Почему вода, замерзая, увеличивается в объёме? Свойства замерзание воды

Почему вода замерзает — Pochemu24.ru

Вода – удивительное чудо природы. Она необходима для всего живого на земле. Именно в воде, как утверждают ученые, зародилась жизнь. Удивительно, что вода способна пребывать в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. При этом она может переходить из одного состояния в другое. Подавляющая часть воды на планете имеет состояние жидкости. Твердое состояние воды – лед.

Почему вода замерзает на холоде

На свойство воды переходить в различные состояния влияет ее состав. Молекулы воды слабо связаны между собой; они всегда движутся и группируются, но при этом не могут образовать определенную структуру. Вода принимает форму того сосуда, в который ее помещают, но самостоятельно она не может удерживать какую-то определенную модель. Например, нальем воду в кастрюлю, и жидкость примет ее форму, но вне посуды удержать не сможет.

При нагревании молекулы воды начинают перемещаться по отношению друг к другу еще быстрее и хаотичнее, теряя связь между собой в большей мере. При этом вода становится паром.

При влиянии на воду низких температур движение молекул затормаживается, связь между ними укрепляется, и тогда они могут построить структуру – кристаллы шестигранной формы. Состояние преобразования влаги в лед называется кристаллизацией, затвердеванием. В таком крепком состоянии вода может долгое время сохранять различную приобретенную ею форму. Замерзать вода начинает при температуре 0 градусов по Цельсию. Таким образом, переход воды из жидкого состояния в твердое, в лед, обусловлен физическими свойствами воды, ее составом.

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

Говоря о «превращении» воды в лед, наблюдаются любопытные явления. Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная, как бы маловероятно сия данность не выглядела. Об этом факте было известно давно, но долгое время не удавалось раскрыть тайну загадочного свойства воды. Лишь в двадцатом веке ученые всего мира попытались объяснить причину более быстрого замерзания горячей воды по сравнению с холодной.

В 1963 году мальчик по имени Мпемба из Танзании заметил, когда готовил мороженое, что вкусный деликатес застывает быстрее, если сделан из теплого, а не холодного молока. Над ним начали насмехаться, когда он поделился своими наблюдениями с учителем и друзьями. Лишь один человек – профессор Деннис Осборн, с которым Мпемба познакомился уже взрослым, обратил внимание на этот факт. Выдвигалось много гипотез по поводу быстрого замерзания горячей воды, нежели холодной, но все они остались предположениями. «Странное» поведение воды называют « Эффект Мпембы». Исследования проводятся до сих пор. Ученые многих стран пытаются доказать « Эффект Мпембы», но пока что безрезультатно. Многие исследователи считают этот факт, не заслуживающим внимания, так как мороженое имеет другие свойства в отличие от жесткой воды. Физики из Сингапура в 2013 году теоретически доказали загадку эффекта Мпембы, а подтверждений лабораторных исследований непонятного явления не существует до сих пор.

Вода замерзает сверху, а не снизу

Почти всем известно, что на водоемах при низких температурах сначала образуется тонкая ледяная корочка, которая становится толще и крепче при усилении морозов. И если бы не это удивительное свойство воды, то вряд ли, кто-нибудь смог бы покататься на коньках, так как лед просто опускался бы на дно водоема. Вода, как и большая часть аналогичных веществ, при охлаждении сжимается и уменьшается в объеме, но до температуры не ниже 3 градусов по Цельсию. При более низких температурах вода, наоборот, расширяется, увеличивается ее плотность. Лед легче воды, и это удерживает его сверху.

Почему дистиллированная вода не замерзает

Дистиллированную воду называют чистой, она « освобождена» от всяких примесей, кислорода. Примеси являются теми фрагментами, к которым крепятся молекулы воды. При переходе из жидкого состояния в лед, примеси, присутствующие в воде, сжимаются, Дистиллированная вода из-за отсутствия других веществ расширяется, дистанция между молекулами увеличивается. Образовавшийся лед будет плавать на поверхности, так как легче воды. И все же дистиллированная вода может замерзать, но температура ее замерзания гораздо ниже, чем обычной воды. При этом было замечено, что стоит ударить, например, по бутылке с дистиллированной водой или встряхнуть, и вода тут же начнет замерзать. Объясняется это сцеплением молекул при ударе.

