Содержание
«Почему вода жидкая?» — Яндекс Кью
Популярное
Сообщества
ВодаГидрология
Анонимный вопрос
·
5,9 K
ОтветитьУточнить
Университет Детей
1,0 K
Университет детей рассказывает об окружающем мире доступным научным языком. · 13 авг 2018 · udetey.ru
Сначала надо выяснить, что значит “жидкая”.
“Жидкий” — это состояние вещества, его ещё называют агрегатным. Жидкое вещество находится в состоянии, промежуточном между твёрдым и газообразным. Когда вещество жидкое, у него постоянный объём, но отсутствует постоянная форма (в твёрдом состоянии и объём, и форма постоянны, а в газообразном не постоянно ни то, ни другое).
Вода сразу приходит на ум, когда мы произносим слово “жидкость”, но мы прекрасно знаем, что вода может быть твёрдой (в виде льда) и газообразной (в виде пара).
Когда вода тает, учёные говорят, что она переходит из твёрдого агрегатного состояния в жидкое. Мы знаем, что лед тает, когда становится теплее. Действительно, переход из одного агрегатного состояния в другое совершается под действием температуры. Для воды температура перехода из твёрдого состояния в жидкое (температура плавления) – это 0⁰С. Когда температура ниже нуля, вода существует в виде льда, когда выше – вода жидкая. Если температура достигнет +100⁰С , вода закипит и станет испаряться, то есть превратится в пар (иными словами, перейдёт в газообразное агрегатное состояние).
Как вода переходит из одного состояния в другое?
Всё дело в молекулах и их движении. Каждая молекула воды состоит из атомов (двух атомов водорода и одного атома кислорода). Ученые-химики договорились обозначать водород латинской буквой Н, а кислород – буквой О. Химическую формулу воды они записывают, соответственно, как Н2О.
Когда температура низкая, молекулы Н2О малоподвижны и организованы в строгом порядке, они находятся на равных расстояниях друг от друга, между ними существуют прочные связи и они не могут перемещаться, а только немного колеблются.
Поэтому вода в твердом состоянии (то есть, лед) имеет определенную форму.
Но с повышением температуры до определенного уровня (до температуры плавления) подвижность молекул увеличивается, порядок нарушается. Молекулы в жидкости все так же связаны между собой, но не столь строго, как в твердом веществе, и они могут иногда перепрыгивать с места на место. Этим объясняются текучие свойства жидкости. На поверхности жидкости движущиеся молекулы иногда могут отрываться от неё., образуя пар. Этот процесс называется испарением, и он идёт тем быстрее, чем выше температура жидкости. Когда же температура достигнет точки кипения, связи между большинством молекул разорвутся, и уже не только единичные молекулы с поверхности, но постепенно вся жидкость перейдет в газообразное состояние.
Это может показаться удивительным, но плавиться и испаряться может не только вода, но и любое другое вещество. Только температура плавления и кипения у разных веществ разная. Например, при обычной температуре железо всегда твердое.
Чтобы оно расплавилось (превратилось из твердого в жидкое), его нужно нагреть до температуры выше 1500 градусов. На заводах для этого устанавливают специальные огромные печи, которые очень долго разогревают, а потом никогда не тушат, чтобы температура в них не падала. Ну а чтобы железо стало из жидкого газообразным, понадобится почти 3000⁰С! Но при остывании до обычной температуры железо опять станет твердым.
Другой пример — кислород. В обычных условиях это газ, которым насыщен воздух. Но если температуру понизить до -183⁰, кислород станет жидким. А при температуре -219⁰ кислород станет твердым. Хорошо, что таких температур в обычных условиях на Земле не бывает, и кислород остается газом — ведь он так нужен всем живым существам для дыхания.
Наталья
8 июля 2019
Наши дети большие тексты не читают. Надо объяснять кратко и понятно.
Комментировать ответ…Комментировать…
Вы знаете ответ на этот вопрос?
Поделитесь своим опытом и знаниями
Войти и ответить на вопрос
у воды есть два жидких состояния
21 ноября 2020
13:39
Анатолий Глянцев
Физики получили удивительное состояние воды.
