Три состояния воды в природе. Состояние воды
4 состояния воды, новые факты и открытия
Состояния воды.
Что мы знаем о воде? То, что она при определенных температурах может переходить из одного состояния в другое, причем эти жидкое состояние – промежуточное. И его жидкость может спокойно миновать, переходя из состояния льда в состояние пара. Вода – удивительная жидкость. Ведь есть еще очень много разнообразных моментов, которые до сих пор не были изучены. Впрочем, поговорить о том, что такое вода, стоит более подробно даже в том случае, если вы полностью уверены в своих знаниях.
Итак, классическая диаграмма состояния воды показывает нам, что температура меняется неравномерно. Когда происходит непосредственный переход из одного состояния в другое, температура не повышается, поскольку происходит разрушение кристаллической решетки при нагревании льда и разрыв основных молекулярных связей при испарении. Так что сильно растянутый «колокольчик» — это и есть диаграмма состояния воды при изменении температуры. Оригинальность этого момента состоит еще и в том, что обычно не показывают, что произошло бы при дальнейшем нагревании, поэтому вода «остывает». Узнавать, что находится за гранью раскаленного пара необязательно, поскольку ничего особо интересного там нет, да и газообразное состояние воды не слишком интересно.
Газ или нет?
А вот в том случае, когда температура невелика, получить ответ на вопрос о четвертом состоянии воды вполне реально. Газообразное состояние, например, не меняется при изменении температуры от 100 до 400 градусов. А на таком большом плече могло бы произойти что-то интересное. Три состояния – классика. Если летним вечером образовался туман, например, над болотом, то это испарение и конденсация, стандартные процессы. Да и вообще, рядом с болотом всегда сыро. А ведь несколько сот лет назад, когда люди видели, что образовался туман, это их пугало.
Сегодня же туман (газообразное вещество) нельзя воспринимать как четвертое агрегатное состояние воды. Его можно назвать состоянием взвешенной воды, высокой влажности. Туман не возникает, когда ярко светит солнце. Он не появляется там, где не скапливается вода. Поэтом особенность физических свойств воды обуславливает то, где и когда может существовать туман. Так какое состояние тогда называть четвертым? Ответ очень прост: агрегатное состояние воды, которое до сих пор никак не афишировалось, это так называемая дерягинская вода.
Экспериментальная вода
Неужели вы никогда не слышали о ней? Вероятно, еще придется услышать, потому что в настоящий момент проводится еще один этап испытаний и экспериментов, связанных с данной водой. Ответ на то, какие агрегатные состояния воды еще существуют в природе, давать пока что рано. Ведь не так давно думали, что их всего три, а оказалось, что больше. Все же, исследования проводились не зря.
Да и вообще, можно гордиться тем, что начаты они были в России. К сожалению, в определенный момент их свернули и ответ не был найден. Но зато тот факт, что теперь известно уже не три, а четыре состояния воды, показывает, что мир не исследован до конца. Кстати для тех, кто полагал, что состоянием будет плазма, скажем, что из воды плазму сделать практически невозможно. Но все же, кто знает, когда наука вновь повернется в другую сторону и невозможное опять будет реальным.
Что будет дальше?
Ответ мы узнаем только когда открытие будет сделано. А пока что даже туман подвергается серьезным исследованиям. Ведь он рассеивает свет необычным способом, иначе как обычный человек мог бы объяснить тот факт, что противотуманные фары существуют параллельно с обычными? Более того, сама вода оригинальна. Подумать только, что ее физические свойства отличаются от свойств обычных жидкостей. И это притом, что вода существует как на Земле, так и в космосе, правда, в молекулярном состоянии, отчасти похожем на газообразное.
Какое место было точкой рождения воды? И все ли три состояния появились одновременно или вода тоже эволюционировала? Ответ пока не дан, узнать обо все этом вряд ли удастся скоро, но зато ученые выяснили, что вода на самом деле существует как в космосе, так и на других планетах. Поэтому, если взяться как следует за изучение воды, наверняка можно будет узнать очень много интересного и нового. Но этот ответ пока что лишь тайна.
Вконтакте
Google+
voday.ru
Состояние воды, узнайте подробности
Состояние жидкой воды
Все мы знаем о том, что вода может находиться в нескольких состояниях: жидком, твердом и газообразном. Привычные слова из курса окружающего мира прочно укрепились в головах большинства людей, а потому они не подразделяют состояния воды на мелкие подсостояния, которые также имеют определенные свойства. Ведь температура воды или ее обработка также дают некоторые особые свойства. Кроме того, состояние жидкости и определяет ее основные свойства.
