Плавление - льд
Cтраница 3
При плавлении льда, кроме исчезновения связей дальнего порядка, происходит разрушение связей ближнего порядка, в результате чего некоторые молекулы приобретают большую свободу и погружаются в те полости, которыми богата ажурная структура льда. Этим объясняется сжатие льда при таянии и нагревании до 4 С. [31]
При плавлении льда водородные связи частично рвутся ( примерно 10 % всех связей) и часть молекул воды получает относительную свободу передвижения. Уменьшение объема при плавлении ( или соответственно его увеличение при затвердевании) - редкое свойство: кроме воды, им обладают чугун и некоторые сплавы, а из элементов-только кремний, германий, висмут, сурьма и галлий. [32]
При плавлении льда такая тетраэдрическая структура частично разрушается и молекулы воды сближаются - вот почему плотность воды превышает плотность льда. Однако многие водородные связи сохраняются и агрегаты молекул с открытой тетраэдрической структурой присутствуют в воде при температуре замерзания. [34]
При плавлении льда рвется около 15 % всех водородных связей, при нагревании воды до 40 рвется около половины водородных связей. В парах воды водородных связей практически нет. При плавлении спиртов водородные связи почти не разрываются, однако они полностью рвутся при испарении спиртов. [35]
 |
Схема структуры льда. [36] |
При плавлении льда разрушается лишь часть водородных связей. Поэтому при температурах, близких к 0 С, жидкая вода содержит как остатки структуры льда, так и оторвавшиеся от них отдельные молекулы. Последние могут размещаться в пустотах ледяных агрегатов, в результате чего достигается более плотная упаковка молекул. Именно поэтому при плавлении объем воды уменьшается, а ее плотность возрастает. При нагревании воды продолжается разрыв водородных связей, что приводит к уменьшению объема воды и повышению ее плотности. В интервале температур от 0 до 4 С этот эффект преобладает над тепловым расширением, так что плотность воды продолжает возрастать. Однако при нагревании выше 4 С преобладает влияние усиления теплового движения молекул и плотность воды уменьшается. Поэтому при 4 С вода обладает максимальной плотностью. [37]
При плавлении льда разрушается лишь часть водородных связей. Поэтому при температурах, близких к 0 С, жидкая вода содержит как остатки структуры льда, так и оторвавшиеся от них отдельные молекулы. Последние могут размещаться в пустотах ледяных агрегатов, в результате чего достигается более плотная упаковка молекул. Именно поэтому при плавлении объем воды уменьшается, а ее плотность возрастает. [38]
При плавлении льда разрушается лишь часть водородных связей. Поэтому при температурах, близких к 0 С, жидкая вода содержит как остатки структуры льда, так н оторвавшиеся от них отдельные молекулы. Последние могут размещаться в пустотах ледяных агрегатов, в результате чего достигается более плотная упаковка молекул. Именно поэтому при плавлении объем воды уменьшается, а ее плотность возрастает. [39]
 |
Схема структуры льда.| Диаграмма состояния воды в области невысоких давлений. [40] |
При плавлении льда его структура разрушается. Но и в жидкой воде сохраняются водородные связи между молекулами: образуются ассоциаты - как бы обломки структуры льда, - состоящие из большего или меньшего числа молекул воды. Однако в отличие от льда каждый ассоциат существует очень короткое время: постоянно происходит разрушение одних и образование других агрегатов. В пустотах таких ледяных агрегатов могут размещаться одиночные молекулы воды; при этом упаковка молекул воды становится более плотной. Именно поэтому при плавлении льда объем, занимаемый водой, уменьшается, а ее плотность возрастает. [41]
 |
Схема структуры льда.| Диаграмма состояния воды в области невысоких давлений. [42] |
При плавлении льда его структура разрушается. Но и в жидкой воде сохраняются водородные связи между молекулами: образуются ассоциаты - как бы обломки структуры льда, - состоящие из большего или меньшего числа молекул воды. Однако в отличие от льда каждый ассоциат существует очень короткое время: постоянно происходит разрушение одних и образование других агрегатов. В пустотах таких ледяных агрегатов могут размещаться одиночные молекулы воды; при этом упаковка молекул воды становится более плотной. Именно поэтому при плавлении льда объем, занимаемый водой, уменьшается, ее плотность возрастает. [43]
 |
Некоторые свойства чистой воды при разных температурах. [44] |
При плавлении льда происходит не только размывание структуры льда, но и частичное заполнение ее пустот. Этим обстоятельством объясняется первоначальное увеличение плотности воды и ее максимальное значение при 4 С, а также резкое возрастание удельной теплоемкости ( больше чем в 2 раза) при плавлении льда. Большие значения скрытых теплот плавления и испарения воды обусловлены высокой прочностью водородных связей между молекулами воды. [45]
Страницы: 1 2 3 4