 |  |
Физика воды 
Неправильно лежащая вода может утонуть.
Алишер Файз  Еще
Фалес Милетский, древнегреческий мыслитель, родоначальник античной философии
и науки обратил внимание на то, что вода – единственное вещество на Земле,
которое существует в природе во всех трех агрегатных состояниях – жидком,
твердом и газообразном.
Пар и туман
Вода в газообразном состоянии называется водяным паром. Водяной пар
невидим. Он растворяется в воздухе, и в этом случае говорят о влажности
воздуха. Растворимость водяного пара в воздухе зависит от его
температуры и давления. Предельная концентрация пара называется состоянием
насыщения или точкой росы. При насыщении происходит конденсация
водяного пара (переход из газообразной в жидкую фазу) в виде тумана, росы и
облаков. Не следует путать пар и туман. С мельчайшими
каплями воды и кристаллами льда в атмосфере связаны такие оптические
явления, как радуга и гало.   
Облака Облака укрывают Землю "одеялом", создавая "парниковый
эффект", который задерживает до 60% теплового излучения нашей планеты и
не дает ей охлаждаться. По этой причине перепады между дневной и ночной
температурой в пасмурную погоду заметно меньше.
Испарение Обратный процесс – переход из жидкого
состояния в газообразное, называется испарением. Испарение с
поверхности воды и даже льда (сублимация) также зависит от влажности
воздуха, что позволяет сушить белье на морозе. Этим объясняется и то, что
жара в прибрежных районах с влажным климатом переносится труднее, чем в
континентальных. Сублимация
Последнее время все более широкое применение находит технология
консервирования на основе вакуумно-сублимационной сушки, когда из
продукта удаляется влага путем испарения льда. При замачивании в воде
сублимированные продукты быстро возвращаются к первоначальной форме.
Кипение Когда же интенсивный процесс испарения
начинается не только с  поверхности,
но и внутри жидкости с бурным образованием пузырьков, поднимающихся к
поверхности, то такое явление называется кипением. Температура
кипения зависит от давления. Это свойство используется в "скороварке", и это
же причина того, что на приготовление пищи в горах требуется больше времени.
Почему лед скользкий?   Температура
замерзания воды понижается при увеличении давления примерно на 10° С на
каждые 130 атм. Узкие полозья коньков создают значительное давление на лед.
Так как температура плавления льда с повышением давления понижается, то при
не очень сильном морозе под коньком образуется тонкая прослойка воды,
которая действуя в качестве смазки, обеспечивает скольжение. По этой же
причине шероховатый лед более скользкий, чем зеркально гладкий. Таянием
снега под давлением объясняется возможность лепить снежки и катать комья для
«снеговиков» при легком морозце.
Вода- мерило
Градус Для измерения температуры повсеместно
используется шкала, предложенная шведским физиком Андерсом Цельсием, в
которой точка кипения воды при нормальном давлении обозначена 100, а
точка таяния льда 0. Килограмм  Вода
оказалась привлекательной и для создателей метрической системы мер, когда
решался вопрос об основной мере массы. За единицу массы был принят
грамм – масса одной миллионной кубического метра воды при ее
максимальной плотности. Так как не очень удобно уравновешивать предметы
соответствующим количеством воды, был создан металлический эталон –
килограмм, соответствующий тысяче граммов и с предельной точностью
воспроизводящий указанное идеальное определение. 1 килограмм – это масса 1
литра или 1 кубического дециметра воды.
Калория
Для единицы измерения количества теплоты также была использована вода. Одна
калория – это количество тепла, необходимое для нагревания 1 грамма воды
от 14,5 до 15,5° С. Уникальность воды
Чистая вода – прозрачная бесцветная жидкость без вкуса и запаха. По ряду
физических параметров вода является уникальным веществом.