Научный реферат или как исследовать свойства воды
Интересный реферат можно было бы написать в школе или институте, в котором были бы описаны молекулы вещества или примеры воздействия воды на организм. Классический тест или опыт с электролизом воды и ее очисткой смотрелся бы очень успешно (и лишний раз показал, как получить чистую воду).
Но сначала поговорим о том, как влияет на образование чистой воды сам снег. Ведь мы можем логически предположить, что состояние снега напрямую влияет на состояние воды. И правда, практическая работа или реферат о состоянии вещества, проведенная даже школьником, может показать, насколько хорош был снег, давший талую воду.
Первоначально предполагалось, что снег образуется сам по себе из молекулы воды. Но, казалось бы, логичное предположение не так давно было опровергнуто. На самом деле, почти в каждой капельке жидкой воды есть мельчайшая частица пыли. Настолько мелкая, что ее ветром могло занести в область образования снега. А снег, как известно, не образуется в нижних слоях атмосферы. Чаще всего, он начинает падать с высоты не менее 5 километров. При этом форма снежинок во многом зависит от температуры, при которой они образовались. Работа, проводимая в области изучения воды, показала, что самые красивые снежинки, которые имеют форму шестиконечной звезды, образуются только при температуре от -12 градусов. Если температура за окном ниже, то форма снежинок получается более грубой.
Работа, которую выполняет низкая температура, удивительна. Именно поэтому многие пишут реферат на эту тему. Тест, проводимый с преобразованием жидкой воды в снежинки при различной температуре, смотрится зрелищно. Более того, этот тест с жидкой водой можно провести самостоятельно, чтобы убедиться в результате. Таким образом, интересный и увлекательный тест с жидкой водой доказывает пути получения чистой жидкости.
Доклад о природе вещества и свойствах жидкой воды
Цвет снега также влияет на свойства. Чем он чище и белее, тем меньше в нем примесей. Само собой, никто не будет пытаться получить талую воды из снега, который выпадает рядом с крупными городами. Чем снег желтее, тем больше в нем грязи и, следовательно, хуже качество воды. Доклад о природе чистой воды, не так давно прозвучавший на очередном экологическом форуме, был посвящен как раз загрязнению верхних слоев атмосферы, через которые проходит снег. Существуют еще такие регионы, где снег обладает практически девственной чистотой.
Работа по самостоятельному исследованию снега очень интересна. Даже школьникам задают писать реферат про свойства воды. Работа, посвященная природе того или иного вещества в школе особенно интересна, и дети могут узнать много нового о воде самостоятельно. Те же, чьи школьные годы давно минули, также могут изучить свойства воды. Тест, проводимый при исследовании воды или снега, даст понять, что происходит с водой в настоящее время.
Но вернемся непосредственно к воде. Ее состояние может быть разным. Оно зависит от нескольких параметров. Прежде всего, от температуры в пределах от 0 до 100 градусов. Во-вторых, от растворенных минералов и солей. В-третьих, от уровня загрязнения. Второй и третий пункты различны в своих характеристиках, потому что под минералами и солями подразумеваются полезные для человека элементы. Загрязнители же, в свою очередь, также по-своему влияют на состояние воды.
Так ли важны цвет и форма?
Поскольку вода, как и любая другая жидкость, имеет некоторую плотность, от нее зависит и конечный результат использования воды. То есть, будет ли она приносить приятные ощущения и пользу, если ее пить. Сравнивая воду и другие жидкости, можно сказать сразу: свойства воды отличаются тем, что наибольшая плотность достигается при температуре в +4 градуса по Цельсию. Каждый реферат о воде содержит такую информацию, но не говорит о следствии из этого свойства. А оно очень важное: наиболее высокая плотность вещества негативно сказывается на процессе его переработки. То есть, если рассмотреть процесс утоления жажды, то можно увидеть, что изменение плотности вещества приводит к неожиданным результатам.
Обычный тест показывает, что молекулы вещества находятся очень близко друг к другу при температуре +4 градуса. Это означает, что тот же объем вещества будет весить больше. Разница в весе невелика, но при постоянном употреблении воды именно при такой температуре можно добиться только больших проблем с желудком. Медицинский тест говорит о том, что низкая температура воды создает опасные сокращения мышц и может привести к спазму желудка.
О том, что молекулы вещества при низкой температуре быстрее отбирают тепло, можно прочитать где угодно. Любой реферат о воде расскажет, что использование холодной воды длительные период времени противопоказано всеми медицинскими теориями. Впрочем, когда речь заходит о воде комнатной температуры, где молекулы движутся быстрее, эффект будет обратным.