Температура замерзания минеральной воды

Минеральная вода насыщена солями, химическими веществами, полезными для человека. Температура замерзания минеральной воды ниже, чем у обычной. При ударе по сосуду с водой или встряхивании процесс замерзания ускорится так же, как и в случае с дистиллированной водой. Молекулы воды будут сцепляться друг с другом и структурироваться в кристаллы, соответственно, вода будет замерзать.

Замерзает ли соленая вода

Есть люди, считающие, что соленая вода не замерзает. Это утверждение не совсем верно. Соленая вода тоже имеет свойство замерзать, но температура ее замерзания значительно ниже нулевой отметки. Объяснение этому заключается в молекулярном составе воды. Соль, а точнее, ее маленькие кристаллы не позволяют молекулам воды соединиться. Замерзание соленой воды зависит от концентрации соли, содержащейся в ней. Чем больше соли в воде, тем ниже температура замерзания. Почему же антарктические льды и айсберги являются запасами пресной воды? По версии ученых, это фрагменты материка, отколовшиеся миллионы лет тому назад. Их образованию способствовало не то место, где они находятся.

Морская вода тоже замерзает при очень низких температурах. Кристаллы льда, образовавшиеся на поверхности воды, выталкивают кристаллы соли, поэтому, чем глубже, соляной раствор становится насыщеннее. Если взять лед с водной поверхности моря и растопить его, то растаявшая вода будет почти пресной.

Замерзает ли крещенская вода

Крещенскую воду называют «святой». Бытует мнение, что в Крещенскую ночь и в дальнейшие три дня вода во всех водоемах становится «святой», обладающей магическими свойствами исцеления. Она действительно может храниться долгое время, не изменяя своих вкусовых качеств, но замерзает. В этом может убедиться каждый желающий. Поместите на мороз 2 бутылочки, заполненные простой водой, и набранной в Крещенскую ночь. Вода одинаково замерзнет в обеих бутылках.

Замерзает ли вода в колодце

Люди предпочитают пить воду из колодца, считая ее более полезной и пригодной для организма. Замерзает ли вода в колодце зимой? Ответ на этот вопрос очевиден. Если колодец достаточно глубокий, уровень воды не поднимается выше точки промерзания земли, соответственно, что вода в колодце не замерзнет. Если колодец мелкий, то верхний слой воды может покрыться ледяной коркой или значительным пластом льда.

Вода – поразительное вещество, способное переходить из одного состояния в другое, благодаря своему химическому составу. Температура замерзания воды различна. Вода – единственное, вероятно, исключительное вещество, способное расширяться при низких температурах.

Замороженная вода

О значении и пользе воды для жизни известно всем. Оказывается, что оттаявшая после замерзания вода обладает целебными свойствами на организм человека. Она меняет свою структуру после процессов замораживания и оттаивания. Долголетию горцев многие приписывают употребление ими талой воды из источников, протекающих в горах.

pochemu24.ru

Почему вода, замерзая, увеличивается в объёме?

Это - вообще уникальное свойство молекулы воды Н2О : замерзая и кристаллизуясь, атомы водорода и кислорода образуют кристаллическую решетку с расстояниями между собой более дальним, чем в quot;плотно упакованнойquot; смеси молекул воды.

Молекулы воды:

Молекулы льда:

В результате объем одной и той же массы льда - увеличивается примерно на 9 % по сравнению с той же массой воды, соответственно - плотность льда - ниже..

И , благодаря этому уникальному свойству воды, кстати - на Земле существет жизнь: более легкий лед, образовываясь зимой в реках, озерах, морях, океанах - всплывает вверх, создавая панцирь и не давая воде снизу замерзнуть.

В противном случае более тяжелый лед - оказывался бы на дне водоемов, и постепенно вся вода на Земле - источник биологической жизни - просто бы вымерзла, не успевая расстаять за лето на дне Мирового Океана, подробно об этом можно прочитать тут.

Вода - одна из немногих жидкостей, которая увеличивается в размере после замерзания. Из-за этого свойства во многих породах в природе появляются трещины после заморозки воды.

