Seksioni I.
PROJEKTIMI I PUSEVE PËR UJË
Kapitulli 1. DISA INFORMACION PËR UJIN

Anomalitë e ujit

Përbërja e akullit dominohet nga molekulat e trihidrolit, në përbërjen e avullit të ujit (në temperaturë mbi 100°C) - molekulat e hidrolit, dhe në ujin e lëngshëm - një përzierje e hidrolit, dihidrolit dhe trihidrolit, raportet ndërmjet të cilave ndryshojnë me temperatura.

Anomalitë e mëposhtme përcaktohen nga veçoritë e strukturës së ujit:

1) uji ka densitetin më të madh në 4 °C, me një ulje të temperaturës në 0 °C ose një rritje në 100 °C, dendësia e tij zvogëlohet;

2) vëllimi i ujit gjatë ngrirjes rritet me afërsisht 10%, ndërsa faza e ngurtë bëhet më e lehtë se lëngu;

3) uji ka një kapacitet të lartë specifik termik, i cili zvogëlohet me rritjen e temperaturës në 40 °C dhe më pas rritet përsëri;

4) uji ka një energji të brendshme specifike shumë të lartë (318.8 J/kg);

5) uji ngrin në 0 °C, me rritjen e presionit pika e ngrirjes zvogëlohet dhe arrin vlerën minimale (-22 °C) në një presion prej 211.5 MPa;

6) uji ka sasinë më të madhe specifike të nxehtësisë (2156 J/kg) në një temperaturë prej 100 °C;

7) uji ka konstantën më të lartë dielektrike në 20 °C;

8) uji ka tensionin sipërfaqësor më të lartë në krahasim me lëngjet e tjera.

Kur ndërvepron me alkalet, uji sillet si një acid, dhe kur bashkëvepron me acidet, ai sillet si një bazë. Gjatë reaksionit të metaleve aktive dhe ujit, hidrogjeni lirohet. Uji shkakton një proces të dekompozimit të shkëmbimit (hidrolizë) duke ndërvepruar me kripëra të caktuara.

7. Anomalitë e ujit

Uji kimikisht i pastër ka një numër karakteristikash që e dallojnë ashpër atë nga trupat e tjerë natyrorë dhe analogët kimikë (hidridet e elementeve të grupit 6 të sistemit periodik Mendeleev) dhe nga lëngjet e tjera. Këto veti të veçanta njihen si anomali të ujit.

Duke studiuar ujin dhe, veçanërisht tretësirat e tij ujore, shkencëtarët u bindën vazhdimisht se uji ka veti anormale - anormale të natyrshme vetëm për të, Madhërinë e Saj - Ujën, i cili na dha jetë dhe aftësi për të menduar. Ne as nuk dyshojmë se vetitë e tilla të njohura dhe natyrore të ujit në natyrë, në teknologji të ndryshme dhe më në fund në jetën tonë të përditshme janë unike dhe të paimitueshme.

Dendësia

Për të gjithë biosferën, një tipar jashtëzakonisht i rëndësishëm i ujit është aftësia e tij për të rritur dhe jo për të ulur vëllimin e tij kur ngrihet, d.m.th. zvogëloni densitetin. Në të vërtetë, kur çdo lëng shndërrohet në një gjendje të ngurtë, molekulat janë të vendosura më afër njëra-tjetrës dhe vetë substanca, duke u zvogëluar në vëllim, bëhet më e dendur. Po, për ndonjë nga lëngjet shumë të ndryshme, por jo ujë. Uji është një përjashtim këtu. Kur ftohet, uji fillimisht sillet si lëngjet e tjera: gradualisht duke u bërë më i dendur, zvogëlon vëllimin e tij. Ky fenomen mund të vërehet deri në +3,98°C. Më pas, me një ulje të mëtejshme të temperaturës në 0°C, i gjithë uji ngrin dhe zgjerohet në vëllim. Si rezultat, graviteti specifik i akullit bëhet më i vogël se uji dhe akulli noton. Nëse akulli nuk do të notonte, por u fundos, atëherë të gjitha trupat e ujit (lumenj, liqene, dete) do të ngrinin në fund, avullimi do të zvogëlohej ndjeshëm dhe të gjitha kafshët dhe bimët e ujërave të ëmbla do të vdisnin. Jeta në Tokë do të bëhej e pamundur. Uji është i vetmi lëng në Tokë, akulli i të cilit nuk fundoset për faktin se vëllimi i tij është 1/11 më i madh se vëllimi i ujit.

Tensioni sipërfaqësor

Për shkak të faktit se topat e rrumbullakët të ujit janë shumë elastikë, bie shi dhe bie vesa. Cila është kjo forcë e mahnitshme që ruan pikat e vesës dhe e bën shtresën sipërfaqësore të ujit në çdo pellg elastike dhe relativisht të qëndrueshme?

Dihet se nëse një gjilpërë çeliku vendoset me kujdes në sipërfaqen e ujit të derdhur në një disk, gjilpëra nuk fundoset. Por graviteti specifik i metalit është shumë më i madh se ai i ujit. Molekulat e ujit janë të lidhura nga forca e tensionit sipërfaqësor, e cila u lejon atyre të ngrihen lart në kapilarët, duke kapërcyer forcën e gravitetit. Pa këtë veti të ujit, jeta në Tokë do të ishte gjithashtu e pamundur.

Kapaciteti i nxehtësisë

Asnjë substancë në botë nuk thith ose lëshon aq nxehtësi në mjedis sa uji. Kapaciteti termik i ujit është 10 herë më i madh se kapaciteti i nxehtësisë i çelikut dhe 30 herë më i madh se merkuri. Uji ruan nxehtësinë në Tokë.

Nga sipërfaqja e deteve, oqeaneve dhe tokës, 520,000 kilometra kub ujë avullohen në vit, të cilat, kur kondensohen, lëshojnë shumë nxehtësi në rajonet e ftohta dhe polare.

Uji në trupin e njeriut përbën 70-90%. nga pesha trupore. Nëse uji nuk do të kishte një kapacitet të tillë nxehtësie si tani, metabolizmi në organizmat me gjak të ngrohtë dhe të ftohtë do të ishte i pamundur.

Uji nxehet më lehtë dhe ftohet më shpejt në një lloj "grope të temperaturës" që korrespondon me +37°C, temperaturë Trupi i njeriut.

Ka disa veti më anormale të ujit:

Asnjë lëng nuk thith gazrat me aq lakmi sa uji. Por edhe ajo i jep lehtësisht. Shiu shpërndan të gjitha gazrat helmuese të atmosferës. Uji është filtri i tij i fuqishëm natyror, që pastron atmosferën nga të gjitha gazrat e dëmshme dhe helmuese. Një tjetër veti mahnitëse e ujit shfaqet kur ekspozohet ndaj një fushe magnetike. Uji që i nënshtrohet trajtimit magnetik ndryshon tretshmërinë e kripërave dhe shpejtësinë e reaksioneve kimike.

Por vetia më e mahnitshme e ujit është vetia e një tretësi pothuajse universal. Dhe nëse disa substanca nuk treten në të, atëherë kjo gjithashtu luajti një rol të madh në evolucionin për jetën: ka shumë të ngjarë, jeta i detyrohet shfaqjes dhe zhvillimit të saj në mjedisin ujor vetive hidrofobike të membranave primare biologjike.

Uji i njohur dhe i panjohur. Kujtimi i ujit

Uji me brom është një tretësirë ​​e ngopur e Br2 në ujë (3,5% ndaj peshës Br2). Uji me brom është një agjent oksidues, një agjent brominues në kiminë analitike. Uji me amoniak formohet kur gazi i papërpunuar i furrës së koksit bie në kontakt me ujin...

Uji si reagent dhe si mjet për një proces kimik (vetitë anormale të ujit)

Roli i ujit në shkencën dhe teknologjinë moderne është shumë i madh. Këtu janë vetëm disa nga zonat ku mund të përdoret uji. 1. Në bujqësi për ujitjen e bimëve dhe ushqimin e kafshëve 2. Në industrinë kimike për prodhimin e acideve, bazave, substancave organike. 3...