Так какое состояние воды может быть наилучшим для человека? Конечно же, цвет ее роли не играет. Вообще, говоря про цвет воды, стоит вспомнить, что есть синий цвет океанической воды, зеленый цвет воды в море. Красители везде натуральны. Где-то цвет образуется из-за планктона, где-то цвет воды проявляется из-за преломления света. А кое-где цвет воды становится очень специфическим из-за загрязнений. Но цвет не играет роли при питье, если только это не химическое загрязнение. Поэтому обычно на организм оказывает влияние именно движение.
Поговорим о природе воды
Молекулы двигаются постоянно: даже когда вода заморожена, молекулы находятся в движении. Так что простой тест свойства воды легко показывает, что молекулы оказывают сильное влияние. Они могут принимать или передавать энергию, то есть, тепло. Причем этот процесс движется в обе стороны, как от воды к телу, так и от тела к воде. Жидкая вода предпочтительна к употреблению только при комнатной температуре. Повышение температуры желудка вредно человеку, как и излишнее охлаждение. Оба явления по своей природе понижают всасывающую способность желудка.
Можно сказать, что по своей природе молекулы воды нейтральны, но в зависимости от общей температуры влияние воды бывает как положительным, так и отрицательным. И если в живой природе часто встречаются разнообразные вещества того или иного рода, то вода – настоящая загадка.
Вконтакте
Google+
voday.ru
Состояния воды. Агрегатные состояния воды
Иней, роса и туман.
Маленькие капли росы на ниточках паутины или узоры инея на стекле можно увидеть лишь ранним летним утром, позже их уничтожают лучи восходящего солнца. Иней и роса возникают в результате ночного охлаждения воздуха. Когда атмосферная влага соприкасается с холодной поверхностью листьев или травы, жидкость конденсируется, покрывая растения росой. Во время заморозков таким же образом формируется иней — слой кристаллов льда, складывающихся иногда в красивейшие узоры. Туман — это воздух с высокой концентрацией водяного пара, он напоминает облако, располагающееся непосредственно над поверхностью грунта.
Капли, снежинки и льдинки.
Туча, состоящая из мельчайших капель и кристаллов льда, может содержать многие тонны воды. Иногда часть её выпадает на землю в виде атмосферных осадков — дождя, снега или града. Самый мелкий дождь, называемый изморосью, опускается на землю так медленно, что кажется, будто его капельки висят в воздухе. А самые крупные капли ливневого дождя могут достигать 8 мм в диаметре и нестись к земле со скоростью нескольких метров в секунду. Независимо от размера капли дождя имеют схожую форму — как правило, они округлы, лишь самые большие капли могут быть немного уплощенными снизу. Влага может высвобождаться из туч также в виде снежинок. Снежинки бывают разной формы — в зависимости от температуры влажности воздуха. Они отличаются очень низкой плотностью и обладают свойством приглушать окружающие звуки. Под влиянием низкой температуры и сильного ветра капли дождя могут превратиться во время полёта в льдинки и выпасть на землю в виде града.
Агрегатные состояния воды.
Чистая вода является соединением двух распространённых химических элементов — воды и кислорода. В условиях, свойственных нашей планете, большая часть воды пребывает в жидком состоянии и сохраняет его при нормальном давлении и температуре от 0°C до 100°C. Однако она может принимать вид твёрдого кристаллического тела (лед) или газа (пар). Замерзая, вода увеличивается в объёме — именно поэтому зимой могут лопаться водопроводные трубы. Следует помнить, что вода испаряется не только при очень высокой температуре — если оставить её в открытом сосуде на продолжительное время, уровень жидкости уменьшится.
Знаете ли вы, что:
- С кругооборотом воды в природе связаны многие интересные явления: например, дождь, снег, туман, роса или иней.
- Лёд — это вода в твёрдом состоянии. В зависимости от условий возникновения различают множество разновидностей льда (например, атмосферный или поверхностный лёд).
- Вода — один из факторов, определяющих вид окружающего нас мира — ледники и реки формируют долины, унося грунт к участкам поверхности, расположенным ниже по пути их движения.
- Вода — мощная, неподвластная человеку стихия.
- Вода не всегда сохраняет жидкое состояние — значительная часть резервов воды пребывает в твёрдой (лёд) или газообразной (пар) формах.
