«Простейшее устойчивое соединение водорода с кислородом», — такое определение воды дает Краткая химическая энциклопедия. Но, если разобраться, не так уж проста эта жидкость. Она имеет много необыкновенных, удивительных и совершенно особенных свойств. Об уникальных способностях воды нам рассказал украинский акваисследователь Станислав Супруненко.
Высокая теплоемкость
Вода нагревается в пять раз медленнее песка и в десять раз медленнее железа. Чтобы нагреть на один градус литр воды, тепла потребуется в 3300 раз больше, чем для нагрева литра воздуха. Поглощая огромное количество теплоты, сама субстанция существенно не нагревается. Зато, когда она остывает, отдает столько же тепла, сколько забрала при нагреве. Такая способность накапливать и отдавать тепло позволяет сглаживать резкие температурные колебания на поверхности земли. Но и это еще не все! Теплоемкость воды снижается при повышении температуры от 0 до 370С, то есть в этих рамках нагреть ее легко, понадобится не так много тепла и времени. Но после температурной границы в 370С ее теплоемкость возрастает, а значит, для нагрева придется приложить больше усилий.
Установлено: минимальную теплоемкость вода имеет при температуре 36,790С, а ведь это — нормальная температура человеческого тела! Так что именно это качество воды обеспечивает стабильность температуры человеческого тела.
Высокое поверхностное натяжение воды
Поверхностное натяжение — это сила притяжения, сцепления между молекулами. Зрительно его можно наблюдать в чашке, наполненной чаем. Если медленно доливать в ее воду, она будет выливаться через край не сразу. Присмотритесь: над поверхностью жидкости можно увидеть тончайшую пленку — она и не дает жидкости вылиться. Она набухает по мере доливания и только при «последней капле» это все-таки случится.
Все жидкости имеют поверхностное натяжение, но у всех оно разное. У воды поверхностное натяжение — одно из самых высоких. Больше — только у ртути, вот почему при разливе она сразу превращается в шарики: молекулы вещества крепко «привязаны» друг к другу. А вот у спирта, эфира и уксусной кислоты поверхностное натяжение значительно ниже. Их молекулы меньше притягиваются друг к другу и, соответственно, именно поэтому быстрее испаряются и распространяют свой запах.
Высокая скрытая теплота испарения
Чтобы выпарить воду, потребуется в пять с половиной раз больше тепла, чем для ее вскипячения. Если бы не это свойство воды — медленно испаряться, — многие озера и реки просто пересыхали бы в жаркое лето.
В глобальных масштабах каждую минуту из гидросферы испаряется миллион тонн воды. В результате в атмосферу поступает колоссальное количество теплоты, эквивалентное работе 40 тысяч электростанций мощностью 1 млрд Квт каждая.
Расширение
При понижении температуры все вещества сжимаются. Все, но только не вода. Пока температура не опустится ниже 40С, вода ведет себя совсем обычно — немного уплотняясь, уменьшает свой объем. Но после 3,980С она меняет свое поведение, точнее — начинает расширяться, несмотря на понижение температуры! Процесс идет плавно до температуры 0С, пока вода не замерзает. Как только образовывается лед, объем уже твердой воды резко возрастает на 10%.
Удивительные факты о воде
Что может быть удивительного в таком простом и привычном веществе, как вода? Но, несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать ученым.
К примеру, знали ли вы, что горячая вода замерзает быстрее холодной? Это правда!
Хотя, по логике вещей, первой должна 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. Открыл этот феномен в 1963 году танзанский студент Эрасто Б. Мпемба. Он, 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 носит название «эффект Мпемба». Правда, задолго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом. Ученые так до конца и не понимают природу этого явления.
Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись! Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде. Так, к примеру, при температуре -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду — твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.
А австралийский химик Ричард Пэшли обнаружил, что масло все-таки смешивается с водой. Но для этого из воды необходимо удалить растворенные в ней газы. Если вода на 99, 999% лишена газов, то сама собой, без добавления эмульгаторов и поверхностно-активных веществ, возникает эмульсия масла в воде. Причем она не расслаивается и при возвращении растворенных газов в воду. Это открытие пригодится в фармацевтике, парфюмерии, кулинарии и других областях.