Uji që jep jetë

Uji është përbërësi kimik më i rëndësishëm që përcakton mundësinë e jetës në Tokë. Konsumi ditor i ujit të pijshëm nga një person është mesatarisht rreth 2 litra...

Hidrogjeni - karburanti i së ardhmes

Problemi tjetër ku u ripohua pa peshë ishte problemi i kullimit të ujit të formuar në qelizën e karburantit. Nëse nuk hiqet, do ta mbulojë elektrodën me një film dhe do ta vështirësojë hyrjen e gazit në të...

Kujtesa informative-strukturore e ujit

Një molekulë uji është një dipol i vogël që përmban ngarkesa pozitive dhe negative në polet e saj. Meqenëse masa dhe ngarkesa e bërthamës së oksigjenit është më e madhe se ajo e bërthamave të hidrogjenit, reja e elektroneve tërhiqet drejt bërthamës së oksigjenit...

Përcaktimi i fortësisë së ujit duke përdorur metodën kompleksometrike

Për shkak të përhapjes së gjerë të kalciumit, kripërat e tij gjenden pothuajse gjithmonë në ujin natyral. Nga kripërat natyrale të kalciumit, vetëm gipsi është disi i tretshëm në ujë, por nëse uji përmban dioksid karboni...

Llogaritja dhe përzgjedhja e një impianti avullimi

Gv përcaktohet nga ekuilibri termik i kondensatorit: Gv=W3(hbk-svtk)/cv(tk-tn), ku hbk është entalpia e avullit në kondensatorin barometrik; tn = 200С - temperatura fillestare ujë ftohës; Cv = 4...

Llogaritja dhe projektimi i një impianti avullimi me efekt të dyfishtë

Shpejtësia e rrjedhës së ujit ftohës GВ përcaktohet nga ekuilibri termik i kondensatorit: , ku IBК është entalpia e avullit në kondensatorin barometrik, J? kg; tn - temperatura fillestare e ujit ftohës, 0С...

Pastrimi thithës i ujit

Në prodhim instalohet në varësi të kërkesave të procesit teknologjik. Uji i përdorur në prodhim...

Pastrimi thithës i ujit

Për të parandaluar zhvillimin e ndotjes biologjike bakteriale në shkëmbyesit e nxehtësisë, si dhe në tubacione, rekomandohet përdorimi periodik i klorifikimit të ujit 3-4 herë në ditë, çdo periudhë që zgjat 40-60 minuta.

Pastrimi thithës i ujit

Një nga llojet më të zakonshme të kondicionimit të ujit është zbutja e tij. Metoda e parë industriale për heqjen e kripërave të fortësisë ishte soda-gëlqere...

Sulfat kalciumi, hidrat kristal dhe kripë anhidër

Substanca e mahnitshme - uji

Hidrologjia është një shkencë që studion ujërat natyrore, ndërveprimin e tyre me atmosferën dhe litosferën, si dhe dukuritë dhe proceset që ndodhin në to (avullim, ngrirje, etj.). Lënda e studimit të hidrologjisë janë të gjitha llojet e ujërave hidrosferike në oqeane...

Uji. Vetitë anormale të ujit dhe shkaqet e tyre

Meqenëse uji është një tretës universal, le të shqyrtojmë vetitë e ujit. Substanca më e zakonshme në tokë është uji. Pothuajse 3/4 e sipërfaqes së globit është e mbuluar me ujë. Është mediumi në të cilin ndodhin proceset kimike në organizmat e gjallë dhe vetë merr pjesë në proceset biokimike.

Uji është katalizatori kryesor i të gjitha proceseve jetësore. Trupi ynë është 65-75% ujë. Kërkesa ditore Niveli i ujit të një personi është nga 2 në 6 litra dhe varësia prej tij është shumë më e fortë sesa nga ushqimi. Shumë ushqime (perime, fruta, qumësht, mish) përbëhen nga 95-65% ujë. Njerëzimi përdor gjerësisht ujin natyror për nevojat e tij. Pjesa më e madhe e ujit vjen nga Oqeani Botëror. Rezervat e ujit të freskët të disponueshëm për përdorim përbëjnë 0,15% të vëllimit të hidrosferës.

Vetitë fizike. Është një lëng pa ngjyrë dhe pa erë. Le të shqyrtojmë veçoritë e vetive fiziko-kimike ( anomalitë) ujë.

1. Uji ka një polaritet anormalisht të lartë si tretës.

µ = 1,84·10 -29 Cm (për H2S - µ = 0,93·10 -29 Cm).

2. Uji ka kapacitet anomalisht të lartë të nxehtësisë c = 75,3 J/mol K, alkooli ka 1,5 herë më shumë, prandaj natën dhe gjatë kalimit nga vera në dimër ftohet ngadalë, dhe gjatë kalimit të kundërt nxehet ngadalë, t. .O. duke rregulluar temperaturën e globit. Kur ngrohni ndonjë substancë përveç ujit nga 0 në 37 o C, kapaciteti i nxehtësisë rritet, dhe ai i ujit zvogëlohet, pastaj rritet. Është në 37 o C që trupi shpenzon më pak energji për të mbajtur temperaturën e trupit.

3. Temperatura anormalisht e lartë Tmelt = 0 o C dhe temperatura Tbp = 100 o C krahasuar me analogët.

4. Në 0 o C uji ngrin. Dendësia e akullit është më e vogël se ajo e ujit. Në të njëjtën kohë, vëllimi i akullit rritet me 9%.Për substancat e tjera zvogëlohet.

5. Dendësia e ujit gjatë kalimit nga e ngurtë në të lëngët nuk zvogëlohet, por rritet. Kur uji nxehet nga 0 në 4 o C, rritet edhe dendësia e tij. Dendësia e ujit arrin vlerën maksimale në 4 o C - ρ = 0,998 g/cm 3 .

Anomalitë shoqërohen me strukturën e molekulës së ujit dhe formimin e një lidhje hidrogjeni midis tyre.

Molekula e ujit ka një strukturë këndore. Atomi i oksigjenit në një molekulë uji është në gjendje hibridizimi sp 3. Për këtë arsye, këndi i lidhjes është afër tetraedralit (109 o 28").

Formimi i një lidhje hidrogjeni çon në lidhjen e molekulave. Çdo atom oksigjen merr pjesë në formimin e dy lidhjeve hidrogjenore. Gjatë kristalizimit, molekulat formojnë shtresa, secila e lidhur me tre molekula në këtë shtresë dhe me njërën nga ato fqinje. Kjo çon në formimin e zbrazëtirave.

Kur akulli shkrihet, vetëm një pjesë e lidhjeve të hidrogjenit shkatërrohen dhe vëllimi i ujit zvogëlohet. Në 0 o C, uji përmban mbetje të strukturës së akullit. Nga 0 në 4 o C, dendësia e ujit rritet për shkak të shkatërrimit të akullit.

Kapaciteti i lartë i nxehtësisë së ujit shpjegohet me nxehtësinë e konsumuar për të thyer lidhjet hidrogjenore.

Vetitë kimike. Molekula H 2 O është rezistente ndaj nxehtësisë. Në temperaturat mbi 1000 o C i nënshtrohet shpërbërjes termike, ᴛ.ᴇ. dekompozimi

H 2 O ↔ 2 H 2 + O 2

Ky proces ndodh me thithjen e nxehtësisë.

Uji është një substancë shumë reaktive. Oksidet e shumë metaleve dhe jometaleve kombinohen me H 2 O për të formuar:

CaO + H2O = Ca(OH) 2

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Metalet aktive reagojnë me ujin për të çliruar H2.

Uji formon komponime me substanca që nuk janë kimikisht aktive (hidrat ksenon - Xe 6 H 2 O). Xe mbush hapësirën ndërmolekulare në strukturën H 2 O, duke formuar komponime të quajtura clathrates .

"Uji është jetë" - ne e kemi njohur këtë thënie që nga fëmijëria, por jo gjithmonë i kushtojmë rëndësi asaj që na rrethon vazhdimisht, pa të cilën nuk mund të bëjmë.

A e dini se çfarë është "UJI"?

“Ujë, s’ke as shije, as ngjyrë, as erë, nuk mund të përshkruhet, të kënaqin pa e ditur se çfarë je.”

Antoine de Saint-Exupery.

