Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую - холодную воду, и поместим их в морозильную камеру.
Горячая
вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна
была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала
остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то
время как холодной воде остывать не надо. Почему же так происходит?
В
1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B.
Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что
горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная.
Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.
К
счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести
эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях
горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.
Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба».
Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.
Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его
либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции,
либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:22 ]
Заголовок сообщения:
Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание
Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев!
Таким
случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой
свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной
до температуры ниже точки замерзания.
Это явление становится
возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или
ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование
кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи
охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.
Процесс
кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа,
примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода
будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации
запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально
превращается в лед.
Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:31 ]
Заголовок сообщения:
Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание
Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев!
Таким
случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой
свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной
до температуры ниже точки замерзания.
Это явление становится
возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или
ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование
кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи
охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.
Процесс
кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа,
примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода
будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации
запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально
превращается в лед.
Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:41 ]
Заголовок сообщения:
Квантовые свойства воды
На молекулярном уровне вода удивляет
ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию
нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны,
направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода,
чем ожидалось.
Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10
-18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула
воды вместо H2O, становится H1.5O!
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:52 ]
Заголовок сообщения:
Есть ли у воды память?
Альтернативная официальной медицине
гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата
может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент
разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего,
кроме молекул воды.
Сторонники гомеопатии объясняют этот
парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода
на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней
растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации
после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.
Международная
группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из
Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast),
критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент,
чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.
Результат
оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать
реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под
наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о
существовании феномена «памяти воды» продолжаются.
Вода обладает
множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой
статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры
(плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой
величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет
собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и
именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:54 ]
Заголовок сообщения:
Агрессивная вода
AГРЕССИВНАЯ ВОДА — вода, содержащая
химические вещества, которые вызывают разрушение металлов, бетона и т.
д. Особенно велика агрессивность вод, содержащих соляную и серную
кислоты, соли аммония. Агрессивность воды повышается за счет смыва с
полей удобрений и образования в дождевых водах кислот из загрязняющих
атмосферу диоксидов серы и азота (Кислотные дожди).
Агрессивная
вода - вода, разрушающая бетон, металлы и горные породы. Различают
углекислотный выщелачивающий, общекислотный, сульфатный, магнезиальный и
кислородный виды агрессивности.
Защита от агрессивных грунтовых вод
В
некоторых случаях при определенных условиях подземные воды способны
образовывать агрессивную среду по отношению к бетону. Агрессивные
подземные воды образуются в основном в зонах расположения предприятий
химической промышленности, городских свалок, при складировании отходов
химической промышленности и на заболоченных или засоленных территориях.
При воздействии таких сред бетон фундаментов разрушается, что приводит к
коррозии арматуры. Что приводит к нарушению функционирования дренажной
системы, в частности к нарушению гидроизоляции фундамента. Скорость
протекания этого процесса зависит от степени агрессивности подземных
вод, водопроницаемости грунтов, плотности и трещиностойкости бетона.
Избежать
вредного воздействия можно с помощью применения плотных и химически
стойких классов бетонов и использования трещиностойких конструкций. Если
вышеупомянутые мероприятия не дают должного эффекта, прибегают к
изоляции фундамента от агрессивных вод с помощью глиняных замков из
перемятой и хорошо утрамбованной глины в комбинации с битумным и
рулонным материалом.
При кислотных источниках агрессивных вод
хорошие результаты дает устройство вокруг сооружения нейтрализационных
барьеров. Барьеры представляют собой канавы, заполненные известковым
щебнем или камнем, которые, нейтрализуя кислоту, снижают агрессивность
подземной воды. Для понижения кислотности грунтовых вод можно
использовать дренажные канавы где в качестве заполнителя используют
специальный известковый щебень.
В сильноагрессивных водах
подземные конструкции защищают с помощью химически стойких оболочек или
облицовки клинкером на битуме или кислотостойком растворе.
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:56 ]
Заголовок сообщения:
Молекулярная физика воды
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА ВОДЫ В ТРЕХ ЕЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЯХ
Вода,
окись водорода, H20, простейшее устойчивое в обычных условиях
химическое соединение водорода с кислородом (11,19% водорода и 88,81%
кислорода по массе). Вода – это бесцветная жидкость без запаха и вкуса
(в толстых слоях имеет голубоватый цвет), которой принадлежит важнейшая
роль в геологической истории Земли и возникновении жизни, в формировании
физической и химической среды, климата и погоды на нашей планете. Вода —
обязательный компонент практически всех технологических процессов — как
сельскохозяйственного, так и промышленного производства.