Иллюстрация Pixabay
Привычная вода таит ещё много загадок.
Иллюстрация CC0 Public Domain.
Физики подтвердили, что вода может существовать в виде двух разных жидкостей. Они могут находиться рядом, не смешиваясь.
Вода может существовать в виде двух разных жидкостей, которые при определённых условиях даже не смешиваются друг с другом. Такой удивительный результат получили физики, проведя тончайшие эксперименты.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science.
Каждому из нас со школьной скамьи известно, что вещество может находиться в трёх состояниях: твёрдом (как лёд), жидком (как вода при комнатной температуре) или газообразном (как водяной пар).
Но не всё так просто. У одного и того же вещества бывает много твёрдых состояний. Они отличаются тем, как атомы расположены друг относительно друга. А уж отсюда могут проистекать различия в самых разных свойствах: плотности, прочности, прозрачности и… рыночной стоимости. Например, графит и алмаз – два разных твёрдых состояния углерода, а между тем их очень трудно спутать, и ещё труднее превратить первое во второе.
У воды тоже есть несколько твёрдых состояний. Этих разновидностей льда больше десятка. Но лишь одна модификация образуется на поверхности Земли естественным образом. Остальные получаются либо в лаборатории, либо в экзотических уголках вроде земных недр.
Но несколько десятилетий назад теоретики выдвинули гипотезу, что и жидких состояний у этого привычного нам вещества больше одного.
«Гипотеза, что вода может существовать в двух различных жидких состояниях, была предложена примерно 30 лет назад на основе результатов компьютерного моделирования», – рассказывает соавтор статьи Николас Джовамбаттиста (Nicolas Giovambattista) из Городского университета Нью-Йорка.
Специалисты рассчитали, что «вторая вода» возникает при температуре около -70 °C и давлении в тысячи атмосфер. Она на 20% плотнее обычной воды из-за того, что молекулы располагаются теснее друг к другу. Поэтому эти две жидкости могут образовывать слои, не смешиваясь, как вода и масло.
Привычная вода таит ещё много загадок.
Иллюстрация CC0 Public Domain.
Однако проверить это предположение в эксперименте оказалось чрезвычайно сложно. Ведь в описанных условиях вода (как обычная, так и «аномальная») за доли секунды превращается в лёд. До недавнего времени физики просто не успевали обнаружить это неуловимое жидкое состояние до того, как оно перейдёт в твёрдое.
Авторы новой работы взяли этот барьер, применив два фемтосекундных лазера. Один из них, инфракрасный, они использовали для моментального нагрева льда и превращения его в жидкую воду. Другой, рентгеновский, зондировал образец, чтобы учёные могли узнать, в каком состоянии тот находится.
Исследователи зафиксировали появление своеобразных пузырей жидкости, содержащих «вторую» воду. Они существовали недолго: от 20 наносекунд до 3 микросекунд. При этом уже через несколько микросекунд вещество превращалось в лёд.
Итак, экспериментаторы блестяще подтвердили теоретический прогноз тридцатилетней давности. Кому и чем может быть полезно это достижение?
Отметим, что вода вообще очень необычное вещество с точки зрения физики и химии. Например, вода – поразительно хороший растворитель. И это её свойство лежит в основе физиологии всех живых существ. Напомним, что и человек на 60–70% состоит из воды и в каком-то смысле является большой вертикальной лужей.
У воды есть и ещё одно необычное качество. Почти все вещества в твёрдом состоянии плотнее, чем в жидком, а вода – наоборот. Поэтому лёд плавает в воде, и это большая удача для жителей водоёмов. Если бы лёд тонул, холодной зимой все реки и озёра промерзали бы до дна. Более того, в полярных широтах не образовывались бы плавучие морские льды – важнейший фактор климата.
Вся жизнь на Земле выглядела бы иначе, не будь у привычной нам жидкости такого удивительного свойства.
Изучая свойства воды, учёные проникают в основы множества самых важных процессов, от биохимических до климатических.