Së pari do të jap disa shembuj nga historia që të kuptoni se kjo pyetje nuk është aq e thjeshtë!

Sipas kronikave, në 1472, Abati Charles Hastings u kap dhe u mor në pyetje mbi bazën e një denoncimi të rremë për shkaktimin e sëmundjes ndaj një gruaje të caktuar të respektuar. Igumenit të burgosur i jepnin çdo ditë vetëm një copë bukë thatë dhe një lugë ujë të kalbur e të qelbur. Pas 40 ditësh, rojtari i burgut vuri re se gjatë kësaj kohe Murgu Charles jo vetëm që nuk humbi, por dukej se kishte fituar shëndet dhe forcë, gjë që vetëm i bindi inkuizitorët për lidhjen e abatit me shpirtrat e këqij. Më vonë, nën tortura të rënda, Karl Hastings pranoi se mbi ujin e kalbur që i sollën, ai lexoi një lutje, duke falënderuar Zotin për sprovat që iu dërguan. Pas së cilës uji u bë i butë në shije, i freskët dhe i qartë.

Në histori, janë të njohura raste të ndryshimit të strukturës së ujit përmes ndikimit të mendimit. Për shembull, në dimrin e vitit 1881, anija Lara ishte në një fluturim nga Liverpooli në San Francisko. Në ditën e tretë të lundrimit, në anije filloi një zjarr. Ndër ata që u larguan nga anija ishte kapiteni Neil Carey. Ata që ishin në ankth filluan të përjetonin dhembjet e etjes, të cilat shtoheshin çdo orë që kalonte. Më pas, kur, pas një bredhjeje të dhimbshme përtej detit, arritën të sigurtë në breg, kapiteni, një burrë me një qëndrim shumë të matur ndaj realitetit, përshkroi me fjalët e mëposhtme se çfarë i shpëtoi: "Ne ëndërruam për ujë të freskët. Filluam të imagjinonim sesi uji rreth varkës u kthye nga deti blu në të gjelbër të freskët. Mblodha forcat dhe i mblodha. Kur e provova, ishte e butë."

Shkurtimisht për ujin nga pikëpamja biokimike

Uji është substanca më e bollshme në Tokë. Sasia e tij arrin në 1018 tonë dhe mbulon afërsisht katër të pestat e sipërfaqes së tokës. Uji zë 70% të sipërfaqes së Tokës. E njëjta sasi (70%) është në trupin e njeriut. Embrioni përbëhet pothuajse tërësisht (95%) nga uji, ndërsa në trupin e një të porsalinduri është 75%. Vetëm në pleqëri sasia e ujit në trupin e njeriut është 60%.Ky është i vetmi përbërës kimik që në kushte natyrore ekziston në formë të lëngët, të ngurtë (akulli) dhe gazit (avulli i ujit). Uji luan një rol jetik në industri dhe në jetën e përditshme; është absolutisht e nevojshme për të ruajtur jetën. Nga 1018 tonë ujë në Tokë, vetëm 3% është ujë i ëmbël, nga të cilët 80% është i papërdorshëm sepse është akulli ai që formon kapakët polare. Uji i ëmbël është i disponueshëm për njerëzit si rezultat i pjesëmarrjes në ciklin hidrologjik, ose ciklin e ujit në natyrë. Çdo vit, rreth 500,000 km 3 ujë përfshihet në ciklin e ujit si rezultat i avullimit dhe reshjeve të tij në formën e shiut ose borës. Teorikisht, sasia maksimale e ujit të ëmbël në dispozicion për përdorim është afërsisht 40,000 km 3 në vit. Po flasim për ujin që rrjedh nga sipërfaqja e tokës në dete dhe oqeane.

Karakteristikat e ujit janë unike. Lëng transparent, pa erë, pa shije dhe ngjyrë (pesha molekulare – 18.0160, dendësia – 1 g/cm3; një tretës unik, i aftë të oksidojë pothuajse të gjitha metalet dhe të shkatërrojë shkëmbinjtë e fortë). Përpjekjet për të imagjinuar ujin si një lëng të lidhur me një paketim të dendur të molekulave të ujit, si topa të çdo ene, nuk korrespondonin me të dhënat elementare faktike. Në këtë rast, dendësia specifike e ujit nuk duhet të jetë 1 g/cm3, por më shumë se 1.8 g/cm3.

Pikat sferike të ujit kanë sipërfaqen më të vogël (optimale) të vëllimit. Tensioni sipërfaqësor është 72.75 dynes/cm. Kapaciteti specifik termik i ujit është më i lartë se ai i shumicës së substancave. Uji thith një sasi të madhe nxehtësie, ndërsa nxehet pak.

Dëshmia e dytë e rëndësishme në favor të strukturës së veçantë të molekulës së ujit ishte se, ndryshe nga lëngjet e tjera, uji - kjo dihej tashmë - ka një moment të fortë elektrik, i cili përbën strukturën e tij dipole. Prandaj, ishte e pamundur të imagjinohej prania e një momenti elektrik shumë të fortë të një molekule uji në një strukturë simetrike të dy atomeve të hidrogjenit në lidhje me një atom oksigjeni, duke i vendosur të gjithë atomet e përfshira në të në një vijë të drejtë, d.m.th. N-O-N.

Struktura e ujit në një organizëm të gjallë është në shumë mënyra e ngjashme me strukturën e rrjetës kristalore të akullit. Dhe kjo është pikërisht ajo që shpjegon tani vetitë unike të ujit të shkrirë, i cili ruan strukturën e akullit për një kohë të gjatë. Uji i shkrirë reagon me substanca të ndryshme shumë më lehtë se uji i zakonshëm dhe trupi nuk ka nevojë të shpenzojë energji shtesë për ristrukturimin e strukturës së tij.

Në formë të lëngshme, lidhjet e molekulave fqinje të ujit formojnë struktura të paqëndrueshme dhe kalimtare. Kur ngrihet, çdo molekulë akulli është e lidhur fort me katër të tjera.

Doktori i Shkencave Biologjike S.V. Zenin zbuloi grupime të qëndrueshme uji me jetëgjatësi. Doli se uji është një hierarki e strukturave të rregullta vëllimore. Ato bazohen në formacione të ngjashme me kristalin që përbëhen nga 57 molekula. Dhe kjo çon në shfaqjen e strukturave të rendit më të lartë në formën e heksaedroneve të përbërë nga 912 molekula uji. Vetitë e grupimeve varen nga raporti i oksigjenit dhe hidrogjenit që dalin në sipërfaqe. Konfigurimi reagon ndaj çdo ndikimi dhe papastërtie të jashtme. Forcat tërheqëse të Kulonit veprojnë midis fytyrave të elementeve të grupimit. Kjo na lejon të marrim parasysh gjendjen e strukturuar të ujit në formën e një matrice të veçantë informacioni.

Vetitë e pazgjidhura të ujit

Uji ka qenë gjithmonë një mister i madh për mendjen e njeriut. Shumë gjëra mbeten të pakuptueshme për mendjet tona në vetitë dhe veprimet e ujit. Duke parë një rrjedhë uji që rrjedh ose rrjedh, një person mund të lehtësojë stresin e tij nervor dhe mendor. Çfarë e shkakton këtë? Me sa dihet uji nuk përmban asnjë substancë që mund të japë një efekt të tillë. Shkencëtarët pohojnë se uji ka aftësinë të marrë dhe të transmetojë çdo informacion, duke e mbajtur atë të paprekur. E kaluara, e tashmja dhe e ardhmja treten në ujë. Këto veti të ujit janë përdorur dhe përdoren gjerësisht në magji dhe shërim. Ka ende shërues dhe shërues tradicionalë që "pëshpëritin në ujë" dhe në këtë mënyrë kurojnë sëmundjet. Uji që rrjedh vazhdimisht merr energjinë e Kozmosit dhe e lëshon atë në formën e tij të pastër në hapësirën përreth afër Tokës, ku absorbohet nga të gjithë organizmat e gjallë që ndodhen brenda kufijve të rrjedhës, pasi biofusha e formuar nga uji që rrjedh është vazhdimisht në rritje. për shkak të energjisë së çliruar. Sa më shpejt të lëvizë rrjedha e ujit, aq më e fortë është kjo fushë. Nën ndikimin e kësaj force, guaska energjetike e organizmave të gjallë rreshtohet, "prishjet" në guaskën e trupit (aura) të padukshme për njerëzit e zakonshëm mbyllen dhe trupi shërohet.