А все из-за того, что кристаллическая решетка льда заменяет больше места, чем обычная молекула воды.

Слава Богу за воду! Господь все дивно сотворил!

Это все интересно, только ошибка человека заключается в том что он всюду пытается в лесть с топором. А ответ может заключаться в элементарном. Будь моя воля я бы вообще убрал h3O из таблицы Менделеева или сделал приписку живая. И вот почему: как всем известно вода состоит из двух компонентов (кислорода и водорода) и находясь в любом состоянии будь то жидкое, газообразное или кристаллическое подвержена постоянному синтезу,элементарный круговорот воды в природе знающий любому школьнику. А теперь разберем ошибку, точнее дополним ответ что происходит при замерзании воды, да вода приобретает кристаллическую форму вытесняя кислород что можно увидеть при образовании пустот в виде пузыриков на пример, именно они создают мнимый увеличенный объем так как плотно закрытая бутылка не дает оттоку кислорода. Так же как и при нагретой жидкости бутылку разорвет. Мы живем в постоянном изменении температуры иными словами климате а это значит что можно предположить что вода не имеет постоянного свойства и даже при не значительных перепадах температуры вода регенерирует в ту или иную форму. А все приведенные опыты будь то нагревание или замерзание лишь ускоряют его. Если принять такое отверждение как данность не удивлюсь что именно вода основной ключ к бессмертию или по крайней мере к долголетию так как человек также большую часть состоит из воды. Это лично мое мнение.

Дело в том, что замерзая, вода кристаллизуется. И если в жидком состоянии молекулы воды расположены более тесно, плотно, то в замерзшем состоянии атомы кислорода и водорода располагаются по углам кристаллов, между которыми, углами, имеется определенное расстояние. Таким образом, отдельно взятое кол-во воды становится менее плотным и увеличивается в объеме.

Правильно мыслишь super4el. Одно только это уже приводит в сомнение что при замерзании частицы увеличиваются в объеме. Люди не смогли бы выживать в минусовую температуру так как простите за выражение их бы разрывало согласно такому утверждению уже при -20. попробуйте заморозить жидкость не содержащую кислорода.

Есть еще одно объяснение этому расширению воды, имеющее право на существование. Речь идет о так называемых Ван-дер-ваальсовских силах. Силах межмолекулярного и межатомного взаимодействия. При температуре + 4 градуса по Цельсию в нормальных условиях вода имеет уравновешенное оптимальное состояние межмолекулярных связей и поворотов диполей.

При понижении температуры колебания молекул уменьшаются. Здесь важно пояснить, что молекулы постоянно находятся в состоянии колебания, относительно свое оси (суммарной оси диполя). При этом диполями создается сверхмалое магнитное поле (как капсула). Благодаря этому полю диполи в воде не входят в непосредственный контакт друг с другом, но могут под действием сверхмалых сил притяжения при определенных условиях собираться в кластеры или структуры. Эти колебания молекул создают микро-ЭДС и при определенных условиях простая вода может быть источником энергии. Итак, при снижении температуры колебания молекул снижаются, и магнитные поля ослабевают до такой степени, что возможен вход диполей один в другой (зацеп). Но при сближении атомов диполя увеличиваются силы отталкивания (Ван-дер-ваальса). И диполи поворачиваются друг к другу совсем не так. Получается как колючий ежик) с водородными рогами и наружу и внутрь. В зависимости какие изотопы водорода и кислорода, и какие у них атомные спины. Структура воды меняется, и внешне и визуально видно РАСШИРЕНИЕ объема воды. При этом атомарные силы так велики, что могут при ЭНТРОПИЙНОМ сжатии, разорвать кристаллические связи других веществ.

Но не вся вода может расширяться при замерзании. Исследователями Санкт-Петербурга создана вода, которая не расширяется при замерзании. Температура е замерзания 10-12 градусов ниже нуля. Вода сохраняет свойства питьевой воды, одновременно обладает многими отличительными физическими свойствами от обычной. Обладая многими положительными свойствами для физиологии человека, она (вода) может быть также использована во многих существующих технических и иных направлениях, а также в новых технологиях. Мир вокруг нас загадочен. Надо только по иному на него взглянуть.

