Вода – дюже примитивное вещество с точки зрения химии. Две молекулы водорода присоединены к одной молекуле кислорода. Вода бывает в разных агрегатных состояниях: газообразном – пар, твердом – лед и в основном состоянии при типичных условиях окружающей среды – жидком. Принять твердое состояние она тяготится при переохлаждении, причем плотность ее становится поменьше, чем в обыкновенном состоянии, напротив бы все водоемы промерзали со дна к поверхности. Выходит, о том, как превратить воду в твердое состояние.
Вам понадобится
- вода;
- емкость для замораживания, скажем, пластиковая бутылка;
- холодильник.
Инструкция
1. Возьмите стеклянную емкость, скажем, кружку и наполните ее водой.
2. Нужно разместить ее в данные с температурой ниже нуля градусов по Цельсию. Это может быть морозильная камера холодильной установки либо в морозное время года поставить за окно на подоконник. В зависимости от числа налитой в емкость воды и силы мороза воде может понадобиться от одного до нескольких часов для полного замерзания. Ускорить замерзание дозволено, если налить не холодную, а жгучую воду. Это знаменитый факт из области физических экспериментов, установленный в 1963 году.
3. Существует еще один метод заморозки воды, при котором она в буквальном смысле превратится в твердое состояние за считанные секунды, то есть примерно мигом. Потому что у воды может быть метастабильное состояние, это разрешает доводить ее до температур, при которых она теоретически теснее давным-давно должна была бы замерзнуть, скажем, при температуре ниже нуля градусов по Цельсию в окружающей среде с типичным атмосферным давлением. Такое состояние воды именуется переохлажденным и существует вследствие отсутствию в ней центров кристаллизации и отсутствию механических воздействий таких, как встряски, удары и тому сходственное.
4. Для того, дабы довести воду до такого состояния возьмите дюже чистую воду, дозволено даже профильтрованную. Налейте ее в емкость с гладкими стенками, скажем, в чистую пластиковую бутылку и на несколько часов разместите в холодильник для доведения температуры жидкости до температуры близкой к нулевой отметке по Цельсию. Обыкновенно в холодильной камере дозволено понизить температуру до +4°С.
5. Выньте бутылку из холодильной камеры и разместите в морозильную либо на мороз, оставив там на 3-4 часа. Специфика заключается в том, дабы температура была не ниже чем -41 градусов по Цельсию. Напротив переохлажденная вода замерзнет до того, как с ней проделают «волшебные действия» по мгновенному перевоплощению в лед.
6. Старательно достаньте бутылку с мороза и слегка ударьте ладонью по донышку бутылки либо палкой, стилизованной под «фантастическую». Вода дюже стремительно начнет кристаллизоваться, вызывая удивление впечатлительных наблюдателей.
Обледенение на стеклах – одна из основных задач водителей в зимний период. К каким только ухищрениям не прибегают автомобилисты, дабы убрать образовавшийся лед! Но если следовать определенным правилам, избавиться от этой помехи дозволено довольно примитивно.
Инструкция
1. Безусловно, попытаться совладать с наледью дозволено различными методами, скажем, при помощи теплой воды. Но в этом случае вам придется столкнуться с определенными препятствиями – на морозе вода стремительно остывает и замерзает. В итоге вы получите еще больший слой льда . Помимо этого, вы рискуете совсем остаться без лобового стекла, от того что из-за крутых перепадов температуры в нем могут образоваться трещины.
2. Некоторые автолюбители пользуются скребком либо же особой щеточкой с зубчиками. Так, вначале вертикальными движениями уберите каждый лед, а после этого очистите поверхность мягкой щеткой. Такие манипуляции дозволят вам не повредить стекло, а также избавиться от грязи.
3. Поможет в этом деле и обыкновенная поваренная соль. Растворите в одном стакане воды 2 ст. ложки соли. Протирайте этим раствором стекла до тех пор, пока не сойдут иней и лед. Дальше нужно протереть поверхность мягкой сухой тряпочкой.
4. Дозволено применить для удаления льда и особые средства. Но делать это следует только в случае крепкого обледенения. Нанесите средство при помощи распылителя на стекло и ожидайте, пока лед растворится. Частое использование таких средств неугодно, от того что в состав некоторых из них входят токсичные вещества, способные нанести урон здоровью человека.