Недавно прикупили с женой частный дом и хотим переделать его в стиле «избы». Всё должно быть деревянным. Для этого понадобится много http://www.tarprom.ru/, картона и фанеры. Дом находится в Москве. Через ООО ТарПром мы купим стройматериалы.
pochemuha.ru
Три состояния воды в природе
Тема урока: «Три состояния воды в природе»
5 класс география.
Учитель географии и биологии
Бурнакского филиала
МБОУ Пичаевской СОШ им.В.П. Беляева
Глущенко Оксана Павловна
Цель урока: сформировать понятие «гидросфера»; показать роль гидросферы в природе.
Эпиграф урока:
«Вода! Ты не просто необходима для жизни,
ты и есть сама жизнь».
Организация учащихся на урок.
II. Изучение нового материала.
О роли воды в природе ярко и точно сказал академик И.В. Петряков: «…Разве вода – это только та бесцветная жидкость, что налита в стакан? Покрывающий почти всю нашу планету, всю чудесную Землю Океан, в котором миллионы лет назад зародилась жизнь, - это вода. Тучи, облака, туман – это тоже вода…
Безгранично разнообразие жизни. Она всюду на нашей планете. Но жизнь есть только там, где есть вода. Нет живого существа, если нет воды».
Вода - самый удивительный минерал на Земле. Удивительный потому, что она создает условия для развития и роста многообразных форм жизни.
Вода не заменима. Нет такого вещества во вселенной, которое могло бы заменить этот удивительный минерал. С каждым годом человечество использует все больше пресной воды. Чтобы вырасти 1кг. растительной пищи, необходимо около 2 тыс. литров воды; в Москве расход воды в среднем на человека составляет 500литров в сутки.
Воды на Земле очень много. Большая часть нашей планеты – 71% покрыты водной оболочкой – гидросферой. Суша, словно паутиной, во всех направлениях прорезана сотнями тысяч рек, ручьев. Кроме того, на суше значительное количество воды содержится в озерах и водохранилищах, созданных человеком; в болотах и ледниках, под землей; небольшой процент воды содержится в атмосфере. Таким образом, вода в природе встречается в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном.
1. Вода в жидком состоянии.
Летом вы неоднократно отмечали, что земля уже нагрелась, а вода еще долго остается холодной. Входя в воду, вы ощущаете, что ее температура неодинаковая: верхние слои значительно теплее, чем нижние. Перемешивание верхних и нижних слоев производит ветер, вызывающий волнение на поверхности, - чем глубже, тем она холоднее. Почему же вода имеет различную температуру?
Чтобы ответить на этот вопрос, проведем следующий опыт.
Возьмем пробирку, положим в нее кусочек льда. Чтобы он не всплывал, придавим его сверху маленьким кусочком металла. Затем зальем в пробирку воды. Держим пробирку прищепкой для белья и, немного наклонив, нагреваем ту ее часть, где нет льда. Одновременно наблюдаем, что происходит со льдом. Он долго сохраняет твердое состояние.
Почему же лед не тает? Вода кипит, а лед не тает. Поставленный опыт позволяет сделать вывод: вода – плохой проводник тепла. Так как вода плохой проводник тепла, то лед долгое время находится в твердом состоянии.
У воды есть и другое замечательное свойство: нагретая солнечными лучами, она способна долгое время сохранять полученное тепло. Вода как бы накапливает его в себе и удерживает. Она медленно нагревается и медленно остывает. Летом вода в приморских районах, нагреваясь медленнее, чем суша, охлаждает окружающий воздух, отдавая тепло воздуху и смягчая мороз (приложение №1: вода – самое необыкновенное вещество на Земле).
2. Вода в твердом состоянии.
Когда температура опускается ниже 0 ºС, вода замерзает и переходит в твердое состояние – лед.
У воды есть важное свойство – текучесть. Оказывается, и лед при определенных условиях может течь. На Земле существуют огромные ледяные реки, медленно стекающие с высоких гор. Их называют ледниками.
Почему же ледники движутся, ведь они, как правило, находятся на твердой горной поверхности? Оказывается, под огромной тяжестью лед поверхности земли начинает подтаивать и превращается в жидкость. Образовавшаяся вода облегчает скольжение, она выступает в роли смазки.
3. Туман и пар.
Мы уже говорили, что вода может находиться в газообразном состоянии и что зимой надо льдом можно наблюдать водяной пар. В действительности водяной ли это пар?
Белое облако, которое образуется по ночам и рано утром в низинах и над водоемами; белый дымок, который вырывается из носика чайника, или белые видимые клубы над сосудом, где закипает вода, - все это не водяной пар, а туман (приложение №2: туман – мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздухе).
