaný 4.1.2011


Fyzikálne a chemické vlastnosti vody. Výskyt vody na Zemi. Voda a živé organizmy. Experimentálna štúdia závislosti času varu vody od jej kvality. Určenie cenovo najvýhodnejšieho spôsobu ohrevu vody.

kurzová práca, pridané 18.01.2011


Historické informácie o vode. Kolobeh vody v prírode. Typy vzdelávania z rôznych zmien. Rýchlosť obnovy vody, jej druhy a vlastnosti. Voda je dipól aj rozpúšťadlo. Viskozita, tepelná kapacita, elektrická vodivosť vody. Vplyv hudby na vodné kryštály.

abstrakt, pridaný 13.11.2014


Princíp činnosti tachometra. Hromadné, všeobecné a individuálne meracie zariadenie. Mokré vodomery. Ako zastaviť, pretočiť a oklamať vodomer. Tarify za studenú a teplú vodu pre obyvateľov. Normy spotreby vody.

test, pridané 17.03.2017


Prevalencia, fyzikálne charakteristiky a vlastnosti vody, jej stav agregácie, povrchové napätie. Schéma vzniku molekuly vody. Tepelná kapacita zásobníkov a ich úloha v prírode. Fotografie zamrznutej vody. Lom obrazu v ňom.