5. Хорошо справляется со льдом этиловый спирт. Он горазд даже при лютых морозах превратить лед в кашу. Следственно неизменно удерживаете в машине маленький резерв этой жидкости. Распылите его равномерно на стекло, а остатки уберите сухой тряпкой.
6. Но класснее, финально, не допускать обледенения лобового стекла. Для этого соблюдайте ряд правил. С вечера закрывайте стекло отрезком всякий материи либо особой противоледовой фольгой. Применять для этих целей бумагу либо картон не рекомендуется, от того что они могт прилипнуть к стеклу.
Фрукты – дюже отменные помощники в сохранении красоты и здоровья, так отчего бы не применять эти их свойства в сочетании с хорошим вкусом себе на пользу! Фруктовую воду используют достаточно обширно. В процессе ее приготовления, фрукты фильтруют воду, витаминами и минеральными веществами, легкими для усвоения организмом человека. Впрочем употребление фруктовой воды – также чудесный метод очищения организма от шлаков и токсинов, наполнения его энергией, что в нашем современном мире является исключительно нужным. В всеобщем, говорят, такая вода, подлинно, творит чудеса! Что ж, проверить это вовсе не трудно, чай приготовить такую воду не составит труда! Ниже представлены несколько методов ее приготовления.
Вам понадобится
- Фрукты, ягоды и травы, в зависимости от рецепта;
- Кубики льда;
- а также:
- банка либо кувшин, объемом 1 литр;
- нож, разделочная доска;
- деревянная ложка для перемешивания.
Инструкция
1. Цитрусовая вода.Подойдут всякие цитрусовые по вашему желанию. На 1 литровую банку такой воды, берут обыкновенно по одному среднему лимону и апельсину. Пропорции также берутся исходя из вашего вкуса. Сделав такую воду один раз, вы осознаете, сколько вам нужно всего определенного фрукта для приобретения определенного вкуса.Метод приготовления:фрукты нарезать на кружочки, их половинки либо четвертинки, слегка размяв их в банке деревянной ложкой. После этого добавить кубики льда и залить водой (отличнее фильтрованной). Банку закрыть крышкой и оставить на несколько часов. За это время вода приобретет вкус цитрусов. При жаркой погоде, такую воду ставят в холодильник, дабы утолить жажду и охладиться.Классные вкусовые сочетания:лимон-апельсин,апельсин-лайм,мандарин-лимон,мандарин-лайм,лимон-лайм-мандарин,мандарин-грейпфрут.
2. Лайм с малиной.Нужен 1 лайм и немножко ягод малины на 1 литр воды. Лайм разрезаем напополам, выжимаем из них сок в банку, а после этого разрезаем выжатые половинки на ломтики и закладываем на дно банки. Добавляем в банку ягоды малины и разминаем лайм и ягоды деревянной ложкой. При этой процедуре нам нужно получить сок, но не превращать ингредиенты в консистенцию пюре.Позже этого, засыпаем в банку лед и заливаем воду. Оставляем напиток на несколько часов для получения им интенсивного вкуса и блестящего цвета.
3. Мята и ананас.Ананас очистить от кожуры и разрезать на мелкие ломтики. Положить в банку по очередности, вначале листья мяты, после этого ломтики ананаса. Размять ингредиенты в банке, положить лед и залить водой. Дать воде настояться несколько часов.Напиток дюже освежает, а также помогает бороться с лишними килограммами!
4. Черника и шалфей.Листья шалфея ополоснуть и положить на дно банки, сверху положить ягоды черники. Деревянной ложечкой размять ингредиенты для приобретения сока, после этого положить лед и залить водой. Оставить на несколько часов для получения водой вкуса и аромата.
5. Арбуз и розмарин.Закладываем в банку вначале листья розмарина, а после этого мякоть арбуза. Также разминаем ингредиенты до приобретения сока, насыпаем лед и заливаем чистой водой. Позже нескольких часов наслаждаемся вкусом замечательного и пригодного напитка!Славного вам аппетита и чудесного самочувствия!
Качество водопроводной воды оставляет хотеть лучшего. Экологи призывают пить только очищенную либо кипяченую воду , от того что в необработанной могут содержаться пагубные для человека примеси и химические элементы.
