Читать онлайн «Занимательная гидрогеология»
Автор Ларионов Анатолий Константинович
да, короче «аш два о». Как будто бы все очень просто. Однако уже в прошлом веке начали обнаруживаться то одни, то другие факты, вызывающие удивление ученых. Это вещество, определяющее во многом жизнь на Земле, вело себя не так, как ведут соединения такого типа. Вода оказалась ларчиком, полным загадок. Так, А. Сент-Экзю-пери с присущей ему эмоциональностью воскликнул: «Вода, у тебя нет ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!». Действительно, что ты такое, вода?
Все вещества на Земле при охлаждении становятся плотней, а вода при охлаждении до 4 градусов по Цельсию ведет себя как все другие вещества, а затем, по мере падения температуры, плотность ее начинает уменьшаться.
Рис. 1. Не правда ли странно меняется плотность воды при изменении температуры?
а — изменение плотности воды; б — то же, других веществ
В викторинах часто задают вопрос: почему лед плавает в воде? Все мы привыкли к тому, что твердое вещество тонет в своей жидкой фазе, как, например, металлы тонут в своих расплавах. Поэтому удивительно, что вода при охлаждении до температуры ниже 0° С, переходя в лед, уменьшает свою плотность, а ее объем увеличивается почти на 10% (рис. 1). Вот и причина, почему лед плавает в воде — он просто легче ее.
Вода сжимается под давлением гораздо меньше, чем большинство других жидкостей. Ученые обнаружили, что при увеличении давления на 1 атм [В Международной системе единиц (СИ) 1 атм = 105 Па (паскалей)] при 0° С ее сжимаемость составляет ничтожную величину — 0,00005 доли начального объема. Вот почему только в придонных слоях океанических впадин на глубинах 7000 — 10000 м вода приобретает ощутимое уплотнение.
А вот другое удивительное свойство: при нагревании воды до любой температуры нужно затратить гораздо больше тепла, чем это требуется для других веществ. Физики говорят, что она обладает самой высокой из всех известных твердых и жидких веществ «удельной теплоемкостью», то есть количеством тепла, необходимого для повышения температуры тела на 1° С. В связи с этой физической характеристикой нельзя не заметить, что и здесь вода имеет необычный нрав. Все вещества с ростом температуры увеличивают свою теплоемкость, а она вопреки всему в интервале от 0° до 35° С ее уменьшает.
Рис. 2. Если растет давление, то увеличивается температура перехода в пар. Но после температуры 374,19 С давление больше не влияет (в кружках давление в атмосферах)
Возьмем, например, температуру кипения вещества, соответствующую переходу их из жидкости в газ. Здесь ученые обнаружили строгую закономерность, по которой точка такого перехода определяется химическим положением соединения. Соединения кислорода с водородом в связи с этим при всех условиях должны при 0° С быть газом, но это не так — вода при нормальных физических условиях переходит в газ (пар) только при 100° С.
Вот еще одна интересная аномалия воды. На рис. 2 мы видим, что между давлением и температурой перехода веществ в пар существует достаточно четкая зависимость. Однако при температуре среды 374,15° С чистая вода, в отличие от других веществ, независимо от давления, всегда превращается в пар.
Все вещества на Земле при охлаждении становятся плотней, а вода при охлаждении до 4 градусов по Цельсию ведет себя как все другие вещества, а затем, по мере падения температуры, плотность ее начинает уменьшаться.
Рис. 1. Не правда ли странно меняется плотность воды при изменении температуры?
а — изменение плотности воды; б — то же, других веществ
В викторинах часто задают вопрос: почему лед плавает в воде? Все мы привыкли к тому, что твердое вещество тонет в своей жидкой фазе, как, например, металлы тонут в своих расплавах. Поэтому удивительно, что вода при охлаждении до температуры ниже 0° С, переходя в лед, уменьшает свою плотность, а ее объем увеличивается почти на 10% (рис. 1). Вот и причина, почему лед плавает в воде — он просто легче ее.
Вода сжимается под давлением гораздо меньше, чем большинство других жидкостей. Ученые обнаружили, что при увеличении давления на 1 атм [В Международной системе единиц (СИ) 1 атм = 105 Па (паскалей)] при 0° С ее сжимаемость составляет ничтожную величину — 0,00005 доли начального объема. Вот почему только в придонных слоях океанических впадин на глубинах 7000 — 10000 м вода приобретает ощутимое уплотнение.
А вот другое удивительное свойство: при нагревании воды до любой температуры нужно затратить гораздо больше тепла, чем это требуется для других веществ. Физики говорят, что она обладает самой высокой из всех известных твердых и жидких веществ «удельной теплоемкостью», то есть количеством тепла, необходимого для повышения температуры тела на 1° С. В связи с этой физической характеристикой нельзя не заметить, что и здесь вода имеет необычный нрав. Все вещества с ростом температуры увеличивают свою теплоемкость, а она вопреки всему в интервале от 0° до 35° С ее уменьшает.
Рис. 2. Если растет давление, то увеличивается температура перехода в пар. Но после температуры 374,19 С давление больше не влияет (в кружках давление в атмосферах)
Возьмем, например, температуру кипения вещества, соответствующую переходу их из жидкости в газ. Здесь ученые обнаружили строгую закономерность, по которой точка такого перехода определяется химическим положением соединения. Соединения кислорода с водородом в связи с этим при всех условиях должны при 0° С быть газом, но это не так — вода при нормальных физических условиях переходит в газ (пар) только при 100° С.
Вот еще одна интересная аномалия воды. На рис. 2 мы видим, что между давлением и температурой перехода веществ в пар существует достаточно четкая зависимость. Однако при температуре среды 374,15° С чистая вода, в отличие от других веществ, независимо от давления, всегда превращается в пар.