Конечно, в человеческом организме или полярных шапках не встретить «воду II», только что открытую экспериментаторами. Ведь для её существования (и то мимолётного) требуются давления в тысячи атмосфер. Но этот феномен возникает благодаря неким свойствам воды, которые могут проявляться и в менее экзотических условиях, а значит, влиять на нашу жизнь.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о том, как физики охладили жидкую воду до рекордной температуры. Писали мы и о том, как воду заморозили при температуре кипения.
наука
физика
вода
новости
Почему вода жидкая при комнатной температуре?
Ответить
Проверено
167,1 тыс.+ просмотров
Подсказка: В случае молекул воды задействованы водородные связи.
Водородная связь в воде возникает между атомом водорода одной молекулы воды и неподеленной парой электронов на атоме кислорода соседней молекулы воды.
Полный ответ: вода является жидкостью при комнатной температуре из-за крошечных слабых водородных связей. Эта водородная связь удерживает вместе миллиарды молекул воды за малые доли секунды. Эта липкая природа молекул воды называется свойством когезии. Когда молекулы воды прилипают к какой-либо другой молекуле, это называется адгезионным свойством воды.
Водородная связь молекул воды является причиной того, что полярные соединения быстро растворяются в воде. Полярные соединения заменяют энергетически выгодное взаимодействие вода-вода еще более выгодным взаимодействием вода-растворенное вещество. С другой стороны, неполярные соединения мешают благоприятным взаимодействиям вода-вода и имеют тенденцию группироваться вместе. Вот почему неполярные соединения плохо растворяются в воде.
Полярные вещества, растворяющиеся в воде, называются гидрофильными, где «гидро» означает «вода», а «фил» означает «любящий».
Неполярные вещества, которые не растворяются в воде и отделяются от нее, называются гидрофобными, где «фобный» означает боязнь.
Вода – бесцветная жидкость без вкуса и запаха при комнатной температуре. Он имеет очень высокую скрытую теплоту плавления или плавления.
Примечание:
Вода может принимать различные формы материи. Чаще всего встречается в жидкой фазе. Эта жидкая фаза обычно подразумевается под словом «вода». Вода — хороший проводник тепла, но плохой проводник электричества. Это также отличный растворитель.
Недавно обновленные страницы
Рассчитать изменение энтропии, связанное с преобразованием класса 11 химии JEE_Main
Закон, сформулированный доктором Нернстом, представляет собой Первый закон термодинамики Химический класс 11 JEE_Main
Для реакции при rm0rm0rmC и нормальном давлении Химический класс 11 JEE_Main
Двигатель, работающий между rm15rm0rm0rmC и rm2rm5rm0rmC класс 11 Для химической реакции JEE03
rm2Clg в rmCrmlrm2rmg знаки химического класса 11 JEE_Main
Изменение энтальпии перехода жидкой воды в химический класс 11 JEE_Main
Рассчитать изменение энтропии, связанное с преобразованием химического класса 11 JEE_Main
Закон, сформулированный доктором Нернстом, представляет собой Первый закон термодинамики Химический класс 11 JEE_Main
Для реакции при rm0rm0rmC и нормальном давлении Химический класс 11 JEE_Main
Двигатель, работающий между rm15rm0rm0rmC и rm2rm5rm0rmC класс 11 Для химической реакции JEE03
rm2Clg в rmCrmlrm2rmg признаки 11 класса химии JEE_Main
Изменение энтальпии перехода жидкой воды 11 класса химии JEE_Main
Актуальные сомнения
Вода: самая странная жидкость на планете | Наука
Вода – единственное вещество на Земле, химическая формула которого вошла в народный язык.
Мы все знаем h3O, даже если не понимаем точно, что это значит. Но если это звучит просто, на деле все обстоит иначе. Это обычное, казалось бы, скучное вещество сбивает с толку и сбивает с толку любого, кто всматривается в него достаточно долго.