Vetitë anormale të ujit

Vetia e parë anormale e ujit është Anomalia e pikës së vlimit dhe ngrirjes: Nëse uji - hidridi i oksigjenit - H 2 O do të ishte një përbërje monomolekulare normale, siç janë, për shembull, analogët e tij në grupin e gjashtë të Tabelës Periodike të Elementeve D.I. Hidridi i squfurit Mendeleev H 2 S, hidridi i selenit H 2 Se, hidridi teluri H 2 Te, atëherë në gjendje të lëngët uji do të ekzistonte në intervalin nga minus 90 o C deri në minus 70 o C. Me vetitë e tilla të ujit, jeta në Tokë nuk do të ekzistonte.

Temperaturat "jonormale" të shkrirjes dhe vlimit të ujit janë larg nga të vetmet anomali në ujë. Për të gjithë biosferën, është jashtëzakonisht e rëndësishme Një tipar i veçantë i ujit është aftësia e tij për të rritur dhe jo për të ulur vëllimin e tij gjatë ngrirjes, d.m.th. zvogëloni densitetin. Kjo është anomalia e dytë e ujit, e cila quhet anomali e dendësisë. Kjo veti e veçantë e ujit u vërejt për herë të parë nga G. Galileo. Kur çdo lëng (përveç galiumit dhe bismutit) shndërrohet në një gjendje të ngurtë, molekulat janë të vendosura më afër njëra-tjetrës, dhe vetë substanca, duke u zvogëluar në vëllim, bëhet më e dendur. Çdo lëng, por jo ujë. Uji është gjithashtu një përjashtim këtu. Kur ftohet, uji fillimisht sillet si lëngjet e tjera: gradualisht duke u bërë më i dendur, zvogëlon vëllimin e tij. Ky fenomen mund të vërehet deri në +4°C (më saktë deri në +3,98°C). Është në një temperaturë prej +3,98°C që uji ka dendësinë më të madhe dhe vëllimin më të vogël. Ftohja e mëtejshme e ujit gradualisht nuk çon në një ulje, por në një rritje të vëllimit. Butësia e këtij procesi ndërpritet papritur dhe në 0°C ka një kërcim të mprehtë në rritje të vëllimit me gati 10%! Në këtë moment uji shndërrohet në akull. Sjellja unike e ujit gjatë ftohjes dhe formimit të akullit luan një rol jashtëzakonisht të rëndësishëm në natyrë dhe jetë. Është kjo veçori e ujit që mbron të gjitha trupat ujorë në tokë - lumenj, liqene, dete - nga ngrirja e plotë në dimër, dhe në këtë mënyrë shpëton jetë.

Ndryshe nga uji i freskët, uji i detit sillet ndryshe kur ftohet. Ngrihet jo në 0°C, por në minus 1,8-2,1°C - në varësi të përqendrimit të kripërave të tretura në të. Ka dendësi maksimale jo në +4°C, por në -3,5°C. Kështu, ai shndërrohet në akull pa arritur dendësinë e tij më të madhe. Nëse përzierja vertikale në trupat ujorë të ëmbël ndalon kur e gjithë masa e ujit ftohet në +4°C, atëherë uji i detit Qarkullimi vertikal ndodh edhe në temperatura nën 0°C. Procesi i shkëmbimit ndërmjet shtresave të sipërme dhe të poshtme ndodh vazhdimisht, duke krijuar kushte të favorshme për zhvillimin e organizmave shtazorë dhe bimorë.

Të gjitha vetitë termodinamike të ujit ndryshojnë dukshëm ose ashpër nga substancat e tjera.

Më e rëndësishmja prej tyre është Anomali specifike e nxehtësisë. Kapaciteti anormalisht i lartë i nxehtësisë i ujit i bën detet dhe oqeanet një rregullator gjigant të temperaturës së planetit tonë, si rezultat i të cilit nuk ka ndryshime të mprehta të temperaturës në dimër dhe verë, ditën dhe natën. Kontinentet që ndodhen pranë deteve dhe oqeaneve kanë një klimë të butë, ku ndryshimet e temperaturës në periudha të ndryshme të vitit janë të parëndësishme.

Rrymat e fuqishme atmosferike që përmbajnë një sasi të madhe nxehtësie të përthithur gjatë procesit të avullimit, rrymat gjigante të oqeanit luajnë një rol të jashtëzakonshëm në krijimin e motit në planetin tonë.

Anomalia e kapacitetit të nxehtësisë është si më poshtë:
Kur një substancë nxehet, kapaciteti i saj i nxehtësisë rritet pa ndryshim. Po, çdo substancë, por jo ujë. Përjashtim bën uji, edhe këtu nuk humbet rasti për të qenë origjinal: me rritjen e temperaturës, ndryshimi i kapacitetit të nxehtësisë së ujit është anormal; nga 0 në 37°C zvogëlohet dhe vetëm nga 37 në 100°C kapaciteti i nxehtësisë rritet gjatë gjithë kohës. Në temperatura afër 37°C, kapaciteti i nxehtësisë së ujit është minimal. Këto temperatura janë diapazoni i temperaturës së trupit të njeriut, zona e jetës sonë. Fizika e ujit në diapazonin e temperaturës 35-41°C (kufijtë e proceseve fiziologjike të mundshme, që ndodhin normalisht në trupin e njeriut) përcakton mundësinë e arritjes së një gjendjeje unike të ujit, kur masat e ujit kristalor dhe atij pjesa më e madhe janë të barabarta. ndaj njëri-tjetrit dhe aftësia e një strukture për t'u shndërruar në një tjetër është maksimale. Kjo veti e jashtëzakonshme e ujit përcakton probabilitetin e barabartë të reaksioneve biokimike të kthyeshme dhe të pakthyeshme në trupin e njeriut dhe siguron "kontroll të lehtë" të tyre.

Aftësia e jashtëzakonshme e ujit për të tretur çdo substancë është e njohur mirë. Dhe këtu uji demonstron anomali të pazakonta për një lëng, dhe para së gjithash anomalitë e konstantës dielektrike të ujit . Kjo për faktin se konstanta e saj dielektrike (ose konstanta dielektrike) është shumë e lartë dhe arrin në 81, ndërsa për lëngjet e tjera nuk kalon 10. Në përputhje me ligjin e Kulombit, forca e bashkëveprimit ndërmjet dy grimcave të ngarkuara në ujë do të të jetë 81 herë më pak se, për shembull, në ajër, ku kjo karakteristikë është e barabartë me unitetin. Në këtë rast, forca e lidhjeve intramolekulare zvogëlohet me 81 herë dhe, nën ndikimin e lëvizjes termike, molekulat shpërndahen për të formuar jone. Duhet të theksohet se për shkak të aftësisë së tij të jashtëzakonshme për të tretur substanca të tjera, uji nuk është kurrë krejtësisht i pastër.

Duhet përmendur edhe një anomali e mahnitshme e ujit - tension jashtëzakonisht i lartë sipërfaqësor. Nga të gjitha lëngjet e njohura, vetëm merkuri ka një tension më të lartë sipërfaqësor. Kjo veti manifestohet në faktin se uji gjithmonë përpiqet të zvogëlojë sipërfaqen e tij. Forcat ndërmolekulare të pakompensuara të shtresës së jashtme (sipërfaqësore) të ujit, të shkaktuara nga arsye mekanike kuantike, krijojnë një film të jashtëm elastik. Falë filmit, shumë objekte, duke qenë më të rënda se uji, nuk zhyten në ujë. Nëse, për shembull, një gjilpërë çeliku vendoset me kujdes në sipërfaqen e ujit, gjilpëra nuk do të fundoset. Por graviteti specifik i çelikut është pothuajse tetë herë më i madh se pesha specifike e ujit. Të gjithë e dinë formën e një pike uji. Tensioni i lartë sipërfaqësor lejon që uji të ketë një formë sferike kur bie lirisht.