При замерзании происходит расширение на 10 % объема, занимаемой водой.

Такого расширения достаточно для разрыва труб и других емкостей содержащих воду.

До 4 градусов при нормальном давлении вода ведет себя как и все вещества - сжимается и достигает максимальной плотности.

Ниже 4 градусов у воды начинается перестройка молекулярной структуры. Новый вид связи имеет менее плотную структуру. В таком состоянии вода замерзает.

Молекулы воды при ее замерзании замедляют свое движение, но до температуры 4 градуса, когда вода имеет наибольшую плотность. А с 4 по 0 градусов происходит перестройка водородно-кислородных связей, вода меняет свою структуру, этот новый вид молекулярной связи образует менее плотную упаковку молекул, отчего объем воды увеличивается на 9%. То есть атомы кислорода и водорода начинают отстоять друг от друга дальше, грубо говоря, не так тесно прижимаются друг к другу.

Это уникальное свойство именно воды, хотя есть еще некоторые вещества с отрицательным коэффициентом объемного расширения, например фторид скандия, но он в отличии от воды не является столь широко распространенным в природе и не столь необходим для поддержания жизни. А уникальное свойство воды превращаясь в лед терять плотность, помогло выжить многочисленным водным организмам, ведь благодаря этому водоемы не промерзают до дна, а температура глубинных слоев воды остается выше нуля. То есть, физики объясняют этот процесс особенностями кристаллического строения льда, но не слишком ли замечательное исключение для вещества, без которого невозможна была бы жизнь? Может есть некий высший смысл в таком поведении обычной воды.

Вода после замерзания увеличивается в объеме потому что образуются молекулы кристаллической сетки которые связываясь между собой на больших расстояниях и таким образом увеличиваются в размерах, причиной тому реакция молекулы воды Н2О, благодаря такой реакции лед и выглядит больше воды.

не буду приводить кучу разных физических формул и вычислений, скажу - это зависит от плотности, как бы странно не звучало, но у льда плотность меньше чем у воды.

info-4all.ru

11. Почему вода расширяется при замерзании. Химия

11. Почему вода расширяется при замерзании

Замерзание молекулы воды означает, что она теряет с поверхности образующих ее химических элементов накопленные фотоны солнечного происхождения. Больше всего этих фотонов накапливается на поверхности водорода, так как поверхностные слои водорода содержат большой процент фотонов Инь (поглощающих эфир). Оголение водорода ведет к тому, что молекулы воды начинают разворачиваться друг относительно друга. Оголенный водород соседних молекул начинает притягиваться друг к другу. В жидком состоянии воды водород был «прикрыт» свободными частицами. Они экранировали фотоны Инь в его составе, и уменьшали таким путем проявление вовне Полей Притяжения этих фотонов. Среди солнечных частиц (испускаемых Солнцем) преобладают частицы Ян (испускающие эфир). Из-за этого экранирования притяжение со стороны водорода воды в жидком состоянии не столь сильное.

Когда вода замерзает и молекулы «разворачиваются» друг к другу «водородными частями», «кислородные концы» тоже поворачиваются друг к другу. В жидком состоянии молекулы соединены так – «водород-кислород-водород-кислород». А в твердом так: «кислород-кислород-водород-водород-кислород-кислород-водород-водород».

Точнее говоря, в твердом состоянии соединение идет за счет водородных связей. А элементы кислорода просто вынуждены поворачиваться друг к другу.

Так как элементы кислорода не содержат в составе поверхностных слоев столько фотонов Инь, сколько водород, то процесс замерзания – потери свободных фотонов – существенно не сказывается на особенностях Силового Поля элементов. Как было значительное по величине Поле Отталкивания, так оно и остается. Поэтому, когда молекулы воды разворачиваются друг к другу кислородом, элементы кислорода оказывают друг на друга трансформирующее влияние. Напомним, что трансформация – это нагрев, повышение температуры. Элементы испускают в сторону друг друга эфир (благодаря частицам Ян), и. тем самым, нагревают (трансформируют). Эфир, испускаемый каждым из элементов в сторону другого, мешает тому испускать эфир. Из-за этого противодействия и происходит трансформация качества частиц в составе элементов. А нагрев, как известно, всегда сопровождается расширением вещества. Вот потому то вода, замерзая, расширяется. Но не намного. Не так, как она будет расширяться, если начать ее кипятить.