Инструкция
1. Очистить водопроводную воду дозволено с поддержкой заморозки. Данный метод подходит для маленьких объемов воды, скажем, когда надобно очистить несколько литров для приготовления пищи либо гигиенических процедур. Возьмите крупную кастрюлю (3-5л), залейте ее на две трети водопроводной водой, накройте крышкой и уберите в морозильную камеру. Через 12 часов достаньте кастрюлю, извлеките лед, а «рассол» с примесями слейте. Оставшийся лед разморозьте на нижней полке холодильника.
2. Очищать воду дозволено с подмогой серебра, владеющего бактерицидными свойствами. В емкость с водопроводной водой положите серебряные монеты либо серебряную ложку. Учтите, что серебро трансформирует живую воду с пригодными и не дюже элементами в мертвую, убивая дословно все.
3. Вам повезло, если дома найдется несколько магнитов – с их подмогой дозволено достаточно легко очищать воду . Примитивно прикрепите магниты к водопроводной трубе – магнитное поле благоприятно влияет на воду .
4. Самый несложный метод отфильтровать воду в домашних условиях – дать ей тривиально отстояться. Залейте воду в открытые емкости, скажем, пятилитровые бутылки, и оставьте на несколько часов. За это время улетучится хлор.
5. Если надобно очистить маленький объем воды за короткое время, воспользуйтесь активированным углем. Для чистки одного стакана воды потребуется одна таблетка активированного угля. Через 15 минут воду надобно процедить. Впрочем такой метод не очистит воду от бактерий, помните об этом.
6. От грязи воду дозволено очистить с подмогой обыкновенной марли, которую сложите в несколько слоев, а между слоями насыпьте порошок активированного угля. Учтите, такая фильтрация не спасет от бактерий и химических соединений.
7. Избавить воду от пагубных веществ дозволено и с поддержкой кремния. Потребуется 2-3 ломтика кремния темно-каштанового цвета. Камни надобно скрупулезно промыть и высушить. Взболтайте ложкой воду в предварительно приготовленной чистой емкости по часовой стрелке – это очистит ее от отрицательной энергии и информации. Должен образоваться маленький, но достаточно энергичный водоворот. Сейчас положите кремний, накройте емкость марлей и поставьте в ясное место, но подальше от прямых ясных лучей. Через 2-3 дня дозволено пить теснее очищенную воду . Больше того, через неделю она будет владеть целебными свойствами.
8. Для чистки воды используйте индустриальные разработки, скажем, особые фильтры, устанавливающиеся экспертами прямо на водопроводную трубу. Либо воспользуйтесь фильтрами-кувшинами, в которых вода очищается в течение нескольких часов. Существуют и особые насадки, устанавливаемые на кран с водой, которые очищают проточную воду .
Обратите внимание!
Талая вода показана аллергикам, впрочем рекомендуется пить ее подсоленной, напротив необходимые соли будут вымываться из организма.
Обратите внимание!
С первого раза может и не получиться довести воду до сверхохлажденного состояния и придется поэкспериментировать с качеством чистоты воды и гладкости стенок емкости, в которую вы ее нальете.
Первым признаком зимы является плавающий на поверхности прудов и озер лед. Это может показаться тривиальным и не очень важным, но если бы вода вела себя аналогично практически всем другим жидкостям, никто бы не смог кататься на коньках на пруду, потому что лед опускался бы на дно сразу же после своего образования. Что еще хуже, Земля в этом случае, по-видимому, была бы безжизненной пустыней, так как большая часть воды лежала бы в виде льда на дне океанов, озер и рек.
Большинство жидкостей сжимаются при охлаждении, уменьшаясь в объеме и увеличивая свою плотность. Например, твердый свечной воск опускается на дно миски с более горячим расплавленным воском. Вода также сжимается, но только до тех пор, пока не достигнет 4°С (39°F). Ниже этой температуры вода начинает расширяться и ее плотность уменьшается. Поэтому лед легче воды, находящейся вблизи точки замерзания, и как результат, он плавает.
Как вода замерзает
- Вода в пруду, охлажденная до 4°С (39°F), становится плотнее и опускается на дно. Более теплая и поэтому более легкая вода поднимается к поверхности, охлаждается и также опускается вниз.