Tensioni sipërfaqësor dhe lagështimi janë baza për vetitë e veçanta të ujit dhe tretësirave ujore, të quajtura kapilaritet. Kapilariteti ka një rëndësi të madhe për jetën e florës dhe faunës, formimin e strukturave të mineraleve natyrore dhe pjellorinë e tokës. Në kanalet që janë shumë herë më të ngushta se flokët e njeriut, uji fiton veti mahnitëse. Bëhet më viskoz, trashet 1.5 herë dhe ngrin në minus 80-70°C.

Arsyeja e superanomalisë së ujit kapilar janë ndërveprimet ndërmolekulare, sekretet e të cilave janë ende larg zbulimit.

Shkencëtarët dhe specialistët njohin të ashtuquajturat uji i poreve . Në formën e një filmi të hollë, ai mbulon sipërfaqen e poreve dhe mikrokaviteteve të shkëmbinjve dhe mineraleve të kores së tokës dhe objekteve të tjera të natyrës së gjallë dhe të pajetë. I lidhur me forca ndërmolekulare me sipërfaqen e trupave të tjerë, ky ujë, ashtu si uji kapilar, ka një strukturë të veçantë.

Kështu, vetitë anormale dhe specifike të ujit luajnë një rol kyç në ndërveprimin e tij të larmishëm me natyrën e gjallë dhe të pajetë. Të gjitha këto veçori të pazakonta të vetive të ujit janë aq "të suksesshme" për të gjitha gjallesat, saqë e bëjnë ujin një bazë të domosdoshme për ekzistencën e jetës në Tokë.

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Prezantimi

Uji është substanca më e zakonshme dhe më e përhapur në jetën tonë. Sidoqoftë, nga pikëpamja shkencore, ky është lëngu më i pazakontë, më misterioz. Ndoshta vetëm heliumi i lëngshëm mund të konkurrojë me të. Por vetitë e pazakonta të heliumit të lëngshëm (siç është superfluiditeti) shfaqen në temperatura shumë të ulëta (afër zeros absolute) dhe përcaktohen nga ligje specifike kuantike. Prandaj, heliumi i lëngshëm është një substancë ekzotike. Uji në mendjet tona është prototipi i të gjitha lëngjeve dhe është edhe më befasuese kur e quajmë më të pazakontën. Por çfarë e bën ujin kaq të pazakontë? Fakti është se është e vështirë të përmendësh ndonjë nga vetitë e tij që nuk do të ishin anormale, domethënë, sjellja e tij (në varësi të ndryshimeve të temperaturës, presionit dhe faktorëve të tjerë) ndryshon ndjeshëm nga ajo e shumicës dërrmuese të lëngjeve të tjera, në të cilat kjo sjellje është e ngjashme dhe mund të shpjegohet nga parimet më të përgjithshme fizike. Lëngje të tilla të zakonshme, normale përfshijnë, për shembull, metale të shkrirë, gazra fisnikë të lëngshëm (me përjashtim të heliumit), lëngje organike (benzinë, e cila është një përzierje e tyre, ose alkoole). Uji është i një rëndësie të madhe në shumicën e reaksioneve kimike, në veçanti ato biokimike. Pozicioni i lashtë i alkimistëve - "trupat nuk kanë efekt derisa të treten" - është kryesisht i vërtetë. Njerëzit dhe kafshët mund të sintetizojnë ujin primar (“të mitur”) në trupin e tyre dhe ta formojnë atë gjatë djegies së produkteve ushqimore dhe vetë indeve. Në një deve, për shembull, yndyra e përmbajtur në gunga mund të prodhojë 40 litra ujë përmes oksidimit. Lidhja midis ujit dhe jetës është aq e madhe sa e lejoi V.I. Vernadsky të "konsideronte jetën si një sistem të veçantë uji koloidal ... si një mbretëri të veçantë të ujërave natyrore". Uji është një substancë e njohur dhe e pazakontë. Shkencëtari i famshëm sovjetik, Akademiku I.V. Petryanov e quajti librin e tij shkencor të njohur për ujin "Substanca më e jashtëzakonshme në botë". Dhe Doktori i Shkencave Biologjike B.F. Sergeev filloi librin e tij "Fiziologjia argëtuese" me një kapitull rreth ujit - "Substanca që krijoi planetin tonë". Shkencëtarët kanë të drejtë: nuk ka asnjë substancë në Tokë më të rëndësishme për ne sesa uji i zakonshëm, dhe në të njëjtën kohë, nuk ka asnjë substancë tjetër të të njëjtit lloj, vetitë e së cilës do të kishin aq shumë kontradikta dhe anomali sa edhe vetitë e tij.

Anomali e dendësisë

Anomalia e densitetit, e cila është se dendësia e akullit është më e vogël se ajo e ujit të lëngshëm, dhe dendësia maksimale rreth 4 C shpjegohet me strukturën e brendshme të ujit. Kur akulli shkrihet, struktura e tij e rregullt prishet dhe disa nga komplekset shkatërrohen. Në ujë, së bashku me zonat që kanë një strukturë të ngjashme me rrjetën kristalore të akullit, shfaqen molekula të vetme. Prishja e strukturës së rregullt shoqërohet me një rritje të densitetit dhe një ulje të vëllimit, pasi molekulat e vetme të ujit mbushin zgavrat që mbeten në zonat me një strukturë të ngjashme me akullin. Me rritjen e temperaturës manifestohet veprimi i dy faktorëve: zgjerimi termik dhe prishja e strukturës së rregullt të akullit. Zgjerimi termik, i shoqëruar me një rritje të lehtë të vëllimit, shoqërohet me një ulje të rregullsisë së rregullimit të molekulave. Në 4 C këta dy faktorë janë identikë në vlerë absolute, por të kundërt në drejtimin e veprimit. Me një rritje të mëtejshme të temperaturës, efekti i faktorit të dytë zvogëlohet, efekti i zgjerimit termik bëhet më i theksuar dhe dendësia e ujit zvogëlohet.

Anomalia e densitetit të ujit ka ndikim të madh mbi klimën e planetit, si dhe mbi jetën e kafshëve dhe bimëve. Kur uji i lumenjve, liqeneve dhe deteve ftohet nën 4, bëhet më i lehtë dhe nuk zhytet në fund, por mbetet në sipërfaqe, ku ngrin. Në këtë temperaturë jeta është e mundur. Nëse dendësia e akullit do të ishte më e madhe se dendësia e ujit, atëherë me formimin e akullit, ai do të zhytej në fund dhe oqeanet do të ngrinin plotësisht, pasi nxehtësia e marrë nga Dielli gjatë kohëve të ngrohta nuk do të mjaftonte për t'i shkrirë ato.

Anomalia në densitetin e ujit ka një rëndësi të madhe për jetën e krijesave të gjalla që banojnë në trupat e ngrirë të ujit. Në temperaturat nën 4 C, shtresat sipërfaqësore të ujit nuk zhyten në fund, pasi ato bëhen më të lehta kur ftohen. Prandaj, shtresat e sipërme të ujit mund të ngurtësohen, ndërsa në thellësi të rezervuarëve temperatura mbetet në 4 °C. Në këto kushte, jeta vazhdon.

Rrjedhimisht, ata përpiqen të shpjegojnë anomalinë e densitetit me densitetin më të lartë të ujit dihidrol.

Çfarë e shpjegon anomalinë në densitetin e ujit?

Një shpjegim për anomalinë në densitetin e ujit është se ajo i atribuohet prirjes që molekulat e tij të shoqërohen, të cilat formojnë grupe të ndryshme [H2O, (H2O) 2, (H2O) 3], vëllimi specifik i të cilave

është i ndryshëm në temperatura të ndryshme dhe përqendrimet e këtyre grupeve janë të ndryshme, prandaj, vëllimi i përgjithshëm specifik i tyre është i ndryshëm.

E para nga këto do të thotë se anomalitë e densitetit që rezultojnë nga lëvizja nuk krijojnë një rrjedhje nxehtësie nëpër korijen e poshtme. Në kufirin e sipërm, densiteti është specifikuar, dhe në breg (x 0) komponenti normal i fluksit horizontal të nxehtësisë konsiderohet i barabartë me zero. Shpejtësitë dhe dhe dhe në breg duhet të zhduken për shkak të kushteve të mos rrjedhjes dhe ngjitjes. Megjithatë, përafrimi hidrostatik e thjeshton dinamikën aq shumë sa kushti pa rrëshqitje për dhe; nuk mund të plotësohet.

