Температура - максимальная плотность
Cтраница 2
 |
Зависимость температуры замерзания воды от солености. [16] |
Температура максимальной плотности также убывает с увеличением солености от максимального значения 4 С для пресной воды. Вода имеет самую высокую теплоемкость ( за исключением водорода и аммиака), что способствует сглаживанию температурных градиентов в атмосфере. Вследствие высокой теплоемкости воды до 30 % солнечной энергии расходуется на ее испарение, а это приводит к стабилизации температуры на Земле. Вода обладает низкой сжимаемостью. Высокое значение поверхностного натяжения воды позволяет воде подниматься по капиллярам на несколько метров и играет важную роль в образовании капель. [17]
Однако при измерении объемов в процессе титрования литр является слишком крупной единицей, и вместо него применяют для измерения объемов 1 / 1000 литра, называемую миллилитром. Так как температура максимальной плотности воды ( 3 98 С) не соответствует обычной температуре лаборатории, которая может изменяться в пределах от 15 до 30 С, то пользуются понятием нормального литра при любой температуре. Нормальным литром при любой температуре называется объем такого количества вещества, которое при 20 С занимает объем истинного литра. [18]
Двоякое поведение жидкой воды следует также из большого числа других экспериментальных данных. Так, зависимость плотности воды от температуры и понижение температуры максимальной плотности жидкости с возрастанием давления можно хорошо объяснить, если учесть возможность самоперехода объемной структуры воды в более плотную форму. Данные по поглощению ультразвука водой также согласуются с развитыми представлениями о пребывании воды в виде двух отличающихся по состоянию жидкостей. Очевидно, эти величины относятся к различным моделям или к различным степеням разрушения водородных связей. [19]
Эта зависимость выполняется для электролитов без исключения. Однако примечательно, что однозарядные, но гидрофобные электролиты температуру максимальной плотности сильнее, чем простые электролиты. [20]
Величина ( дV / дТ) р в некоторых случаях может менять знак. Так, например, у воды величина ( дV / дТ) р при температурах ниже 3 98 С ( температура максимальной плотности) оказывается отрицательной. Следовательно, в изотермическом столбе воды при температурах 0 Т 3 98 С энтропия с высотой уменьшается, а при Т 3 98 С энтропия практически неизменна по высоте. [21]
Так, она имеет несколько меньшие значения критической температуры, диэлектрической проницаемости, поверхностного натяжения и показателя преломления, но ббльшую вязкость. Температура максимальной плотности D2O лежит при 11 6 С. [22]
Одним из наиболее четких критериев изменений, происходящих в структуре воды, является изменение температуры максимальной плотности водных растворов [28], при которой уменьшение объема, обусловленное разрушением структуры воды, компенсируется нормальным термическим расширением жидкости. При более высокой температуре термическое расширение оказывается большим, чем сжатие жидкости в результате разрушения структуры и перехода к более плотной упаковче молекул воды. При температурах ниже температуры максимальной плотности термическое расширение меньше, чем сжатие жидкости, вызванное разрушением клатратной ажурной структуры воды. [23]
Известно, что температура максимальной плотности воды медленно снижается с повышением давления: на каждые 9 21 МПа температура падает на 2 С. Температура плавления льда I также снижается с повышением давления. При давлении воды 28 4 МПа температура максимальной плотности воды совпадает с температурой плавления льда I и равна t - 2 2 С. [24]
 |
Энергия смещения по уравнению для малых смещений. [25] |
Для обеих неполярных жидкостей имеется вполне удовлетворительное соответствие. Для воды, однако, данные расходятся и иногда отличаются знаком. Изменение энергии, сопряженное с образованием дырки, сравнительно мало и близко к нулю при температуре максимальной плотности. При этой температуре для образования дырки не требуется затраты энергии. Тем не менее для воды такой вывод не соответствует опытным данным. Сделанное выше заключение не точно, так как оно основано на предположении о том, что отношение oc / J не зависит от температуры. [26]
 |
Энергия смещения по уравнению для малых смещений. [27] |
Для обеих неполярных жидкостей имеется вполне удовлетворительное соответствие. Для воды, однако, данные расходятся и иногда отличаются знаком. Изменение энергии, сопряженное с образованием дырки, сравнительно мало и близко к нулю при температуре максимальной плотности. При этой температуре для образования дырки не требуется затраты энергии. Тем не менее для воды такой вывод не соответствует опытным данным. Сделанное выше заключение не точно, так как оно основано на предположении о том, что отношение а / В не зависит от температуры. [28]
Очень часто парциальные мольные объемы сравнительно неполярных веществ в водном растворе значительно меньше, чем объемы чистых веществ; широко известным примером служит уменьшение объема при смешивании спирта с водой. Это можно объяснить рыхлостью структуры жидкой воды, из-за чего слабо взаимодействующие молекулы могут легко проникать в пустоты при сравнительно малом увеличении общего объема. Большой мольный объем воды при полном использовании всех возможных водородных связей несомненно проявляется в низкой плотности льда и позволяет приемлемо объяснить, что вода обладает максимальной плотностью при температуре на несколько градусов выше температуры плавления. Увеличение объема при понижении температуры от температуры максимальной плотности до температуры плавления связано с увеличением числа водородных связей и структурированием воды при приближении к состоянию с максимальным числом водородных связей. Не будем вникать в дискуссию по поводу того, можно ли точно описать жидкую воду как двухструктурную систему, состоящую из областей структурированной воды с низкой плотностью и областей с высокой плотностью, где молекулы воды неупорядочены. Отметим лишь, что детали этой дискуссии не влияют на пригодность качественной концепции, заключающейся в том, что возрастание структурированности или числа линейных водородных связей связано с увеличением количества воды, имеющей низкую плотность. [29]
Особое место среди кристаллов занимает твердая вода. Лед имеет очень ажурную тетраэдрическую структуру типа алмаза. Каждый атом кислорода имеет КЧ 4, но две связи у него ковалентные, а две - водородные. Эта перегруппировка продолжается до 4 С - температуры максимальной плотности воды. [30]
Страницы: 1 2 3