Нет никакой разницы между туманом и облаком в небе. Туманы чаще бывают осенью, когда воздух охлаждается быстрее, чем земля или вода. При соприкосновении прохладного воздуха с теплым и образуется туман.
Чем отличается туман от водяного пара? Водяной пар видеть невозможно, как нельзя видеть воздух. Можно доказать, что именно он, невидимый и прозрачный, существует в атмосфере. Если подержать небольшое зеркало 10 – 20 мин на улице, а потом внести в теплую комнату, то через несколько минут оно покроется капельками воды.
Количество водяных паров, которое может содержаться в воздухе, зависит от его температуры, чем температура воздуха выше, тем больше водяного пара в нем.
Вода в жидком, твердом и газообразном состоянии образует на Земле оболочку – гидросферу.
Воды гидросферы подразделяются на:
ГидросфераВоды мирового океана
Воды суши
Воды в атмосфере
Большая часть всей воды планеты 98% находится в океанах и морях. На воды суши приходится 2% воды. Эти 2% пресных вод и использует наше человечество для всех своих нужд.
2% воды – это не так много. Такого количества хватило бы человечеству всего на несколько лет. А между тем, вода в наших реках, озерах не бывает год от года. Кто же сделал наши пресные водоемы неиссякаемыми? Оказывается, солнце. Ибо под действием солнца происходит круговорот воды в природе.
Хоть в это поверить не очень легко,
Но Волги вода есть в реке Лимпопо.
И, путешествуя облаком пара,
Воды из Волги текут в Ниагару.
Волги вода и в Байкале, и в Ниле.
И в Танганьике, и в нашей квартире.
Значит, должны понимать это все мы:
Реки – часть водной единой системы.
Но, чтоб не быть с географией в споре,
Волга впадает в Каспийское море.
И. Якимов
(приложение №3: схема Мирового круговорота воды)
III. Закрепление материала.
Учащиеся в тетради выполняют схему «Мировой круговорот воды в природе».
П
риложение №1.
Вода – самое необыкновенное вещество на Земле.
П
риложение №2.
Туман – мельчайшие капельки воды, образующиеся в воздухе.
Приложение №3.
Схема Мирового круговорота воды.
infourok.ru
Состояния воды
Вода в природе может встречаться в трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Вода способна переходить из одного состояния в другое- из твердого в жидкое ( таять) , из жидкого в твёрдое ( замерзать), из жидкого в газообразное (испаряться), из газообразного в жидкое, превращаясь в капельки воды. Жидкая вода на поверхности планеты бывает двух видов: соленая и пресная. Соленая вода находится в морях и океанах, пресная - в реках, озерах, ручьях, водохранилищах, болотах. Подземные воды могут быть как пресными, так и солеными. В таком случае последние называются минеральными водами. Площадь морей и океанов на Земле во много раз превосходит площадь всех рек, озер, болот и водохранилищ вместе взятых. Поэтому, соленой воды на нашей планете во много раз больше, чем пресной. Вода в твёрдом состоянии может быть представлена в виде снега и льда. Лед на Земле находится в ледниках .Ледники могут быть горными и покровными. Горные ледники находятся на наиболее высоких горных вершинах, где из-за низких температур в течение всего года выпавший снег не успевает таять. Наиболее крупные ледники находятся в горах Кавказа, Гималаев, Тянь-Шаня, Памира1. Газообразная вода - это водяной пар в атмосфере, который мы видим с земли в виде облаков. Облака образуются на разных высотах, и поэтому имеют разный вид и форму. В зависимости от этого облака делят на слоистые, перистые, кучевые и т.д.
