Техника - молодёжи 1967-05, страница 40

г

четвертое состояние воды ?

lie секрет, что бутылка с водой лопается иа морозе. •"•Замерзшая вода может разрушить даже прочную чугунную оболочку. Но, оказывается, «внутри» воды есть еще более могучие силы — поверхностное натяжение. Именно оно придает Шарообразную форму капле росы, создает мениск в сосудах с жидкостями. Его действие особенно чувствуется в тонких (to десять раз тоньше человеческого волоса) трубочках-капиллярах. Если такую трубочку окунуть в воду, то она под действием сил поверхностного натяжения сама поднимется по капилляру вверх. Вылить ее обратно нелегко: слой молекул воды прилипает к стенкам трубочки, к нему пристает второй, слой, третий и т. Д. Между молекулами нарушаются обычные связи и возникают новые, более прочные.

Если поместить капилляр с водой на мороз, toi вопреки нашим ожиданиям, вода не замерзнет. Вязкость ее увеличится в 15 раз, но она останется жидкой. До сих пор было известно три основных состояния воды: газообразное, жидкое и твердое. Возможно, описанное явление — четвертое ее состояние, еще неизвестное. Не по этой ли причине ранние цветы, например подснежники или Горные колокольчики, стойко переносят стужу? Ведь, артерии растения — те же капилляры...

П. ПИВОВАР, инженер

нием температуры она возрастает. А вода опять своевольничает. Ее удельная теплоемкость от 0°С до 27° С падает, достигает своего минимального значения; а затем возрастает.

росина и других веществ? Тогда все было бы иначе. Один за другим высыхали бы мелкие водоемы, дождь Испарялся бы зачастую еще в воздухе, а леев и луга Вскоре превратились бы в пустыню. Нет, пусть лучше будут все 5371

какой суп

дешевле: на спирте или на поде?

Для нагрева хотя бы на один градус вода требует тепла намного больше, чем какое-либо другое веЩестВо. Иными словами, ее удельная теплоемкость чрезвычайно .велика. Эта особенность бывает иногда полезной, а иногда и неприятной. Например, система водяного отопления. Нагревается она очень медленно из-за большой теплоемкости воды. Но зато уже нагретая долго сохраняет тепло. Это хорошо.

Что же касается варки пищи, то чисто теоретически следовало бы отдать предпочтение другим жидкостям, например спирту. У него теплоемкость вдвое меньше, стало быть, на варку потребуется вдвое меньше тепла И времени.

Однако ие сама величина теплоемкости воды, а изменение ее с температурой — вот В чем суть аномалии воды. «Поведение» теплоемкости всех тел одинаково — с повыше-

почему падает барометр *

■■•Быстро падает барометр — быть плохой погоде. Но задумывались ли вы, что это явлеиие противоречит нашим обыденным представлениям: пар превращается в жидкость при увеличении давления, а не при падении. Так ведут себя все жидкости, кроме воды. При уменьшении давления ее пар из ненасыщенного становится пересыщенным, что приводи* к выпадению осадков. К этому мы настолько привыкли, что совсем не замечаем открыто лежащее противоречие и принимаем окружающее так, как оно есть, не видя в нем аномалии.

(«водоносные" 'всех жидкостей вода обладает

nnnvnLi наибольшим коэффициентом поверх-

сосуды постного натяжения, благодаря этому,

земли в также свойству капиллярности грун

товая вода без особого труда 'Поднимается вверх к корням растений. Ведь только за вегетационный период с одного гектара земли пшеница «откачивает» 2 тыс. т, кукуруза — 3200 т, а капуста — В тысяч т воды! Трудно представить себе картину жизни На Земле, если бы поверхностное натяжение воды было бы меньшим.

калейдоскоп Наряду со старыми, уже известными _и аномалиями воды, о которых ученые

чудес воды знали сравнительно Давно, были откры-Tbi и новые. Например, распространение звука в воде. Если у обычных жидкостей при повышении "Температуры скорость звука падает, то в воде, наоборот, растет. Значительно сложнее обстоит дело с распространением звука в соленой, например морской, воде. До сих пор этот вопрос хорошо не изучен, хотя уже получены некоторые эмпирические формулы.

Аномально и изменение, коэффициента теплопроводности воды от 0°С до ISO⁰ С. Обычно у жидкостей наблюдается линейное соотношение между теплопроводностью и температурой: с ростом температуры значение коэффициента уменьшается или увеличивается. Вода (в который раз!) задает другой тон. Сначала коэффициент теплопроводности растет, а лотом падает.

Есть у воды аномалии и в электрооптических явлениях. Вспомним хотя бы диэлектрическую проницаемость е. Для воды она равна 80. Пожалуй, больше не найдется вещества с таким огромным значением е. Именно благодаря этому -вода самый могучий растворитель. И опять любопытный факт! Аномально высокая диэлектрическая проницаемость присуща только жидкому состоянию воды — у льда она в двадцать раз меньше.

десь были упомянуты Далеко не все аномальные свойства •воды. Но и из того, что рассказано, хорошо видно, сколь они важны для нас. Ведь будь вода нормальной жидкостью. Земля до сих пор оставалась бы безжизненным космическим телом. Поистине нормальные аномалии!

А номелии свойств воды связаны с особенностью строения ее молекул н структуры в равных агрегатных состой них. Три ядра В молекуле воды обреэуют равнобедренный треугольник с двумя протонами е основании и нислородом в вершине. Строение элентроиного облака таново, нто Молекулы связаны друг с другом четырьмя водородными связями. Это во льду. Но рентгенографические неследования наказывают, чта танов расположение молекул часто сохраняется и в жидкой воде. В результате вода обладает очень рыхлой • (ажурной) етрунтурой. Именно с этим обстоятельством связаны многие аномалии воды. Например, ажурность структуры ведет К тому, что в определенных пределах усиление теплового движений молекул, происходящее с повышением температуры, вызывает уплотианив (аномалий плотности). При увеличении давления происходит нарушение связей между молекулами. Ажурная структура разрушается, а следовательно, температура плавления льда понижается (примерно на 1° на наждые 130 атм). При давлениях вЫшв 2 тыс. атм картина

усложняется «следствие полиморфизма льда. Теплота плавления льда (к60 кал/г) аномально велика, причем с понижением темперетурЫ она уменьшается. В отличие от других веществ, например сеиица, объем воды при плавлении уменьшается. Поэтому жиднай еода тяжелее льда. Изменение теплоемкости воды с температурой также аномально. Если у ртути с повышением температуры теплоемкость ой астаст, то у воды она сначала падает, Достигает Минимального значений, а затем возрастает. Кривая Зависимости теплопроводности воды от температуры также имеет перегиб, только здесь она достигает мвнеймальноге значения. Подобное происходит н со скоростью звуна. Теплота парообразования воды очень велина — S37 иал/г (при

Вода' имеет н самое большое поверхностное на-тяженйё — 72,7 эрг/см' (при 20° С). И наконец, последняя аномалия — в отличие от других веществ перенасыщение водяного пара происходит при уменьшении давления.

36

L