Gheața este o substanță solidă care se află într-o stare de agregare, care tinde să aibă o formă gazoasă sau lichidă la temperatura camerei. Proprietățile gheții au început să fie studiate cu sute de ani în urmă. În urmă cu aproximativ două sute de ani, oamenii de știință au descoperit că apa nu este un simplu compus, ci un element chimic complex format din oxigen și hidrogen. După descoperire, formula apei a început să arate ca H2O.
Structura gheții
H2O este format din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. În repaus, hidrogenul este situat în vârful atomului de oxigen. Ionii de oxigen și hidrogen ar trebui să ocupe vârfurile unui triunghi isoscel: oxigenul este situat în vârful unui unghi drept. Această structură a apei se numește dipol.
Gheața este 11,2% hidrogen, iar restul este oxigen. Proprietățile gheții depind de structura sa chimică. Uneori conține formațiuni gazoase sau mecanice -impurități.
Gheața se găsește în natură sub forma câtorva specii cristaline care își păstrează stabil structura la temperaturi de la zero și mai jos, dar la zero și mai sus începe să se topească.
Structură de cristal
Proprietățile gheții, zăpezii și aburului sunt complet diferite și depind de structura cristalelor. În stare solidă H2O este înconjurat de patru molecule situate la colțurile tetraedrului. Deoarece numărul de coordonare este scăzut, gheața poate avea o structură ajurata. Acest lucru se reflectă în proprietățile gheții și în densitatea acesteia.
Forme de gheață
Gheața este una dintre cele mai comune substanțe din natură. Pe Pământ, există următoarele varietăți ale acestuia:
- râu;
- lac;
- maritime;
- firny;
- negru glaciar;
- sol.
Există gheață care se formează direct prin sublimare, adică. din starea de vapori. Această vedere capătă o formă scheletică (noi îi numim fulgi de zăpadă) și agregate de creștere dendritică și scheletică (îngheț, îngheț).
Una dintre cele mai comune forme sunt stalactitele, adică țurțurile. Ele cresc peste tot în lume: pe suprafața Pământului, în peșteri. Acest tip de gheață se formează prin curgerea picăturilor de apă la o diferență de temperatură de aproximativ zero grade în perioada toamnă-primăvară.
Formațiunile sub formă de fâșii de gheață care apar de-a lungul marginilor rezervoarelor, la marginea apei și a aerului, precum și de-a lungul marginii bălților, se numesc bănci de gheață.
Gheața se poate forma în soluri poroase sub formă de fibrevenă.
Proprietăți ale gheții
Substanța poate fi în diferite stări. Pe baza acestui fapt, apare întrebarea: ce proprietate a gheții se manifestă într-o anumită stare?
Oamenii de știință identifică proprietățile fizice și mecanice. Fiecare dintre ele are propriile caracteristici.
Proprietăți fizice
Proprietățile fizice ale gheții includ:
-
Densitate. În fizică, un mediu neomogen este reprezentat de limita raportului dintre masa substanței mediului în sine și volumul în care este închis. Densitatea apei, ca și alte substanțe, este o funcție de temperatură și presiune. De obicei, în calcule se utilizează o densitate constantă a apei, egală cu 1000 kg/m3. Un indicator de densitate mai precis este luat în considerare doar atunci când este necesar să se facă calcule foarte precis datorită importanței rezultatului diferenței de densitate.
La calcularea densității gheții se ține cont de ce apă a devenit gheață: după cum știți, densitatea apei sărate este mai mare decât a apei distilate.
-
Temperatura apei. De obicei, cristalizarea apei are loc la o temperatură de zero grade. Procesele de înghețare au loc în s alturi cu degajare de căldură. Procesul invers (topire) are loc atunci când se absoarbe aceeași cantitate de căldură care a fost eliberată, dar fără sărituri, dar treptat.
În natură, există condiții în care apa este suprarăcită, dar nu îngheață. Unele râuri rămân lichide chiar și la -2 grade.
- Capacitate termică. Aceasta este cantitatea de căldură care este absorbită atunci când corpul este încălzit pentru fiecaregrad. Există o capacitate termică specifică, care se caracterizează prin cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un kilogram de apă distilată cu un grad.
- Compresibilitate. O altă proprietate fizică a zăpezii și gheții este compresibilitatea, care afectează scăderea volumului sub influența presiunii externe crescute. Reciprocul se numește elasticitate.
- Rezistența gheții.
- Culoarea gheții. Această proprietate depinde de absorbția luminii și împrăștierea razelor, precum și de cantitatea de impurități din apa înghețată. Gheața de râu și lac fără impurități străine este vizibilă în lumină albastru pal. Gheața de mare poate fi complet diferită: albastru, verde, albastru, alb, maro, au o nuanță de oțel. Uneori poți vedea gheața neagră. Dobândește această culoare datorită cantității mari de minerale și diferitelor impurități organice.
Proprietăți mecanice ale gheții
Proprietățile mecanice ale gheții și apei sunt determinate de rezistența la mediul extern în raport cu o unitate de suprafață. Proprietățile mecanice depind de structură, salinitate, temperatură și porozitate.
Gheața este o formațiune plastică elastică, vâscoasă, dar există condiții în care devine tare și foarte fragilă.
Gheața de mare și apa dulce sunt diferite: prima este mult mai plastică și mai puțin durabilă.
Când navele trec, trebuie luate în considerare proprietățile mecanice ale gheții. De asemenea, este important atunci când folosiți drumuri de gheață, treceri și multe altele.
Apa, zăpada și gheața auproprietăți similare care definesc caracteristicile unei substanțe. Dar, în același timp, mulți alți factori influențează aceste citiri: temperatura ambiantă, impuritățile din solid, precum și compoziția inițială a lichidului. Gheața este una dintre cele mai interesante substanțe de pe Pământ.