Вода нарушает все правила. С 19 века химики разработали надежную основу для описания того, что такое жидкости и на что они способны. Эти идеи почти бесполезны для объяснения странного поведения воды. Его странность лежит в основе того, что происходит каждый раз, когда вы бросаете кубик льда в напиток. Подумайте об этом на мгновение: перед вами твердое тело, плавающее в жидкости. Твердый воск не плавает на расплавленном воске; твердое масло не плавает на растопленном масле в горячей кастрюле; камни не плавают на лаве, когда она извергается из вулкана.
Лед плавает, потому что вода расширяется при замерзании. Если вы оставили бутылку шипучки в морозильной камере на ночь, вы знаете, что это расширение представляет собой мощную силу: достаточно сильную, чтобы разбить стекло.
Это кажется небольшим и несущественным любопытством, но эта аномалия — одна из множества странных и уникальных поведений воды — сформировала нашу планету и жизнь, которая существует на ней.
Ведущий научной телерадиокомпании Алок Джа объясняет, как вода связывает всех и вся во вселенной Guardian
Через эоны циклов замерзания и таяния вода просочилась в гигантские валуны, расколола эти скалы и превратила их в почву. Лед плавает в наших напитках, а также в наших океанах в виде морского льда и сверкающих айсбергов. В замерзших озерах и реках лед не только украшает поверхность; он изолирует воду под ним, поддерживая температуру на несколько градусов выше точки замерзания даже в самые суровые зимы.
Вода имеет наибольшую плотность при температуре 4C и при этой температуре опускается на дно озера или реки. Поскольку водоемы замерзают сверху вниз, у рыб, растений и других организмов почти всегда есть место, где можно выжить в сезоны сильных холодов, и они смогут увеличиваться в размерах и количестве.
В течение геологического времени эта странность позволила сложной жизни выжить и развиваться, несмотря на последовательные ледниковые периоды Земли, периоды, когда хрупкие формы жизни в противном случае были бы уничтожены на высохшей, промерзшей земле и — если бы вода вела себя как обычная жидкость — в затвердевшей форме. моря тоже.
Но это только начало. Возьмите стакан воды и посмотрите на него сейчас. Возможно, самое странное в этой бесцветной жидкости без запаха то, что это вообще жидкость. Если бы вода подчинялась правилам, вы бы ничего не увидели в этом стакане, и на нашей планете вообще не было бы океанов. Вся вода на Земле должна существовать только как пар: часть густой, душной атмосферы, находящейся над негостеприимной, сухой, как кость, поверхностью. Молекула воды состоит из двух очень легких атомов — водорода и кислорода — и при окружающих условиях на поверхности Земли она должна быть газом. Сероводород (h3S), например, представляет собой газ, несмотря на то, что его молекулярная масса в два раза превышает молекулярную массу воды.
Другие молекулы аналогичного размера, такие как аммиак (Nh4) и хлористый водород (HCl), также являются газами.
Морской лед и айсберги — пример странного явления, когда твердое тело плавает в жидкости. Фотография: Ralph A Clevenger/CORBIS
Если вам это показалось странным, то как насчет этого: горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? Это особенность, известная как эффект Мпембы, в честь танзанийского старшеклассника по имени Эрасто Б. Мпемба, который в 1963 году обнаружил, что горячая смесь для мороженого замерзает быстрее, чем более холодная смесь в ходе школьного эксперимента. Хотя его учитель высмеивал Мпембу, он был не единственным, кто заметил это своеобразное действие воды — об этом писали Аристотель, Фрэнсис Бэкон и Рене Декарт.
Чтобы понять, почему вода нарушает все правила, подумайте о том, как насекомое — скажем, водомерка — может мчаться по поверхности пруда. Он не падает в глубину из-за огромного поверхностного натяжения воды по сравнению с другими жидкостями.
Это происходит из-за интригующей способности молекул воды прилипать друг к другу. В жидкой форме атомы водорода одной молекулы воды притягиваются к атому кислорода другой молекулы. Каждая молекула воды может образовывать до четырех таких водородных связей, и в совокупности они придают воде уникальное для жидкостей сцепление. Это объясняет, почему вода на поверхности Земли является жидкостью: водородные связи удерживают молекулы вместе таким образом, что для их разделения требуется больше энергии, чем обычно, например, если вы хотите вскипятить жидкость в газ.