- Когда последняя порция воды охладится до 4°С (39°F), конвекция, под действием которой холодная вода опускается вниз, а более теплая вода поднимается вверх, прекращается. В этом случае вся вода имеет одинаковую температуру. Плотность воды также одинакова.
- Когда вода в поверхностном слое охладится ниже 4°С (39°F), она расширяется и становится менее плотной. Поскольку вода при 3°С (37°F) легче, чем при 4°С (s39°F), более холодная вода остается наверху.
- Поверхностный слой воды продолжает охлаждаться с дальнейшим уменьшением плотности. Наконец, при 0°С (32°F) поверхностный слой воды превращается в лед.
Температурное расширение и плотность воды
При температурах выше 4°С (39°F) вода при охлаждении сжимается, достигая своей наибольшей плотности при 4°С. Однако, если охлаждение продолжается и температура падает ниже 4°С, вода начинает расширяться и ее плотность уменьшается. Количественно плотность равна массе единицы объема вещества и обычно измеряется в г/см 3 .
Воск и лед замерзают по-разному
На поверхности кубика льда образуется выпуклость (левый рисунок), потому что вода в центре кубика замерзает последней и, расширяясь по мере замерзания, может только подниматься вверх. В противоположность этому, в верхней части кубика воска образуется углубление, потому что воск (средний рисунок) сжимается после затвердевания. Жидкости, сжимающиеся при замерзании равномерно (правый рисунок) формируют вогнутую поверхность.
Время года и температура воды в озере
Летом вода теплее у поверхности, чем в глубине. Зимой озеро может покрыться льдом, и вода в глубине станет теплее, чем на поверхности.
Вода является не только одним из самых необходимых, но и самых удивительных явлений на нашей планете.
Известно, что фактически все вещества, имеющие природное или искусственное происхождение способны находиться в разных агрегатных состояниях и менять их в зависимости от условий окружающей среды. И хотя ученые знают более десятка фазовых состояний, некоторые из которых можно получить только в пределах лаборатории, в природе чаще всего встречается только три подобных состояния: жидкое, твердое и газообразное. Вода может пребывать во всех трех этих состояниях, переходя из одного в другое в естественных условиях.
Вода, находящаяся в жидком состоянии имеет слабо связанные молекулы, которые пребывают в постоянном движении и пытаются сгруппироваться в структуру, но не могут сделать этого из-за тепла. В таком виде вода может принимать абсолютно любую форму, но не в состоянии самостоятельно ее удерживать. При нагревании молекулы начинают двигаться намного быстрее, они отдаляются друг от друга, а когда постепенно вода переходит в газообразное состояние, то есть превращается в водяной пар, связи между молекулами окончательно рвутся. При воздействии же на воду низких температур движение молекул сильно замедляется, молекулярные связи становятся очень прочными и молекулы, которым больше не мешает воздействие тепла, упорядочиваются в кристаллическую
структуру, имеющую шестигранную форму. Все мы видели подобные шестигранники, выпадающие на землю в виде снежинок. Процесс превращения воды в лед называется кристаллизацией или застыванием. В твердом состоянии вода надолго может сохранять любую принятую ею форму.
Процесс кристаллизации воды начинается при температуре 0 градусов по шкале Цельсия, имеющей 100 единиц. Данная измерительная система используется во многих странах Европы и в СНГ. В Америке же температуру измеряют при помощи шкалы Фаренгейта, которая обладает 180 делениями. По ней вода переходит из жидкого состояния в твердое при 32 градусах.
Однако вода не всегда замерзает при этих температурах, так очень чистую воду можно переохладить до температуры — 40 °С и она не замерзнет. Дело в том, что в очень чистой воде нет примесей, служащих основанием для построения кристаллической структуры. Примесями, к которым крепятся молекулы, могут выступать частички пыли, растворенные соли и т.д.
Особенностью воды является тот факт, что в то время как при замерзании другие вещества сжимаются, она, преобразовавшись в лед, напротив, расширяется. Происходит это потому что, когда вода переходит из жидкого состояния в твердое, расстояние между ее молекулами немного увеличивается. И поскольку лед имеет меньшую плотность, чем вода, он плавает на ее поверхности.