Круговорот воды в природе
Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставшиеся 20%, выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. Упрощенно говоря, у воды, выпавшей на суше, есть два пути. Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора. Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Поверхностные и грунтовые воды и составляют два основных источника водоснабжения. Оба этих водных ресурса взаимосвязаны и имеют как свои преимущества, так и недостатки в качестве источника питьевой воды. Круговорот воды является одним из грандиозных процессов на поверхности земного шара. Он играет главную роль в связывании геологического и биотического круговоротов. В биосфере вода, непрерывно переходя из одного состояния в другое, совершает малый и большой круговороты. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образуют малый круговорот. Если же водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, круговорот становится значительно сложнее. В этом случае часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая - питает реки и водоемы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, завершая тем самым большой круговорот. Важное свойство круговорота воды заключается в том, что он, взаимодействуя с литосферой, атмосферой и живым веществом, связывает воедино все части гидросферы: океан, реки, почвенную влагу, подземные воды и атмосферную влагу. Вода - важнейший компонент всего живого. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растения в процессе транспирации, привносят минеральные соли, необходимые для жизнедеятельности самих растений2. Наиболее замедленной частью круговорота воды является деятельность полярных ледников, что отражают медленное движение и скорейшее таяние ледниковых масс. Наибольшей активностью обмена после атмосферной влаги отличаются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 дней. Чрезвычайно быстрая возобновляемость основных источников пресных вод и опреснение вод в процессе круговорота являются отражением глобального процесса динамики вод на земном шаре. Круговорот воды на поверхности Земли складывается из 520 тыс. км выпадающей и такой же массы испаряющейся воды. При этом на континентах выпадает в год 109000 км , а испаряется 72000км . Разница в 37000 км и есть цифровое значение полного речного стока. С поверхности Мирового океана испаряется воды больше (448000 км ), чем выпадает осадков (441000 км ). Разность покрывается стоком речных вод. Огромный круговорот воды сопровождает процесс созидания органического вещества. Выделяемый растениями кислород образуется при реакции фотосинтеза за счет расщепления воды. Однако на фотосинтез расходуется всего около 1% воды, проходящей из почвы через растения в атмосферу. Чтобы вырастить 1 ц пшеницы, растения должны пропустить через себя не менее 10000 кг воды. По расчетам, при формировании общепланетарной биомассы всех ныне существующих живых организмов в результате фотосинтеза было расщеплено такое количество воды, которое в 3,5 раза больше количества, находящегося во всех реках мира. Время, необходимое для прохождения всей воды нашей планеты через систему биологического круговорота, можно определить следующим образом. Общая масса воды в наружных оболочках Земли - земной коре, гидросфере и атмосфере составляет 160000000 млрд. т. Масса воды, захватываемая годовой продукцией фотосинтезирующих организмов, около 800 млрд.т/г. Период полного оборота всей воды в процессе образования живого вещества примерно 2 млн. лет. Таким образом, вся огромная масса гидросферы Земли за 2 млн. лет проходит через растительные организмы, масса которых ничтожно мала по сравнению с водной оболочкой. Круговые движения воды не ограничиваются поверхностью Земли. Значительное количество воды присутствует в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза. Все глинистые минералы, оксиды железа и другие распространенные в этой зоне соединения содержат в своем составе воду. Подсчитано, что в 16-ти километровом слое земной коры содержится примерно 200 млн. км воды. Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и включаются в метаморфические, магматические и гидротермические процессы. С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность.
studfiles.net
Ученые открыли новое состояние воды | Наука | ИноСМИ
Одна из базовых вещей, которые мы узнаем на уроках естествознания в школе, это то, что вода может существовать в трех разных состояниях: в виде твердого льда, жидкой воды или газообразного пара. Но недавно международная группа ученых обнаружила признаки того, что жидкая вода на самом деле может существовать в двух разных состояниях.
Проводя исследовательскую работу — результаты были опубликованы потом в International Journal of Nanotechnology — ученые неожиданно обнаружили, что у воды температурой от 50 до 60℃ меняется ряд свойств. Этот признак возможного существования второго жидкого состояния воды разжег горячую дискуссию в научных кругах. Если это подтвердится, то открытие найдет применение во множестве областей, включая нанотехнологии и биологию.
Агрегатные состояния, которые еще называют «фазами», — ключевое понятие учения о системах атомов и молекул. Грубо говоря, система, состоящая из множества молекул, может быть организована в виде определенного числа конфигураций в зависимости от ее общего количества энергии. При высоких температурах (а значит, при большем уровне энергии) молекулам доступно большее число конфигураций, то есть они менее жестко организованы и двигаются относительно свободно (газовая фаза). При более низких температурах у молекул в распоряжении меньше конфигураций и они находятся в более организованной фазе (жидкой). Если температура опустится еще ниже, они примут одну определенную конфигурацию и образуют твердое тело.
Эта общее положение вещей для относительно простых молекул, таких как диоксид углерода или метан, у которых три ясно различаемых состояния (жидкость, твердое тело и газ). Но у более сложных молекул есть большее число возможных конфигураций, а значит и количество фаз возрастает. Прекрасная иллюстрация этого — двойственное поведение жидких кристаллов, которые формируются из комплексов органических молекул и могут течь, как жидкости, но сохраняют при этом твердую кристаллическую структуру.