Вода
входит в состав всех живых организмов, причём в целом в них содержится
лишь вдвое меньше воды, чем во всех реках Земли. В живых организмах
количество воды, за исключением семян и спор, колеблется между 60 и
99,7% по массе. По словам французского биолога Э. Дюбуа-Реймона, живой
организм есть l'eau animée (одушевлённая вода). Все воды Земли постоянно
взаимодействуют между собой, а также с атмосферой, литосферой и
биосферой.
Земной шар содержит около 16 млрд. км3 воды, что
составляет 0,25 % массы всей нашей планеты. Из этого количества на долю
гидросферы Земли (океаны, моря, озера, реки, ледники и подземные воды)
приходится 1,386 млрд. км3. Пресные поверхностные воды (озера и реки)
составляют всего лишь 0,2 млн. км3, а водяной пар атмосферы — 13 тыс.
км3.
Общая масса распределенных по поверхности Земли снега и
льда достигает примерно 2,5-3,0 x 1016 т, что составляет всего лишь
0,0004% массы всей нашей планеты. Однако, такого количества достаточно,
чтобы покрыть всю поверхность Земного шара 53 метровым слоем, а если бы
вся эта масса вдруг растаяла, превратившись в воду, то уровень Мирового
Океана поднялся бы по сравнению с нынешним примерно на 64 метра.
Воды
Земли пронизывают ее, начиная с самых больших высот стратосферы вплоть
до огромных глубин земной коры, достигая мантии, и образуют непрерывную
оболочку планеты - гидросферу, включающую в себя всю воду в жидком,
твердом, газообразном, химически и биологически связном состоянии.
Гидросфера
— водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, озёра, водохранилища,
реки, подземные воды, почвенную влагу, составляет около 1,4—1,5 млрд.
км3, причём на долю воды суши приходится всего около 90 млн. км3. Из них
подземные воды составляют 60, ледники 29, озёра 0,75, почвенная влага
0,075, реки 0,0012 млн. км3.
Гидросфера играла и играет
основополагающую роль в геологической истории Земли, в формировании
физической и химической среды, климата и погоды, в возникновении жизни
на нашей планете. Она развивалась вместе и в тесном взаимодействии с
литосферой, атмосферой, а затем и живой природой.
В атмосфере
вода находится в виде пара, тумана и облаков, капель дождя и кристаллов
снега (всего около 13—15 тыс. км3). Около 10% поверхности суши постоянно
занимают ледники. На севере и северо-востоке СССР, на Аляске и Севере
Канады — общей площадью около 16 млн. км2 всегда сохраняется
подпочвенный слой льда (всего около 0,5 млн. км3.
В земной коре —
литосфере содержится, по разным оценкам, от 1 до 1,3 млрд. км3 воды,
что близко к содержанию её в гидросфере. В земной коре значительные
количества воды находятся в связанном состоянии, входя в состав
некоторых минералов и горных пород (гипс, гидратированные формы
кремнезёма, гидросиликаты и др.). Огромные количества воды (13—15 млрд.
км3) сосредоточены в более глубоких недрах мантии Земли. Выход воды,
выделявшейся из мантии в процессе разогревания Земли на ранних стадиях
её формирования, и дал, по современным воззрениям, начало гидросфере.
Ежегодное поступление воды из мантии и магматических очагов составляет
около 1 км3.
Имеются данные о том, что вода, хотя бы частично,
имеет «космическое» происхождение: протоны, пришедшие в верхнюю
атмосферу от Солнца, захватив электроны, превращаются в атомы водорода,
которые, соединяясь с атомами кислорода, дают H2O.
Вода
встречается в природных условиях в трех состояниях: твердом — в виде
льда и снега, жидком — в виде собственно воды, газообразном — в виде
водяного пара. Эти состояния воды называют агрегатными состояниями, или
соответственно твердой, жидкой и парообразной фазами. Переход воды из
одной фазы в другую обусловлен изменением ее температуры и давления. На
рис. 1 приведена диаграмма агрегатных состояний воды в зависимости от
температуры t и давления P. Из рис.1. видно, что в области I вода
находится только в твердом виде, в области II — только в жидком, в
области III — только в виде водяного пара. Вдоль кривой AC она находится
в состоянии равновесия между твердой и жидкой фазами (плавление льда и
кристаллизация воды); вдоль кривой AB — в состоянии равновесия между
жидкой и газообразной фазами (испарение воды и конденсация пара); вдоль
кривой AD — в равновесии между твердой и газообразной фазами (сублимация
водяного пара и возгонка льда).