Alkoolet terciare dhe sekondare karakterizohen nga një anomali në densitetin e avullit në temperatura të larta (përcaktimi sipas B. Alkoolet terciare (deri në Cj2) japin vetëm gjysmën e peshës molekulare në pikën e vlimit të naftalinës (218e), për shkak të dekompozimit të tyre në ujë. dhe alkilenet; alkoolet dytësore (deri në C9) shfaqin të njëjtën anomali, por.

Shenja pozitive e punës duhet t'i atribuohet anomalisë në densitetin e ujit.

Nëse, siç pretendon Grebe, puna e Sainte-Clair Deville kontribuoi, nga njëra anë, në shpjegimin e anomalive të vëzhguara në densitetin e avullit dhe në këtë mënyrë, megjithëse në mënyrë indirekte, konfirmoi teorinë e Avogadro-s, atëherë, nga ana tjetër,

Nga ana tjetër, këto punime shërbyen si një stimul për studimin e afinitetit kimik, pasi ato kontribuan në sqarimin e natyrës së reaksioneve të caktuara.

Për ujin, ekuacioni (64) jep rezultate të sakta deri në temperaturën 4, pasi dihet se ka një anomali të densitetit. Në 4, densiteti i ujit është më i madhi; nën 4, vërehet një shpërndarje komplekse e densitetit, e cila nuk merret parasysh nga ky ekuacion.

Në bazë të (8.3.56), parametri X është një masë e raportit (L / LH) 2 dhe pabarazia (8.3.19 a) thjesht do të thotë që anomalitë e densitetit të krijuara nga presioni janë të përziera në një shkallë të vogël në krahasim me L.

Në prani të shtresimit themelor, rotori pozitiv i stresit të erës prerëse dhe lëvizja vertikale e lidhur në rajonin e brendshëm krijon një anomali të densitetit pozitiv në të gjithë atë rajon, së cilës i shtohet anomalia e densitetit për shkak të fitimit të nxehtësisë në sipërfaqe.

Nëse lidhjet brenda poliedrave janë shumë më të forta se sa ndërmjet poliedrave, atëherë vetëm këto të fundit do të çrregullohen në shkrirje, kështu që njësitë në formën e poliedrave do të ekzistojnë në shkrirje. Disa anomali të densitetit në lidhjet e lëngshme Al-Fe duket se mbështesin këtë hipotezë.

Formulimi i problemit për qëndrueshmërinë e një gjendjeje të tillë bazë do të jepet për rastin e rrjedhjes zonale në atmosferë. Rasti i oqeanit mund të konsiderohet si një rast i veçantë i problemit për atmosferën në të gjitha aspektet për formulimin e problemit dhe përftohet thjesht duke zëvendësuar profilin standard të densitetit ps (z) me një vlerë konstante të densitetit dhe duke zëvendësuar anomali e temperaturës së potencialit atmosferik në anomalinë e densitetit të oqeanit, marrë me shenjën minus.

Rritja e presionit e zhvendos densitetin maksimal të ujit drejt temperaturave më të ulëta. Kështu, në 50 atm, dendësia maksimale vërehet rreth 0 C. Mbi 2000 atm, anomalia e densitetit të ujit zhduket.

Kështu, në një gamë të gjerë temperaturash, përbërja më e qëndrueshme energjikisht e hidrogjenit dhe oksigjenit është uji. Formon oqeane, dete, akull, avull dhe mjegull në Tokë, në sasi të mëdha gjendet në atmosferë; në shtresat shkëmbore, uji përfaqësohet në forma hidrate kapilar dhe kristalor. Një prevalencë e tillë dhe veti të pazakonta (anomali në densitetin e ujit dhe akullit, polaritetin e molekulave, aftësinë për disociim elektrolitik, formimin e hidrateve, solucioneve, etj.)

e bëjnë ujin një agjent kimik aktiv, në lidhje me të cilin zakonisht merren parasysh vetitë e një numri të madh përbërjesh të tjera.

Lëngjet priren të zgjerohen dukshëm kur nxehen. Disa substanca (për shembull, uji) kanë një anomali karakteristike në vlerat e koeficientit të zgjerimit izobarik. Në presione më të larta, densiteti maksimal (vëllimi specifik minimal) zhvendoset drejt temperaturave më të ulëta, dhe në presionet mbi 23 MPa, anomalia e densitetit në ujë zhduket.

Ky vlerësim është inkurajues sepse vlera e Ba është në përputhje të mirë me thellësinë e vëzhguar të termoklinës, e cila varion nga 800 m në gjerësi mesatare deri në 200 m në zonat tropikale dhe polare. Meqenëse thellësia 50 është dukshëm më e vogël se thellësia e oqeanit, duket e arsyeshme të konsiderohet termoklina si një shtresë kufitare; në përputhje me këtë, kur vendosim kushtin kufitar në kufirin e poshtëm, mund të supozojmë se temperatura në thellësi më të mëdha se BO në mënyrë asimptotike priret në një shpërndarje homogjene horizontalisht. Meqenëse shkalla e z është tashmë e barabartë me D, është e përshtatshme të zhvendosni origjinën në sipërfaqe dhe të matni z nga sipërfaqja e oqeanit. Kështu, në z - - anomalia e densitetit duhet të zbehet dhe duhet të priret në një vlerë asimptotike ende të panjohur, ashtu si shpejtësia vertikale e krijuar në kufirin e poshtëm të shtresës Ekman nuk mund të specifikohet a priori.

UE-ja e përhershme duhet të përcaktohet nga kushtet në terren. Në shtresën hidrostatike, për shkak të gradientëve të densitetit të madh të krijuar nga lëvizja vertikale (La S / E), y është shumë më i madh se vj në madhësi. Në të njëjtën kohë, v duhet të plotësojë kushtin pa rrëshqitje për f x O. Vn janë të barabarta me zero dhe, për rrjedhojë, me vetveten. Kjo vështirësi zgjidhet nëse kujtojmë se në rajonin e brendshëm, përzierja vertikale e densitetit balancon efektin e lëvizjes vertikale, dhe në shtresën hidrostatike, anomalia e densitetit e krijuar nga lëvizja vertikale balancohet vetëm nga efekti i përzierjes horizontale. Kështu, duhet të ketë një rajon të ndërmjetëm midis rajonit të brendshëm dhe shtresës hidrostatike, në të cilin difuzioni vertikal dhe horizontal janë po aq të rëndësishëm. Siç tregon (8.3.20), ky rajon ka një shkallë horizontale Lff, kështu që A e llogaritur me këtë shkallë është e barabartë me njësinë.

Siç dihet, uji, kur nxehet nga temperatura zero, tkurret, duke arritur vëllimin e tij më të vogël dhe, rrjedhimisht, densitetin më të madh në një temperaturë prej 4 C. Studiuesit nga Universiteti i Teksasit kanë propozuar një shpjegim që merr parasysh jo vetëm ndërveprimin të molekulave të ujit aty pranë, por edhe më të largëta. Në të 10 format e njohura të akullit dhe në ujë, ndërveprimi i molekulave aty pranë ndodh në të njëjtën mënyrë. Situata është e ndryshme me ndërveprimin e molekulave më të largëta. Në fazën e lëngshme, në intervalin e temperaturës ku ka anomali në densitet, gjendja me densitet më të lartë është më e qëndrueshme. Kurba dendësi-temperaturë që shkencëtarët llogaritën është e ngjashme me atë të vërejtur për ujin.

