كثافة غير طبيعية من الجليد والمياه

المياه - السائل غامضة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن معظم خصائصه غير طبيعية، أي، تختلف عن غيرها من السوائل. والسبب يكمن في هيكلها الخاص، والذي كان سببه روابط هيدروجينية بين جزيئات، تتفاوت مع درجة الحرارة والضغط. هذه الخصائص الفريدة امتلك والجليد. ويقال أن تحديد كثافة يمكن أن تتحقق عن طريق الصيغة ρ = م / V. وفقا لذلك، قد يتم تعيين المعيار من خلال دراسة كتلة السوائل من المواد لكل وحدة حجم.

دعونا نلقي نظرة على بعض من خصائص الجليد والماء. على سبيل المثال، والكثافة الوضع الشاذ. بعد ذوبان الثلج ذاب زيادة كثافة، مرورا علامة حاسمة من 4 درجات، وعندها فقط يبدأ في الانخفاض مع زيادة درجة الحرارة. ومع ذلك، فإن السوائل التقليدية أنه يقلل دائما خلال التبريد. هذه الحقيقة هو التفسير العلمي. وارتفاع درجة الحرارة، وسرعة أكبر من الجزيئات. وهذا يؤدي إلى النفور من بعضها البعض، وتبعا لذلك، والمواد تصبح أكثر قابلة للتفتيت. يتكون الماء لغز في حقيقة أنه على الرغم من الزيادة في سرعة الجزيئات مع ارتفاع درجة الحرارة، خفض كثافته لا يحدث إلا في درجات حرارة عالية.

السر الثاني هو السؤال: "لماذا الجليد يمكن أن تطفو على سطح الماء؟"، "لماذا هل هي في الأنهار لا تجميد لأسفل؟" حقيقة أن كثافة الجليد أقل من كثافة الماء. وفي عملية ذوبان أي سائل آخر، كثافته أصغر من أن من الكريستال. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن لديهم فترة زمنية معينة، ورتبت بشكل منتظم في جزيء الماضي هذا. هذه هي الحال في أي بلورات مادة. ومع ذلك، وبصرف النظر عن هذا، فإن جزيء أنها "معبأة" ضيق بما فيه الكفاية. في عملية ذوبان انتظام الكريستال يختفي، وهو أمر ممكن فقط عندما تكون الجزيئات أقل كثافة. وفقا لذلك، يتم تقليل كثافة المادة في عملية الصهر. ولكن تغيير هذا المعيار هو لا بأس به، على سبيل المثال، وصهر المعادن وانخفض ذلك بمعدل 3 في المئة. ومع ذلك، فإن كثافة الجليد أقل من كثافة الماء دفعة واحدة عشرة في المئة. لذلك، يمكننا أن نقول أن هذه القفزة غير طبيعي ليس فقط للإشارة، ولكن أيضا حجم.

ويوضح بنية البيانات من الميزات لغز الجليد. وهو شبكة من الروابط الهيدروجينية، والتي في كل واحدة من عقدة أربع قطع. لذلك، ويسمى شبكة رباعية. جميع الزوايا تساوي QT في ذلك، لذلك يطلق عليه رباعي السطوح. وعلاوة على ذلك، فإنه يتكون من حلقات ستة membered للشكل المنحني.

وهناك ميزة للبنية صلبة من المياه هو أن جزيئات معبأة فضفاضة فيها. إذا كانوا في علاقة وثيقة، فإن كثافة الجليد مساويا إلى 2.0 غ / CM3، ولكن في واقع الأمر هو 0.92 غرام / CM3. من هذا يجب أن تتبع استنتاج مفاده أن وجود كميات كبيرة المكانية يجب أن يؤدي إلى عدم الاستقرار. في الواقع، فإن الشبكة تصبح أقل قوة، ولكن يمكن إعادة بنائها. الجليد - المواد قوي لدرجة أن أسلاف الإنويت الحديث المستفادة لبناء أكواخهم للخروج منه. وحتى يومنا هذا، من سكان القطب الشمالي ledobeton تستخدم كمادة بناء. وفقا لذلك، عندما يختلف الضغط بنية الجليد. وفي هذا الاستقرار هو الخاصية الرئيسية لروابط هيدروجينية بين جزيئات شبكات H ₂ O. وتبعا لذلك، فإن كل جزيء الماء في الحالة السائلة يحتفظ أربعة السندات الهيدروجين، ولكن في نفس الزوايا تصبح مختلفة من كيو تي، وهذا يؤدي إلى حقيقة أن كثافة الجليد أقل من كثافة الماء.