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:56 ]
Заголовок сообщения:
Молекулярно-кинетическая теория вещества и воды
Структура воды в трех ее агрегатных
состояниях еще не может считаться окончательно установленной. Существует
ряд гипотез, объясняющих строение пара, воды и льда.
Эти
гипотезы в большей или меньшей степени опираются на
молекулярно-кинетическую теорию строения вещества, основы которой были
заложены еще М.В. Ломоносовым. В свою очередь, молекулярно-кинетическая
теория исходит из принципов классической механики, в которой молекулы
(атомы) рассматриваются как шарики правильной формы, электрически
нейтральные, идеально упругие. Такие молекулы подвержены лишь
механическим соударениям и не испытывают никаких электрических сил
взаимодействия. По этим причинам использование молекулярно-кинетической
теории может лишь в первом приближении объяснить строение вещества.
Газ
— в нашем случае водяной пар, — согласно молекулярно-кинетической
теории, представляет собой собрание молекул. Расстояние между ними во
много раз больше размеров самих молекул. Молекулы газа находятся в
непрерывном беспорядочном движении, пробегая путь между стенками
сосудов, в котором заключен газ, и сталкиваясь друг с другом на этом
пути. Соударения молекул между собой происходят без потери механической
энергии; они рассматриваются как соударения идеально упругих шариков.
Удары молекул о стенки ограничивающего их сосуда обусловливают давление
газа на эти стенки. Скорость движения молекул увеличивается с повышением
температуры и уменьшается с ее падением.
Когда температура
газа, уменьшаясь от более высоких значений, приближается к температуре
кипения жидкости (для воды 100°C при нормальном давлении), скорость
молекул уменьшается, и при соударении силы притяжения между ними
становятся больше сил упругих отталкиваний при ударе и поэтому газ
конденсируется в жидкость.
При искусственном сжижении газа
температура его должна быть ниже так называемой критической, которой
отвечает и критическое давление (п.1.1). При температуре выше
критической газ (пар) никаким давлением не может быть переведен в
жидкость.
Величина RTкр/ (PкрVкр) для всех газов, в том числе и
для водяного пара, должна быть равна 8/3=2,667 (здесь R — газовая
постоянная; Tкр, Pкр, Vкр — соответственно критические температура,
давление, объем). Однако для водяного пара она равна 4,46. Это
объясняется тем, что в состав пара входят не только одиночные молекулы,
но и их ассоциации.
Жидкость в отличие от газа представляет
собой совокупность молекул, расположенных столь близко друг от друга,
что между ними проявляются силы взаимного притяжения. Поэтому молекулы
жидкости не разлетаются в разные стороны, как молекулы газа, а только
колеблются около своего положения равновесия. Вместе с тем, так как
строение жидкости не вполне плотное, в ней имеются свободные места —
«дырки», вследствие чего, по теории Я.И.Френкеля, некоторые молекулы,
обладающие большей энергией, вырываются из своего «оседлого» места и
скачком перемещаются в соседнюю «дырку», расположенную на расстоянии,
примерно равном размеру самой молекулы. Таким образом, в жидкости
молекулы сравнительно редко перемещаются с места на место, а большую
часть времени находятся в «оседлом» состоянии, лишь претерпевая
колебательные движения. Этим, в частности, объясняется слабая диффузия в
жидкостях по сравнению с большой ее скоростью в газах. При нагревании
жидкости энергия ее молекул увеличивается, скорость их колебания
возрастает. При температуре 100°C и нормальном атмосферном давлении вода
распадается на отдельные молекулы H2O, скорость которых уже в состоянии
преодолеть взаимное притяжение молекул, и вода превращается в пар.
При
охлаждении жидкости (воды) происходит обратный процесс. Скорости
колебательного движения молекул уменьшаются, структура жидкости
становится более прочной, и жидкость переходит в кристаллическое
(твердое) состояние—лед. Различают два вида твердых тел: кристаллические
и аморфные. Основным признаком кристаллических тел является анизотропия
их свойств по различным направлениям: теплового расширения, прочности,
оптических и электрических свойств и т. п. Аморфные тела изотропны, т.
е. обладают одинаковыми свойствами во всех направлениях. Лед является
кристаллическим телом.