Пройдена точка замерзания, молекулы развернулись, и кислород трансформировался (нагрелся) в составе молекул. Но этот нагрев точечный, очень слабый. Это не нагрев, например, за счет сгорания топлива или пропусканием электрического тока, когда накапливается огромное число свободных частиц с Полями Отталкивания (Ян).

В дальнейшем, если охлаждение воды продолжится, больше расширения не произойдет.

Таким образом, мы разобрали причины расширения воды при охлаждении.

Настоятельно советуем вам прочесть статьи, посвященные вопросам трансформации качества частиц – в Части 2, посвященной механике частиц. Иначе основная причина расширения воды, да и вещества при нагревании так и останется непонятой вами.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

esoterics.wikireading.ru

Презентация исследовательской работы "Замерзание воды"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «Средняя общеобразовательная школа № 39 имени Георгия Александровича Чернова» г. Воркуты

Исследовательская работа

«Вода – самое удивительное вещество на Земле»

Выполнили: Балюк Павел, ученик 3-В класса

Михалева Анастасия, ученица 3-В класса

Эткеев Иван, ученик 3-В класса

Руководитель: Ежова Елена Петровна,

учитель начальных классов

Понять воду – значит понять вселенную, все чудеса природы и саму жизнь.

Масару Эмото

Вода — самое удивительное вещество на Земле. Без нее не может существовать ни один живой организм. Ни какие биологические, химические реакции, и технологические процессы не могут протекать без воды. Нам захотелось понять, почему вода - самое удивительное вещество, в чем ее уникальность, поэтому мы решили исследовать ее.

Актуальность темы

Вода - колыбель жизни. Без воды жизнь на планете Земля не смогла бы даже появиться. Не будь ее, не было бы ни растений, ни животных. Не было бы и нас. Вода используется везде – в сельском хозяйстве, в промышленности, в быту. Земля давно бы остыла и превратилась в безжизненный кусок камня, если бы не вода.

Цель и задачи работы

Цель: Исследовать воду и изучить ее уникальное свойство замерзания воды.

Задачи: 1. Собрать сведений о воде.

2. Провести опыты с водой.

3. Обобщить полученную информацию.

4. Сделать выводы о проведенной работе .

Гипотеза

Замерзание воды в различных условиях одинаково.

Слово «вода» произошло еще с незапамятных времен и с того времени водой называют любую «живую» влагу, которая так необходима для жизни людей, животных и окружающей нас природы. Точного ответа, почему воду назвали водой нет. У каждого народа вода имеет свое название, которое определяет ее значение для окружающих.

Вода – самое простое и привычное вещество на планете. Но в то же время она таит в себе множество загадок.

Ее до сих пор продолжают исследовать ученые, находя все больше интересных данных о ней.

Вода - одно из самых важных для человека веществ. Она существует повсюду: в океанах и морях, реках и озёрах, под землёй и над землёй, в почве. Много воды содержится в атмосфере - это облака, туман, пар, дождь, снег.

Вода занимает три четверти поверхности нашей планеты. Да и сами мы - водные существа, потому что примерно на 70% состоим из воды.

Вода играет огромную роль в нашей жизни, она постоянная наша спутница. Значение воды очень трудно переоценить.

Вода - это сама жизнь.

Вода - единственное вещество, встречающееся в огромных количествах в естественных условиях во всех трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном (вода, лед и водяной пар).

На Земле нет ничего подобного воде. Создается впечатление, что вода - уникальная сущность, созданная Творцом специально для физического мира.

Вода удивительна своими самыми обычными свойствами. И эти свойства мы сейчас рассмотрим и продемонстрируем некоторые наиболее интересные опыты.

Исследование: Изучение замерзания воды в различных условиях. Для данного исследования нам понадобится: 3 бутылки негазованой воды «Кубай» объемом 0,5 литра.

Затем были наклеены номера (1, 2, 3) на бутылки, чтобы не перепутать где какая бутылка замерзала.