Высокая теплоемкость
Вода нагревается в пять раз медленнее песка и в десять раз медленнее железа. Чтобы нагреть на один градус литр воды, тепла потребуется в 3300 раз больше, чем для нагрева литра воздуха. Поглощая огромное количество теплоты, сама субстанция существенно не нагревается. Зато, когда она остывает, отдает столько же тепла, сколько забрала при нагреве. Такая способность накапливать и отдавать тепло позволяет сглаживать резкие температурные колебания на поверхности земли. Но и это еще не все! Теплоемкость воды снижается при повышении температуры от 0 до 370С, то есть в этих рамках нагреть ее легко, понадобится не так много тепла и времени. Но после температурной границы в 370С ее теплоемкость возрастает, а значит, для нагрева придется приложить больше усилий.
Установлено: минимальную теплоемкость вода имеет при температуре 36,790С, а ведь это — нормальная температура человеческого тела! Так что именно это качество воды обеспечивает стабильность температуры человеческого тела.
Высокое поверхностное натяжение воды
Поверхностное натяжение — это сила притяжения, сцепления между молекулами. Зрительно его можно наблюдать в чашке, наполненной чаем. Если медленно доливать в ее воду, она будет выливаться через край не сразу. Присмотритесь: над поверхностью жидкости можно увидеть тончайшую пленку — она и не дает жидкости вылиться. Она набухает по мере доливания и только при «последней капле» это все-таки случится.
Все жидкости имеют поверхностное натяжение, но у всех оно разное. У воды поверхностное натяжение — одно из самых высоких. Больше — только у ртути, вот почему при разливе она сразу превращается в шарики: молекулы вещества крепко «привязаны» друг к другу. А вот у спирта, эфира и уксусной кислоты поверхностное натяжение значительно ниже. Их молекулы меньше притягиваются друг к другу и, соответственно, именно поэтому быстрее испаряются и распространяют свой запах.
Высокая скрытая теплота испарения
Чтобы выпарить воду, потребуется в пять с половиной раз больше тепла, чем для ее вскипячения. Если бы не это свойство воды — медленно испаряться, — многие озера и реки просто пересыхали бы в жаркое лето.
В глобальных масштабах каждую минуту из гидросферы испаряется миллион тонн воды. В результате в атмосферу поступает колоссальное количество теплоты, эквивалентное работе 40 тысяч электростанций мощностью 1 млрд Квт каждая.
Расширение
При понижении температуры все вещества сжимаются. Все, но только не вода. Пока температура не опустится ниже 40С, вода ведет себя совсем обычно — немного уплотняясь, уменьшает свой объем. Но после 3,980С она меняет свое поведение, точнее — начинает расширяться, несмотря на понижение температуры! Процесс идет плавно до температуры 0С, пока вода не замерзает. Как только образовывается лед, объем уже твердой воды резко возрастает на 10%.
Удивительные факты о воде
Что может быть удивительного в таком простом и привычном веществе, как вода? Но, несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать ученым.
К примеру, знали ли вы, что горячая вода замерзает быстрее холодной? Это правда!
Хотя, по логике вещей, первой должна 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. Открыл этот феномен в 1963 году танзанский студент Эрасто Б. Мпемба. Он, 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 носит название «эффект Мпемба». Правда, задолго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом. Ученые так до конца и не понимают природу этого явления.
Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись! Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде. Так, к примеру, при температуре -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду — твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.
А австралийский химик Ричард Пэшли обнаружил, что масло все-таки смешивается с водой. Но для этого из воды необходимо удалить растворенные в ней газы. Если вода на 99, 999% лишена газов, то сама собой, без добавления эмульгаторов и поверхностно-активных веществ, возникает эмульсия масла в воде. Причем она не расслаивается и при возвращении растворенных газов в воду. Это открытие пригодится в фармацевтике, парфюмерии, кулинарии и других областях.