Говоря о замерзании воды, нельзя не упомянуть и тот интересный факт, что горячая вода застывает быстрее холодной, как бы парадоксально это не звучало. Данное явление было известно еще во времена Аристотеля, но ни знаменитому философу, ни его последователям так и не удалось разгадать эту тайну и о феномене забыли на долгие годы. Вновь о нем заговорили лишь в 1963 году, когда школьник из Танзании Эрасто Мпемба обратил внимание, что при приготовлении мороженого быстрее застывает лакомство сделанное из подогретого молока. Мальчик рассказал об этом своему учителю физики, но тот поднял его на смех. Лишь в 1969 году познакомившись с профессором физики Деннисом Осборном, юноша он смог найти подтверждение своей догадки, после совместно проведенных экспериментов. С тех пор выдвигалось много гипотез относительно этого феномена, например, что горячая вода замерзает быстрее за счет своего быстрого испарения, которое приводит к уменьшению объема воды и, как следствие, более быстрому застыванию. Но ни одна из них так и не смогла объяснить природу данного явления.
|
11.03.2015 21:11
|
Эта история началась более полувека назад, но не получила развязки и по сей день. А всё потому, что, как бы ни старались тысячи пытливых умов со всей планеты, им никак не удаётся найти единственно верное решение Мпембы.
В 1963 году неприметный африканский ученик по имени Эрасто Мпемба (Erasto Mpemba) подметил одну странность: тёплая смесь для мороженого застывает быстрее, чем охлаждённая.
Наблюдение казалось настолько неправдоподобным, что учителю физики оставалось лишь посмеяться над открытием незадачливого экспериментатора. Однако Эрасто был уверен в своей правоте и не побоялся снова стать посмешищем: чуть позже он поднял скользкий вопрос перед Денисом Осборном (Denis Osborne), профессором Университета Дар-эс-Салам, Танзания. Учёный не стал бросаться поспешными выводами и решил изучить проблему. После чего в 1969 году журнал Physics Education опубликовал материал, описывающий парадокс Мпембы.
В научных кругах тут же припомнили, что нечто похожее уже говорили величайшие умы былых времён. Например, ещё упоминал о жителях древнегреческого Понта, которые во время зимней рыбалки нагревали воду и мочили в ней тростник, чтобы тот быстрее затвердевал. Многие столетия спустя Фрэнсис Бэкон писал: «Слегка прохладная вода замерзает гораздо легче, чем совершенно холодная».
В общем, вопрос стар как мир, но это лишь подогревает интерес к разгадке. На протяжении нескольких последних десятилетий выдвигалось немало теорий, объясняющих эффект Мпембы. Наиболее вероятные из них были озвучены в 2013 году на торжественном мероприятии, проведённом Королевским химическим обществом Великобритании. Профессиональная ассоциация изучила 22 000 (!) мнений и выделила среди них лишь одно, принадлежащее Николе Бреговичу (Nikola Bregović).
Хорватский химик указал на важность процессов конвекции и переохлаждения жидкости при её замерзании.
Вот как эти явления описаны в «Википедии»:
- Холодная вода начинает замерзать сверху, замедляя тем самым процессы теплового излучения и конвекции, а значит, и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу.
- Переохлаждённая жидкость - жидкость, имеющая температуру ниже температуры кристаллизации при данном давлении. Переохлаждённая жидкость получается из обычной путём охлаждения при отсутствии центров кристаллизации.
Всемирное и чек на 1 000 фунтов стали хорошим вознаграждением. К слову, победителя приветствовали Эрасто Мпемба и Денис Осборн.
scienceblogs.comКакой должна быть температура воды перед заморозкой
На этот вопрос однозначного ответа всё же нет. Королевское химическое общество хоть и определилось, но не прекратило споры окончательно. До сих пор выдвигаются новые гипотезы и звучат опровержения.
Хотя есть небольшая зацепка: научно-популярный журнал New Scientist провёл исследования и пришёл к выводу, что наилучшие условия для повторения эффекта Мпембы - две ёмкости воды с температурой 35 и 5 °C.
Таким образом, если до вечеринки осталось совсем немного времени, залейте в воду, температура которой сравнима с комнатной температурой жарким летом. Колодезную или прохладную водопроводную воду лучше не использовать.