Так как фазы вещества определяются его молекулярной конфигурацией, многие физические свойства кардинально меняются, когда вещество переходит из одного состояния в другое. В вышеупомянутом исследовании ученые измеряли несколько контрольных свойств воды температурой от 0 до 100 ℃ при нормальных атмосферных условиях (чтобы вода была жидкостью). Неожиданно они обнаружили резкие отклонения в таких свойствах как, например, поверхностное натяжение воды и коэффициент преломления (показатель, отражающий, как свет проходит через воду) при температуре около 50℃. Особая структура Как это возможно? Структура молекулы воды, H₂O, очень интересна и может быть изображена в виде своего рода стрелки, где атом кислорода располагается вверху, а два атома водорода «сопровождают» его с флангов. Электроны в молекулах стремятся распределиться ассиметричным образом, из-за чего со стороны кислорода молекула получает отрицательный заряд по сравнению со стороной водорода. Эта простая структурная особенность ведет к тому, что молекулы воды начинают определенным образом взаимодействовать друг с другом, их противоположные заряды притягиваются, образуя так называемую водородную связь.
Physics World28.12.2016The Verge29.09.2015Украiна молода30.05.2014Slate28.07.2013Это позволяет воде во многих случаях вести себя иначе, чем это делают, согласно наблюдениям, другие простые жидкости. Например, в отличие от большинства других веществ определенная масса воды занимает больше места в твердом состоянии (в виде льда), чем в жидком, из-за того, что ее молекулы образуют специфическую регулярную структуру. Другой пример — поверхностное натяжение жидкой воды, которое в два раза больше, чем у других неполярных, более простых жидкостей.
Вода довольно проста, но не слишком. Это значит, что единственное объяснение проявившейся дополнительной фазе воды — то, что она ведет себя немного как жидкий кристалл. Водородные связи между молекулами поддерживают определенный порядок при низких температурах, но могут приходить и в другое, более свободное состояние при повышении температуры. Этим объясняются значительные отклонения, наблюдаемые учеными во время исследований.
Если все подтвердится, выводы авторов могу найти множество применений. Например, если изменения в окружающей среде (скажем, температуры) влекут за собой изменения в физических свойствах вещества, теоретически это можно использовать при создании аппаратуры зондирования. Или можно подойти более фундаментально — биологические системы состоят в основном из воды. То, как органические молекулы (например, протеины) взаимодействуют друг с другом, вероятно, зависит от того, как молекулы воды образуют жидкую фазу. Если понять, как молекулы воды в среднем ведут себя при разных температурах, можно прояснить, как они взаимодействуют в биологических системах.
Это открытие — отличная возможность для теоретиков и экспериментаторов, а также прекрасный пример того, что даже самое привычное вещество может скрывать в себе секреты.
inosmi.ru
Виды воды в жидком состоянии, просто о сложном
Когда речь заходит про основные агрегатные состояния вещества, можно указать лишь три их них: жидкое, твердое и газообразное (по-другому его также называют парообразным). Специально для тех, кто намеревается сказать, что состояний у воды аж четыре, и четвертым является плазма, напомним, что у воды нет состояния такого вида. Как это ни удивительно, но разогреть воду в ее нормальном состоянии до 6 тысяч градусов так, чтобы при помощи электричества удавалось удерживать ее в стабильной форме, невозможно. Поэтому четвертого состояния в виде плазмы у главной жидкости планеты нет.
Тем не менее, если кто-то уже успел почитать наши материалы о дерягинской воде, знают, что существует еще один вид жидкости, которая отличается от классической воды. Кратко напомним, что, поскольку вода в чистой форме обладает несколько нестандартными свойствами и обладает большей плотностью при температуре в -4 градуса, то было решено найти воду такую, которая бы не отличалась от нормальных веществ, которые имеют тем большую плотность, чем меньшая температуре ей соответствует. Поэтому логично предположить, что при помощи нескольких опытов появилось еще одно состояние, дерягинская вода, которая обладает меньшей плотностью при меньшей температуре, как и полагается всем основным веществам.
Это лишь один из вариантов жидкой воды, который нельзя считать такой же нормальной водой. Первое, что приходит на ум, это тяжелая вода. Кроме нее, есть еще и сверхтяжелая. Это вода, в которой атом обычного водорода заменяется на атом дейтерия (h3) или трития (h4). То есть, получается не ион водорода, а атом, который обладает большей массой. Иначе говоря, нестандартная вода еще одного вида. В итоге мы получаем, что в жидком состоянии у воды есть еще минимум два дополнительных вида. Но они могут так же, как и обычная жидкость, переходить из одного состояния в другое без каких-либо проблем. Единственное, что отличает тяжелую воду от обычной, это температуры, при которых она меняет свои агрегатные состояния.