Uji i pastër është transparent dhe pa ngjyrë. Nuk ka as erë as shije. Shijen dhe erën e ujit e japin substancat e papastërta të tretura në të. Shumë veti fizike dhe natyra e ndryshimeve të tyre në ujin e pastër janë anormale. Kjo i referohet temperaturave të shkrirjes dhe vlimit, entalpive dhe entropive të këtyre proceseve. Ndryshimet e temperaturës në ndryshimin e densitetit të ujit është gjithashtu anormale. Uji e ka dendësinë maksimale në 4 C. Mbi dhe nën këtë temperaturë, dendësia e ujit zvogëlohet. Gjatë ngurtësimit, ndodh një rënie e mëtejshme e mprehtë e densitetit, kështu që vëllimi i akullit është 10% më i madh se vëllimi i barabartë i ujit në të njëjtën temperaturë. Të gjitha këto anomali shpjegohen nga ndryshimet strukturore në ujë të shoqëruara me formimin dhe shkatërrimin e lidhjeve ndërmolekulare të hidrogjenit me ndryshimet e temperaturës dhe tranzicionet fazore. Anomalia në densitetin e ujit ka një rëndësi të madhe për jetën e krijesave të gjalla që banojnë në trupat e ngrirë të ujit. Në temperaturat nën 4 C, shtresat sipërfaqësore të ujit nuk zhyten në fund, pasi ato bëhen më të lehta kur ftohen. Prandaj, shtresat e sipërme të ujit mund të ngurtësohen, ndërsa në thellësi të rezervuarëve temperatura mbetet në 4 C. Në këto kushte jeta vazhdon.

Vetitë e lëngjeve. Tensioni sipërfaqësor

Molekulat e një lënde në gjendje të lëngshme ndodhen pothuajse afër njëra-tjetrës. Ndryshe nga trupat e ngurtë kristalorë, në të cilët molekulat formojnë struktura të renditura në të gjithë vëllimin e kristalit dhe mund të kryejnë dridhje termike rreth qendrave fikse, molekulat e lëngshme kanë liri më të madhe. Çdo molekulë e një lëngu, ashtu si në një të ngurtë, është "sandwiched" nga të gjitha anët nga molekulat fqinje dhe i nënshtrohet dridhjeve termike rreth një pozicioni të caktuar ekuilibri. Megjithatë, herë pas here çdo molekulë mund të lëvizë në një vend të lirë aty pranë. Kërcimet e tilla në lëngje ndodhin mjaft shpesh; prandaj, molekulat nuk janë të lidhura me qendra specifike, si te kristalet, dhe mund të lëvizin në të gjithë vëllimin e lëngut. Kjo shpjegon rrjedhshmërinë e lëngjeve. Për shkak të ndërveprimit të fortë midis molekulave të vendosura afër, ato mund të formojnë grupe të renditura lokale (të paqëndrueshme) që përmbajnë disa molekula. Ky fenomen quhet rendi me rreze të shkurtër (Fig. 1)

Molekula e ujit H2O përbëhet nga një atom oksigjeni dhe dy atome hidrogjeni të vendosura në një kënd prej 104°. Distanca mesatare midis molekulave të avullit është dhjetëra herë më e madhe se distanca mesatare midis molekulave të ujit. Për shkak të paketimit të dendur të molekulave, kompresueshmëria e lëngjeve, d.m.th., ndryshimi i vëllimit me një ndryshim në presion, është shumë i vogël; është dhjetëra e qindra mijëra herë më pak se në gaze. Për shembull, për të ndryshuar vëllimin e ujit me 1%, duhet të rrisni presionin afërsisht 200 herë. Kjo rritje e presionit në krahasim me presionin atmosferik arrihet në një thellësi prej rreth 2 km.

Lëngjet, si trupat e ngurtë, ndryshojnë vëllimin e tyre me ndryshimet e temperaturës. Për intervale jo shumë të mëdha të temperaturës, ndryshimi relativ në vëllimin DV / V0 është proporcional me ndryshimin e temperaturës DT:

Koeficienti b quhet koeficienti i temperaturës së zgjerimit vëllimor. Ky koeficient për lëngjet është dhjetëra herë më i madh se për lëndët e ngurta. Në ujë, për shembull, në një temperaturë prej 20 ° C. 2·10-4 K-1, në stendë çeliku? 3,6·10-5 K-1, per xham kuarci vkv? 9·10-6 K-1.

ka një anomali interesante dhe të rëndësishme për jetën në Tokë. Në temperaturat nën 4 °C, uji zgjerohet me uljen e temperaturës (në< 0). Максимум плотности св = 103 кг/м3 вода имеет при температуре 4 °С.

Karakteristika më interesante e lëngjeve është prania e një sipërfaqe të lirë. Lëngu, ndryshe nga gazrat, nuk mbush të gjithë vëllimin e enës në të cilën derdhet. Ndërmjet lëngut dhe gazit (ose avullit) formohet një ndërfaqe, e cila është në kushte të veçanta në krahasim me pjesën tjetër të lëngut. Molekulat në shtresën kufitare të një lëngu, ndryshe nga molekulat në thellësinë e tij, nuk janë të rrethuara nga molekula të tjera të të njëjtit lëng nga të gjitha anët. Forcat e bashkëveprimit ndërmolekular që veprojnë në njërën prej molekulave brenda një lëngu nga molekulat fqinje, mesatarisht kompensohen reciprokisht. Çdo molekulë në shtresën kufitare tërhiqet nga molekulat e vendosura brenda lëngut (forcat që veprojnë në një molekulë të caktuar të lëngshme nga molekulat e gazit (ose avullit) mund të neglizhohen). Si rezultat, shfaqet një forcë e caktuar rezultante, e drejtuar thellë në lëng. Molekulat sipërfaqësore tërhiqen në lëng nga forcat e tërheqjes ndërmolekulare. Por të gjitha molekulat, duke përfshirë molekulat e shtresës kufitare, duhet të jenë në një gjendje ekuilibri. Ky ekuilibër arrihet duke zvogëluar pak distancën midis molekulave të shtresës sipërfaqësore dhe fqinjëve të tyre më të afërt brenda lëngut. Siç mund të shihet nga Fig. 1, ndërsa distanca midis molekulave zvogëlohet, lindin forca refuzuese. Nëse distanca mesatare ndërmjet molekulave brenda lëngut është e barabartë me r0, atëherë molekulat e shtresës sipërfaqësore janë të paketuara disi më dendur, dhe për këtë arsye ato kanë një rezervë shtesë të energjisë potenciale në krahasim me molekulat e brendshme (shih Fig. 2). Duhet të kihet parasysh se për shkak të kompresueshmërisë jashtëzakonisht të ulët, prania e një shtrese sipërfaqësore të mbushur më dendur nuk çon në ndonjë ndryshim të dukshëm në vëllimin e lëngut. Nëse një molekulë lëviz nga sipërfaqja në lëng, forcat e bashkëveprimit ndërmolekular do të bëjnë punë pozitive. Përkundrazi, për të tërhequr një numër të caktuar molekulash nga thellësia e lëngut në sipërfaqe (d.m.th., të rritet sipërfaqja e lëngut), forcat e jashtme duhet të kryejnë punë pozitive DAex, në përpjesëtim me ndryshimin DS të sipërfaqja:

Koeficienti y quhet koeficienti i tensionit sipërfaqësor (y > 0). Kështu, koeficienti i tensionit sipërfaqësor është i barabartë me punën e kërkuar për të rritur sipërfaqen e një lëngu në temperaturë konstante me një njësi.

Në SI, koeficienti i tensionit sipërfaqësor matet në xhaul për metër katror (J/m2) ose në njuton për metër (1 N/m = 1 J/m2).

Rrjedhimisht, molekulat e shtresës sipërfaqësore të një lëngu kanë energji të tepërt potenciale në krahasim me molekulat brenda lëngut. Energjia potenciale Er e sipërfaqes së lëngshme është proporcionale me sipërfaqen e saj:

anomalia e ujit tensioni i densitetit

Nga mekanika dihet se gjendjet e ekuilibrit të një sistemi korrespondojnë me vlerën minimale të energjisë së tij potenciale. Nga kjo rrjedh se sipërfaqja e lirë e lëngut tenton të zvogëlojë sipërfaqen e saj. Për këtë arsye, një pikë e lirë e lëngut merr një formë sferike. Lëngu sillet sikur forcat që veprojnë tangjencialisht në sipërfaqen e tij po e kontraktojnë (tërheqin) këtë sipërfaqe. Këto forca quhen forca të tensionit sipërfaqësor.

Prania e forcave të tensionit sipërfaqësor e bën sipërfaqen e një lëngu të duket si një film elastik i shtrirë, me të vetmin ndryshim që forcat elastike në film varen nga sipërfaqja e tij (d.m.th. nga mënyra se si filmi deformohet) dhe tensioni sipërfaqësor. forcat nuk varen nga lëngjet e sipërfaqes.