Водомерки остаются на плаву из-за поверхностного натяжения жидкости. Фотография: Getty Images/Age fotostock RM/Keith Burdett
Трудно переоценить важность водородных связей в воде. Они позволяют молекулам воды тянуть друг друга через мельчайшие кровеносные сосуды в вашем теле, часто работая против силы гравитации, и доставляя кислород и питательные вещества к частям, которые в противном случае были бы труднодоступны. Тот же механизм означает, что растения могут всасывать воду из глубины земли, чтобы питать листья и ветви, растущие на солнце.
Липкость воды делает возможными другие повседневные явления, которые мы считаем само собой разумеющимися: это означает, что мы можем качать воду вокруг радиаторов в наших домах, выжимать апельсиновый сок из коробки за завтраком и мыть из шланга клумбы в наших садах. Все это возможно, потому что воду трудно сжать — молекулы притягиваются друг к другу и в своем естественном состоянии имеют тенденцию оставаться ближе друг к другу, чем молекулы в других жидкостях. Чем сложнее что-то сжимать, тем легче это перемещать, если вы надавите на одну сторону. (Быть несжимаемой жидкостью может показаться не таким уж ненормальным, но вода поднимает ее на разные уровни — даже на глубине в милю вода в океане уменьшается в объеме лишь примерно на 1%.)
Вода не только притягивается сама к себе, но и прилипает почти ко всему, что попадается на ее пути. Это самое близкое к универсальному растворителю, способному разлагать другие соединения. Поваренная соль, состоящая из кристаллов хлорида натрия, легко растворяется в воде, потому что водородные связи вытягивают атомы натрия и хлора из кристалла, оставляя их свободно плавать в жидкости.
Фактически, вода является таким хорошим растворителем, что ее почти невозможно найти в чистом виде в природе; даже получение чистых образцов в лаборатории затруднено. Почти каждое известное химическое соединение растворяется в воде в небольшой (но обнаруживаемой) степени. Из-за этого вода является одним из самых реактивных и агрессивных химических веществ, которые мы знаем.
Эта способность взаимодействовать со многими вещами имеет решающее значение для жизни. Это означает, что вода может растворять самые разные питательные вещества и другие ингредиенты и перемещать их по нашему телу. Основные молекулы жизни — ДНК, белки, молекулы, из которых состоят клеточные мембраны и т. д. — не могли бы работать без воды. Эволюция сформировала эти длинные, сложные молекулы так, что они имеют определенные участки, которые легко смешиваются с водой, используя водородные связи, и другие участки, которые избегают воды, например масло, отказывающееся смешиваться. Миллиарды белковых молекул внутри вашего тела складываются в правильные формы, чтобы выполнять свою работу, только потому, что их взаимодействие с водой подталкивает их к правильным трехмерным форматам.
Воду практически невозможно найти в природе в чистом виде. Фотография: Getty Images/Gazimal
Представьте себе жидкость, и, скорее всего, это будет вода. Даже если вы думаете о крови, пиве или яблочном соке, вы думаете о воде с небольшим количеством других веществ, растворенных или взвешенных в ней. Есть и другие чистые жидкости, которые появляются в повседневной жизни, такие как нефть или растительное масло, но их не так много, и мы не взаимодействуем с ними так часто. Вода настолько обыденна и так знакома, что она обыденна: каждый день мы пьем ее, прикасаемся к ней, умываемся ею, мочим вещи, сушим вещи, кипятим ее, замораживаем и плаваем в ней. Мы живем в мире, где условия окружающей среды позволяют нам исследовать водные ландшафты при различных температурах и давлениях; где он может комфортно скользить между твердым телом, жидкостью и газом (а иногда и всеми тремя одновременно). Чем больше мы исследуем воду, тем страннее она становится. Мы изучаем его, потому что мы сделаны из него, и, может быть, удивительно, что то, из чего мы сделаны, до сих пор остается такой загадкой.