Исследование начато в 11:30 часов 19 ноября 2017 года. По данным сайта www.gismeteo.ru в Воркуте было – 6 градусов по Цельсию. По теории вода при такой температуре должна замерзнуть.

Бутылка под № 1 была поставлена в морозилку. В морозильной камере примерно – 20 градусов по Цельсию. Бутылка под № 2 оставлена на улице на открытом воздухе. Бутылку под № 3 закопала в снег на улице.

Наблюдая за замерзанием воды в различных условиях нами было замечено, что вода в бутылке под № 1 замерзала гораздо быстрее остальных. Так например, наблюдая за водой 19 ноября 2017 года в 12:30 мы увидели, что вода в бутылке № 1 немного покрылась льдом, а в бутылках под № 2, 3 льда не обнаружено.

Наблюдая за водой в 17:10 замечено, что вода в бутылке № 1 практически полностью замерзла, в бутылке № 2 вода замерзла на половину, в бутылке №3 – немного покрылась ледяной корочкой.

Собрав все бутылки на следующий день в 08:00 замечено, что все бутылки с водой замерзли. Состояние льда в каждой было разным. В бутылке № 1 лед был сосем не прозрачный, в бутылке № 2 лед был немного мутным, а в бутылке № 3 прозрачный.

Вывод: Таким образом, возвращаясь к гипотезе, она не нашла своего подтверждения. Вода при различных условиях замерзает не одинаково, скорость замерзания воды при различных температурах разная. Также выяснилось, что вода замерзает в снегу медленнее, чем на открытом воздухе, а это значит, что снег в нашем случае сохранял, как одеяло, какое-то время тепло для воды. Чем выше температура, тем быстрее происходит процесс замерзания воды. А также чем быстрее вода замерзает, тем мутнее получатся из нее лед.

ИНТЕРСНЫЕ ФАКТЫ О ВОДЕ

Самая чистая вода в Финляндии. По данным ЮНЕСКО, самая чистая вода находится в Финляндии. Всего в исследовании свежей природной воды принимало участие 122 страны. При этом 1 млрд. людей по всему миру вообще не имеет доступа к безопасной воде.

Лед быстрее получить из горячей воды . Какая вода быстрее превратится в лед: горячая или холодная? Если рассуждать логически, то, конечно, холодная. Ведь горячей нужно сначала остыть, а потом уже замерзнуть, а вот холодной остывать не нужно. Однако опыты показывают, что в лед быстрее превращается именно горячая вода. Точного ответа на вопрос, почему все-таки горячая вода замерзает быстрее холодной, до сих пор не существует. Возможно, дело в разнице в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо причина в воздействии разжиженных газов на горячую и холодную воду.

Вода – переносчик болезней. Вода не только дарит жизнь, но может и отнимать ее. 85% всех заболеваний в мире передается с помощью воды. Ежегодно 25 млн. человек умирает от этих заболеваний.

Больше всего пресной воды – в ледниках. Где больше всего воды? Ответ кажется очевидным: в Мировом океане. Однако на самом деле, в мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше, чем в Мировом океане. При этом почти вся имеющаяся на планете масса воды не пригодна для питья. Мы можем пить только 3% воды – именно столько у нас запасов пресной воды. Но даже большая часть этих 3% недоступна, так как содержится в ледниках.

35 тонн воды за жизнь - Без воды человек может прожить очень не долго. Потребность в воде стоит на втором месте после кислорода. Без еды человек может прожить около шести недель, а без воды – пять-семь суток. За всю свою жизнь человек выпивает примерно 35 т воды.

Есть вода, которая горит. Существует и опасная вода. Так, например, в Азербайджане есть вода, в которой много метана, поэтому она может загореться, если поднести к ней спичку. А в Сицилии в одном из озер есть подводные источники кислоты, которые отравляют всю воду в этом водоеме.

Спасибо за внимание.

Литература и источники: http://infourok.ru/ http://fishki.net/1256802-15-interesnyh-faktov-o-vode.html http://fb.ru/article/128548/interesnyie-faktyi-o-vode-dlya-vzroslyih-i-detey http://priroda.inc.ru/pitanie/pitanie9.html

multiurok.ru