Плотность Как известно, при охлаждении все вещества
сжимаются. Вода следует этому правилу до тех пор, пока ее температура не
достигнет значения 4° С. В этом состоянии она обладает наибольшей
плотностью. При дальнейшем понижении температуры, вода, вопреки общему
правилу, начинает расширяться, а переход в твердое состояние сопровождается
еще одним скачкообразным расширением. Благодаря этому лед плавает, а водоемы
не промерзают. Теплоемкость Вода
обладает способностью поглощать большое количество теплоты и сравнительно
мало при этом нагреваться. Удельная теплоемкость воды выше, чем у
большинства веществ, она в 10 раз выше чем у железа. Больших затрат энергии
требуют процессы испарения и замерзания, которые происходят
при неизменности температуры. Именно по этим причинам дневные и годовые
колебания температуры не такие резкие, а в системах отопления и охлаждения
используют воду. Поверхностное натяжение  У
воды огромная сила поверхностного натяжения, которая зависит от
силы сцепления между молекулами воды. Способностью смачивать –
одно из таких проявлений. Этой силой формируется капля и определяется
испаряемость жидкости. Вода в форме сферических капель имеет наименьшую
поверхность при заданном объеме. Поверхностное натяжение зависит от
температуры и наличия примесей. Вязкость воды с ростом температуры
быстро уменьшается и при 100° С оказывается в 8 раз меньше, чем при 0° С.
Вода с низким поверхностным натяжением легче вступает в межмолекулярные
взаимодействия и более полезна для организма.
Поверхностное натяжение является необходимым условием для капиллярных
процессов – основы жизнедеятельность животных и растений, химических
технологий и бытовых явлений. Полотенце, белье, рыхление почвы используют
этот эффект. Тройная точка воды
Тройная точка определяется значением температуры и давления, при котором
вещество может одновременно и равновесно находится в трех агрегатных
состояниях — твердом, жидком и газообразном. В этой точке сходятся линии
плавления, кипения и сублимации. Для воды температура тройной точки
равна 273,16 К (0, 01 °С) при давлении 609 Па (4, 58 мм рт. ст.). Это
состояние выбрано в качестве начала отсчета абсолютной температуры в
градусах Кельвина. Критическая точка
Критическая точка – сочетание значений температуры и давления, при
которых исчезает различие в свойствах жидкой и газообразной фаз вещества.
Критическая точка для воды достигается с большим трудом при температуре
374,2° С и давлении 21,4 МПа. В момент достижения
критической точки вода характеризуется крайне низкой вязкостью,
непрозрачностью, резким падением скорости распространения звуковых волн и в
три раза более низкой плотностью, чем при обычных условиях.
Сверхкритическое состояние представляют собой нечто среднее между жидкостью
и газом. Вода в сверхкритическом состоянии может сжиматься, как газ, и в
тоже время, способна растворять твердые вещества, что не характерно для
газов. Энергия воды Механическое
движение воды – источник энергии речных и приливных электростанций. Для
получения электроэнергии используют и разность температур между
поверхностными и глубинными слоями воды. Вода – основа экологически чистой
водородной энергетики, а тяжелая вода используется в термоядерной
энергетике. Память воды Вода
способна к объединению большого числа своих молекул в кластеры и цепочки.
Такая "полимеризованная" вода кипит при температуре на несколько градусов
выше, чем обычная и имеет ряд совершенно новых физических свойств.  Кластеры
представляют собой стабильные долгоживущие кристаллоподобные образования. Их
конфигурация реагирует перестройкой даже на незначительные внешнее
воздействия и примеси. Таким образом, в изменении структуры воды проявляются
ее информационные свойства.
За счет различия в
продолжительности жизни водных кластеров большинство взаимодействий приводит
не к полной, а лишь к частичной реорганизации кластеров, что обеспечивает
воде как короткую, так и достаточно долговременную память.
Для получения
структурированной воды используют различные технологии: омагничивание,
замораживание с последующим таянием, электролитическое разделение воды на
"мертвую" и "живую".
Источники Материал подготовил
учитель информатики и ИКТ
Комаровский А.Н. ГООУ "Россошанская школа-интернат
для
детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей"
Воронежская обл. | |  | |  | | |
Это интересно
|
Только факты | 
| 
| | 
| |
• Вода содержится даже в твердых
кристаллических породах. Так в 1 м3 гранита находится
примерно 26 литров воды. 