Disa lëngje, si uji me sapun, kanë aftësinë të formojnë filma të hollë. Flluskat e njohura të sapunit kanë një formë të rregullt sferike - kjo tregon gjithashtu efektin e forcave të tensionit sipërfaqësor. Nëse një kornizë teli, njëra nga anët e së cilës është e lëvizshme, ulet në një zgjidhje sapuni, atëherë e gjithë korniza do të mbulohet me një film lëngu (Fig. 3).

Forcat e tensionit sipërfaqësor priren të zvogëlojnë sipërfaqen e filmit. Për të balancuar anën e lëvizshme të kornizës duhet të aplikohet një forcë e jashtme në të.Nëse, nën ndikimin e forcës, shiriti i tërthortë lëviz në Dx, atëherë do të punohet DAvn = FvnDx = DEp = yDS, ku DS = 2LDx është rritja në sipërfaqen e të dy anëve të filmit të sapunit. Meqenëse moduli i forcave janë të njëjta, mund të shkruajmë:

Kështu, koeficienti i tensionit sipërfaqësor y mund të përkufizohet si moduli i forcës së tensionit sipërfaqësor që vepron për njësi gjatësi të vijës që kufizon sipërfaqen.

konkluzioni

Uji është substanca më e studiuar në Tokë. Por nuk është kështu. Për shembull, shkencëtarët kanë zbuluar kohët e fundit se uji mund të mbartë informacione që fshihen nëse uji fillimisht ngrihet dhe më pas shkrihet. Gjithashtu, shkencëtarët nuk mund të shpjegojnë faktin se uji është në gjendje të perceptojë muzikën. Për shembull, kur dëgjoni Tchaikovsky, Mozart, Bach dhe ngrirjen e mëvonshme, formohen kristale të formës së duhur, dhe pas hard rock formohet diçka pa formë. E njëjta gjë vërehet kur krahasojmë Nënë Terezën dhe Hitlerin; fjalët "dashuri", "shpresë" dhe fjalët "budalla". Përveç kësaj, shkencëtarët krahasuan energjinë e ujit dhe rezultoi se uji nga malet e tavolinës së Afrikës është shumë më i ngarkuar se uji i rubinetit, dhe uji në shishe të mëdha, sado i pastër të jetë, është i vdekur. Gjithashtu, sado paradoksale të jetë, djegia është e pamundur pa ujë! Në fund të fundit, uji gjendet kudo dhe kjo thotë shumë. Nëse e hiqni të gjithë ujin nga benzina, ai do të ndalojë plotësisht djegien. Dhe edhe vetë uji është në zjarr!!! E vërteta nuk është aq e fortë, por gjithsesi fakti mbetet fakt.

Shumë njerëz e dinë se uji mund të formojë një përbërje shumë të qëndrueshme me vajin, i cili nuk është i përshtatshëm për përpunim. Por shkencëtarët rusë kanë gjetur një mënyrë për t'i ndarë ato. Për ta bërë këtë, nënshtresa e vajit u ekspozua ndaj një fushe elektromagnetike për një javë. Dhe pas skadimit të tij ndahej në vaj dhe ujë. Por gjëja më interesante është se frekuenca e fushës ishte e barabartë me frekuencën e biorrymave të zemrës.

Hidrosfera është guaska ujore e Tokës: 3/4 e sipërfaqes së planetit është e mbuluar me ujë.Vëllimi i përgjithshëm i rezervave ujore është 1,400,000,000 km3, nga të cilat:

97% - ujë i kripur i Oqeanit Botëror;

2.2% - mbulon akullnajat dhe akullin malor dhe lundrues;

Matjet e hollësishme gjeologjike kanë treguar se gjatë 80-100 milion vjetëve, e gjithë toka e tokës është marrë nga rrjedha e ujit në Oqeanin Botëror. Forca lëvizëse e këtij procesi është cikli i ujit në natyrë - një nga proceset kryesore planetare.

Nën ndikimin energji diellore Oqeanet e botës avullojnë rreth 1 miliard ton ujë në minutë. Duke u ngritur në shtresat e sipërme të ftohta të atmosferës, avujt e ujit kondensohen në mikropika, të cilat gradualisht zmadhohen dhe formojnë re. Jetëgjatësia mesatare e një reje është 8-9 ditë. Për atë

kohë, era mund ta lëvizë atë 5-10 mijë km, kështu që një pjesë e konsiderueshme e reve përfundon mbi tokë.

Postuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Vetitë fizike të ujit, pika e tij e vlimit, shkrirja e akullit. Eksperimente argëtuese me ujin, edukative dhe Fakte interesante. Matja e koeficientit të tensionit sipërfaqësor të ujit, nxehtësisë specifike të shkrirjes së akullit, temperaturës së ujit në prani të papastërtive.

punë krijuese, shtuar 11/12/2013


Struktura strukturore e molekulave të ujit në tre gjendjet e tij të grumbullimit. Llojet e ujit, anomalitë e tij, transformimet fazore dhe diagrami fazor. Modele të strukturës së ujit dhe akullit, si dhe lloje agregate të akullit. Modifikimet termike të akullit dhe molekulave të tij.

puna e kursit, shtuar 12/12/2009


Studimi i vetive strukturore të ujit nën superftohje të shpejtë. Zhvillimi i algoritmeve për modelimin e dinamikës molekulare të ujit bazuar në modelin e potencialit mW. Llogaritja e varësisë nga temperatura e tensionit sipërfaqësor të pikave të ujit dhe avullit të ujit.

tezë, shtuar 06/09/2013


Studimi i dukurisë së tensionit sipërfaqësor dhe metodat e përcaktimit të tij. Karakteristikat e përcaktimit të koeficientit të tensionit sipërfaqësor duke përdorur balancat e rrotullimit. Llogaritja e koeficientit të tensionit sipërfaqësor të ujit dhe ndikimi i papastërtive në treguesin e tij.

prezantim, shtuar 04/01/2016


Lidhja e hidrogjenit në ujë. Nuk ka ujë absolutisht të pastër në Tokë, gjë që është pasojë dhe problem. Dendësia e ujit dhe akullit. Papastërtitë e trashë, koloidale, molekulare, jonike në ujë, rreziku i tyre dhe pasojat e depozitimeve. Uji është një tretës i fortë polar.

leksion, shtuar 12/10/2013


Rëndësia e ujit në natyrë dhe në jetën e njeriut. Studimi i strukturës molekulare të tij. Përdorimi i ujit si një substancë unike energjetike në sistemet e ngrohjes, reaktorët e ujit të termocentraleve bërthamore, motorët me avull, transportin dhe si lëndë e parë në energjinë e hidrogjenit.

artikull, shtuar 04/01/2011


Vetitë fizike dhe kimike të ujit. Përhapja e ujit në Tokë. Uji dhe organizmat e gjallë. Studim eksperimental i varësisë së kohës së vlimit të ujit nga cilësia e tij. Përcaktimi i metodës më ekonomike për ngrohjen e ujit.

puna e kursit, shtuar 18.01.2011


Informacion historik për ujin. Cikli i ujit në natyrë. Llojet e edukimit nga ndryshime të ndryshme. Shkalla e rinovimit të ujit, llojet dhe vetitë e tij. Uji është edhe dipol edhe tretës. Viskoziteti, kapaciteti i nxehtësisë, përçueshmëria elektrike e ujit. Efekti i muzikës në kristalet e ujit.

abstrakt, shtuar më 13.11.2014


Parimi i funksionimit të një matësi uji të takometrit. Pajisje matëse kolektive, të përgjithshme dhe individuale. Matësit e ujit të lagësht. Si të ndaloni, ktheni dhe mashtroni një matës uji. Tarifat e ujit të ftohtë dhe të nxehtë për popullsinë. Standardet e konsumit të ujit.

test, shtuar 17.03.2017


Përhapja, karakteristikat fizike dhe vetitë e ujit, gjendja e tij e grumbullimit, tensioni sipërfaqësor. Skema e formimit të një molekule uji. Kapaciteti termik i rezervuarëve dhe roli i tyre në natyrë. Fotot e ujit të ngrirë. Përthyerja e figurës në të.