Параметры окиси дейтерия
Мы помним, что в нормальных условиях нормальная вода переходит в лед при нуле градусов, тогда как закипает она при 100 градусах Цельсия. При этом молекулярная масса равна 18 грамм. То есть, два грамма дают два атома водорода, а 16 граммов дает один атом кислорода. Когда речь заходит о тяжелой воде, то ее масса на один грамм выше, потому что масса дейтерия – 2 грамма. Итогом этого изменения становится не только изменение общей массы, но еще и изменение температур плавления и кипения. То есть, рассматривая виды нормальной воды в жидком состоянии, можно увидеть серьезные отличия при абсолютно одинаковых внешних условиях, солености и атмосферном давлении. Собственно, само изменение температуры составляет +4 градуса к температуре плавления и 1 градус к температуре кипения. Масса же увеличивается лишь на 10%.
Возникает логичный вопрос: как получить дейтериевую воду, где ее взять и безопасна ли она вообще? На самом деле, вода эта относительно безопасна, однако не стоит забывать о том, что еще не все свойства изучены, поэтому опасность может быть скрыта за неисследованными свойствами воды. Во всяком случае, сейчас основное применение тяжелой воды – урановые центрифуги, в которых дейтериевая вода служит для улавливания свободных нейтронов. Причем она вполне успешно справляется со своей задачей, а вот что получается в итоге – военная тайна, потому что военные многих стран проводили эксперименты с тяжелой водой, но никто из них не поделился полученными данными.
Обычная тяжелая вода, имеющая формулу D2O, встречается достаточно часто. На каждые 1,5-2 тысячи молекул нормальной жидкости имеется одна молекула дейтериевой. То есть, отыскивая новые формы жидкости, поначалу трудиться пришлось немного. Грубо говоря, в каждом чайнике с водой есть чайная ложка тяжелой. А вот сверхтяжелая – это еще один вид, который встречается крайне редко, обладает большим весом и пока что только изучается.
Смотреть документальный видео фильм «Виды воды в жидком состоянии во вселенной»
Тритиевая вода
Сверхтяжелая вода – тритиевая. Имеет формулу T2O, массу в 20 грамм, обладает некоторыми интересными свойствами, которые пока что не доказаны. А вот найти ее очень непросто. Встречается она в воде в миллион раз реже, чем дейтериевая. Что же она может дать людям? Пока что, если судить по гипотезам ученых, ничего хорошего. Некоторые из них уже успели дать неутешительные прогнозы: при достаточном накоплении окиси дейтерия в почвах возникают пустыни, вследствие чего может пропасть даже целая цивилизация. Во всяком случае, такие теории есть, но никаких официальных подтверждений этому не было.
Итак, дейтериевая и тритиевая вода в нормальнойформе встречается как в морях, так и в океанах, однако неравномерно. В озерах ее больше, чем в реках, а в реках ее больше, чем в океанах. В океане больше дейтерия, чем в снежных шапках гор и айсбергах, потому что в замороженной воде дейтерия очень и очень мало, примерно в два раза меньше, чем в озерах. Тонна озерной воды содержит 165 граммов окиси дейтерия, а в горах его в два раза меньше. Это неудивительно, если вспомнить особенности температурных изменений. Одно время говорили даже, что окись дейтерия – это та самая мертвая вода. Поэтому те, кто живут в горах, избавлены от излишнего ее количества и живут намного дольше.
Откуда появилась окись дейтерия и трития
Как получается тяжелая вода? Ученые рассматривали несколько вариантов. Первый из них: вода в такой форме появилась в космосе. Второй гласит о том, что нормальная вода на Земле была всегда, а вот из космоса ее занесли метеориты. Третья теория полагает, что это вообще нормальное явление перехода изотопов, поэтому появляется как вода обычная, так и тяжелая. Учитывая последние исследования, можно сказать, что причиной могла быть как космическая радиация, так и метеориты, на которых, между прочим, молекулы и были занесены на Землю.
В любом случае, виной всему – естественные причины, что и пугает. Ведь рано или поздно накопление окиси дейтерия произойдет в конкретной области планеты, что может привести к новым катаклизмам. А, может быть, ничего страшного не случится, ведь это лишь теории, которые не были доказаны даже экспериментально. Таким образом, все виды воды, которые отличаются от нормальной, существуют параллельно так же, как существуют похожие друг на друга виды животных. Исследование особенных свойств поможет понять, что именно несет эта вода людям в своем нормальном состоянии и можно ли использовать ее как-то еще, кроме как в урановых центрифугах, превращая в ядерное оружие.
Вконтакте
Google+
voday.ru