В твердом теле, в отличие от газа и
жидкости, каждый атом или молекула колеблются только около своего
положения равновесия, но не перемещаются. В твердом теле отсутствуют
«дырки», в которые могут переходить отдельные молекулы. Поэтому диффузия
в твердых телах отсутствует. Атомы, составляющие молекулы, образуют
прочную кристаллическую решетку, неизменность которой обусловлена
молекулярными силами. Когда температура твердого тела приближается к
температуре плавления, кристаллическая решетка его разрушается, и оно
переходит в жидкое состояние. В отличие от кристаллизации жидкостей
плавление твердых тел происходит сравнительно медленно, без явно
выраженного скачка.
Кристаллизация большинства жидкостей
происходит с уменьшением объема, а плавление твердых тел сопровождается
увеличением объема. Исключение составляют вода, сурьма, парафин и
некоторые другие вещества, у которых твердая фаза менее плотная, чем
жидкая.
Автор:
admin [ 20 июн 2011, 08:56 ]
Заголовок сообщения:
Структура воды в трех ее агрегатных состояниях
Проблема оценки структуры воды пока
остается одной из самых сложных. Рассмотрим кратко две обобщенные
гипотезы о структуре воды, получившие наибольшее признание, одна — в
начальный период развития учения о структуре воды, другая — в настоящее
время.
Согласно гипотезе, предложенной Уайтингом (1883г.) и
имеющей к настоящему времени различные интерпретации, основной
строительной единицей водяного пара является молекула H2O, называемая
гидроль, или моногидроль. Основной строительной единицей воды является
двойная молекула воды (H2O)2—дигидроль; лед же состоит из тройных
молекул (H2O)3 — тригидроль. На этих представлениях основана так
называемая гидрольная теория структуры воды.
Водяной пар,
согласно этой теории, состоит из собрания простейших молекул моногидроля
и их ассоциаций, а также из незначительного количества молекул
дигидроля.
Вода в жидком виде представляет собой смесь молекул
моногидроля, дигидроля и тригидроля. Соотношение числа этих молекул в
воде различно и зависит от температуры. Согласно этой гипотезе,
соотношение количества молекул воды и объясняет одну из основных ее
аномалий — наибольшую плотность воды при 4°С.
Так как молекула
воды несимметрична, то центры тяжести положительных и отрицательных
зарядов ее не совпадают. Молекулы имеют два полюса — положительный и
отрицательный, создающие, как магнит, молекулярные силовые поля. Такие
молекулы называют полярными, или диполями, а количественную
характеристику полярности определяют электрическим моментом диполя,
выражаемым произведением расстояния l между электрическими центрами
тяжести положительных и отрицательных зарядов молекулы на заряд e в
абсолютных электростатических единицах:
Для воды
дипольный момент очень высокий: p = 6,13·10-29 Кл·м. Полярностью молекул
моногидроля и объясняется образование дигидроля и тригидроля. Вместе с
тем, так как собственные скорости молекул возрастают с повышением
температуры, этим можно объяснить постепенный распад тригидроля в
дигидроль и далее в моногидроль соответственно при таянии льда,
нагревании и кипении воды.
Другая гипотеза строения воды,
разрабатывавшаяся в XX веке (модели О.Я.Самойлова, Дж.Попла,
Г.Н.Зацепиной и др.), основана на представлении, что лед, вода и водяной
пар состоят из молекул H2O, объединенных в группы с помощью так
называемых водородных связей (Дж.Бернал и Р.Фаулер, 1933г.). Эти связи
возникают в результате взаимодействия атомов водорода одной молекулы с
атомом кислорода соседней молекулы (с сильно электроотрицательным
элементом). Такая особенность водородного обмена в молекуле воды
обусловливается тем, что, отдавая свой единственный электрон на
образование ковалентной связи с кислородом, он остается в виде ядра,
почти лишенного электронной оболочки. Поэтому атом водорода не
испытывает отталкивания от электронной оболочки кислорода соседней
молекулы воды, а, наоборот, притягивается ею, и может вступить с нею во
взаимодействие. Согласно данной гипотезе, можно предположить, что силы,
образующие водородную связь, являются чисто электростатическими. Однако,
согласно методу молекулярных орбиталей, водородная связь образуется за
счет дисперсионных сил, ковалентной связи и электростатического
взаимодействия.
Я вот http://eko2000.ru - Здесь брал. Хоум Кредит лучший банк, лучшее обслуживание. Минимум справок. Можно http://eko2000.ru - заполнить онлайн заявку у них на сайте. Менеджер позвонит после заполнения заявки. Кстати много бонусов и подарков мне дали помимо кредита, очень доволен банком. Впринципе у каждого свои вкусы Также у них выгодная кредитная карта с большим льготным периодом. Заказать можете тоже онлайн