Вода - архиважное вещество для любого живого существа и для всей планеты в целом. Исключительно благодаря наличию воды на нашей планете когда-то смогла зародиться жизнь и исключительно благодаря физическим и химическим свойствам воды жизнь получила возможность развиваться и распространяться. Но задумывались ли вы когда-нибудь о этих самых свойствах, задавали ли себе вопрос: "Почему вода так просто меняет свои физические состояния и что позволяет ей это делать?"
Вода - неорганическое соединение бинарного типа, т.е. образованное атомами двух разных химических элементов. В состав одной молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода.
На Земле, благодаря нормальным температуре и давлению, подавляющее большинство воды находится в жидком состоянии - около 98%, еще 1,7% приходится на ледники и приблизительно 0,001% содержится в атмосфере в газообразном состоянии. Существование сразу трех агрегатных форм в относительно узких температурных рамках (имеются ввиду климатические условия Земли) обусловлено особыми физическим строением молекул воды и связями между ними.
Переходы воды из одного агрегатного состояния в другое обусловлены ее физическими свойствами, в частности особенностями молекулярных связей и сменой их свойств под воздействием определенных условий окружающей среды.
При температуре от 1 до 99 градусов Цельсия молекулы воды находятся в постоянном движении, обусловленном тепловой энергией. При этом каждая молекула воды связана одновременно с четырьмя другими молекулами, эта связь постоянно стремиться к образованию определенной упорядоченной структуры, но тепловое движение этому препятствует. Всю эту сложную научную "билиберду" можно объяснить немного проще: все молекулы воды связаны между собой, но их движение относительно друг друга не дает им принять какую-то определенную структуру. Это легко можно проследить на примере, налив воды в стакан - вода моментально примет форму стакана, но сама по себе удержать эту форму не может.
Приблизительно так выглядят молекулы воды в жидком состоянии. Каждая молекула соединена с четырьмя другими, и все они находятся в постоянном движении.
При температуре 0 °С энергия молекулярных связей начинает преобладать над энергией теплового движения. В результате термическая энергия больше не препятствует образованию строго упорядоченной структуры. Расстояние между молекулами увеличивается, плотность воды, наоборот, снижается и образуется так называемая , или попросту лед . Именно благодаря образованию упорядоченной и стабильной структуры лед может держать форму.
Кристаллическая решетка воды. Красные шарики - атомы кислорода, серые - атомы водорода. Серые пунктирные линии - водородные связи.
При температуре 0 °С энергия молекулярных связей преобладает над энергией теплового движения, - формированию упорядоченной структуры больше ничего не мешает и образуется так называемая кристаллическая структура воды , или попросту лед.
При температуре 100 °С происходит разрыв молекулярных связей, в следствии чего молекулы отделяются друг от друга и вода переходит в фазу пара (газообразного состояния). Для разрыва связей необходимо большое количество энергии, т.е. тепла.
В качестве обобщения, можно сказать, что переходы воды из одного агрегатного состояния в другое обусловлены ее физическими свойствами, в частности особенностями молекулярных связей и сменой их свойств под воздействием определенных условий окружающей среды.
Несколько интересных фактов о фазовых состояниях воды:
Задумывались ли Вы когда-нибудь, почему вода замерзает при температуре именно 0 °С и переходит в парообразное состояние при 100 °С? Дело в том, что на основе этих значений и была построена шкала измерения температуры "по Цельсию" шведским ученым Андерсом Цельсием.
Значения 0 и 100 °С для замерзания и кипения воды соответственно справедливы только для стандартного давления (1 атмосфера или 10 Паскалей). При повышении давления температура кипения воды и плавления льда растет. Например при давлении в 6 атмосфер вода начнет кипеть только при 158 градусах Цельсия.
Помимо жидкого, газообразного и твердого состояния вода может существовать и в других фазах: перегретая жидкость, пересыщенный пар и переохлажденная жидкость.
Вода может одновременно находиться в трех агрегатных фазах при строго определенных значениях давления и температуры. Это состояние носит название "Тройная точка воды " и наблюдается при 0,01 °С и 611,657 Па.
Вконтакте
- 19307 просмотров