• При увеличении давления вода почти не
сжимается, но если бы она была совсем несжимаемой, то уровень воды в
мировом океане поднялся бы на 30 м.
• Самая прозрачная вода в Саргассовом море,
где можно видеть на расстояние до 66 м.
• Вода в нанотрубках не замерзает даже при
температуре, близкой к абсолютному нулю. | | 
| | 
|
| | 
| |
Почему шумит чайник? Пузырьки пара, поднимаясь от
горячего дна в верхние, более холодные слои, опять превращаются воду,
захлопываясь с большой скоростью и образуя звуковые волны. По этой
причине перед закипанием слышен шум в чайнике или кастрюле. 
Кавитация Кавитация – образование в жидкости
пузырьков, заполненных паром. Она возникает в результате резкого
понижения давления в жидкости. Перемещаясь в область с более высоким
давлением, пузырек захлопывается, излучая ударную волну. Кавитация
разрушает поверхность насосов гребных винтов, гидротурбин. Ее используют
в ультразвуковых стиральных машинах и для бережной и эффективной очистки
археологических находок. | | 
| | 
|
| | 
| |
Осмос Если два раствора с разной концентрацией
разделены полупроницаемой мембраной, то наблюдается явление переноса
вещества из одного раствора в другой, которое называется осмосом. Сила
осмотического давления, направленная от разбавленного к
концентрированному раствору, может быть очень значительной. В дереве под
действием осмотического давления растительный сок поднимается от корней
до самой верхушки. Чтобы при введении лекарства в
кровь осмотическое давление не приводило к разрыву клеточной стенки, их
разводят в растворе хлорида натрия определенной концентрации для
уравновешения осмотического давления, создаваемого клеточной жидкостью.
На явлении осмоса основана и засолка овощей. | |
| |
|
| |
| |
Шепот звезд Полярной ночью в сильные морозы над
обледеневшей тундрой слышен звенящий шорох. Якуты называют его "нежным
шепотом звезд". Причина этого явления – "перезвон" мельчайших
кристалликов льда, мгновенно образующихся при выдыхании влажного
воздуха.
Сухой дождь Из-за того, что воздух в пустыне
отличается высокой температурой и чрезвычайно низкой влажностью, капли
дождя нередко испаряются, не достигнув поверхности земли. При этом можно
наблюдать, как идет дождь, стоять под ним и остаться совершенно сухим. | |
| |
|
| |
| |
Мыльные пузыри Для мыльных пузырей лучше всего
подходит мягкая вода и хозяйственное мыло. Причина того, что пузыри
цветные заключается в интерференции – наложении световых волн,
отраженных от внутренней и внешней поверхности тончайшей пленки мыльного
пузыря.
Когда класть сахар в чай? Скорость остывания тем
больше, чем больше разность температур, а процесс растворения сахара в
воде связан с поглощением тепла. 
По этой причине, если вы спешите, то лучше немного подождать, потом
растворить сахар в чае, а не поступить наоборот. | |
| |
|
| |
| |
Почему молчат рыбы? На самом деле рыбы не молчат,
но при переходе из более плотной в менее плотную среду наблюдается
явление полного отражения как звуковых, так и световых волн. По этой
причине звуки, раздающиеся в воде, достигая поверхности, почти полностью
от нее отражаются в обратном направлении. Даже нырнув воду, вы почти не
будете слышать звуков, потому что в ушах остается воздушная прослойка. 
В самой же воде звук отлично распространяется, причем почти в пять раз
быстрее, чем в воздухе. На этом свойстве основано измерени глубин с
помощью эхолота и обнаружение подводных лодок. | |
| |
|
| |
| |
Теплый лед Голландские ученые нашли у воды
способность превращаться в лед при температуре, значительно выше
традиционного нуля градусов по Цельсию. В Лейденском университете
жидкость заключили между кристаллом графита и вольфрамовой пластинкой, и
обнаружили, что при определенных условиях она приобретает свойства
жесткого клея, не позволяющего телам смещаться друг относительно друга. | |
| |
|
| |  | |  |
|
