Аномалия - вода
Cтраница 3
Химически чистая вода обладает рядом свойств, резко отличающих ее от других природных тел. Эти особые свойства известны под названием аномалии воды. [31]
Заметим, что тетраэдрическая структура оставляет довольно много пустот внутри решетки, которые достаточно велики ( О. Я. Самойлов), чтобы вместить молекулу воды. По Самойлову, при плавлении льда эти пустоты заполняются, что ведет к повышению плотности жидкой воды по сравнению с твердой ( льдом) - так объясняется одна из важных аномалий воды. [32]
Перечисленные аномалии воды свидетельствуют о том, что вода не такое простое соединение, как часто привыкли думать. С точки зрения современной молекулярной физики эту химически чистую воду иногда представляют как смесь разного рода ассоциированных молекул ( Н2О) 8, ( Н2О) 4, ( Н2О) 2 и простых молекул Н2О, различными особенностями которых и объясняют аномалии воды. [33]
Для большинства веществ и ( ж ок и dp / dT, 0; в этом случае температура плавления при увеличении давления повышается. Однако для некоторых веществ имеются исключения. Эта аномалия воды имеет, как известно, огромное практическое значение. Кроме воды такая же аномалия обнаруживается у висмута и галлия. [34]
 |
Ассоциация диполей воды. [35] |
Плотность воды при охлаждении изменяется не линейно, максимальная плотность наблюдается при 4 С. Благодаря этой аномалии воды природные водоемы не промерзают зимой и в них сохраняется жизнь. [36]
Внимание, уделяемое изучению природы воды и ее роли в различных и особенно комплексных соединениях, непрерывно растет. Усиление интереса к природе воды вызвано не столько увеличением числа веществ, в составе которых она обнаружена, сколько тем, что эта миниатюрная, предельно простая молекула проявляет в этих веществах все новые и новые свойства. Наряду с хорошо известными аномалиями воды, такими как тепловое расширение, вязкость и теплопроводность, в последние годы обнаружен еще целый ряд совершенно новых, ранее никогда не предсказывавшихся и поэтому неожиданных свойств воды. [37]
Заметим, что если поменять параметры задачи: 20 С-0 С и 80 С-4 С, то ответ будет обратный. Причина здесь в аномалии воды - в интервале 0 - 4 С более холодная вода легче, чем более теплая. [38]
 |
Диаграмма состояния воды ( упрощенная. Не показаны фазовые превращения воды в области очень высоких давлений. [39] |
Кривая А В показывает изменение давления пара жидкой воды при ее нагревании, кривая АС - температурный рост давления пара над льдом, кривая AD - зависимость температуры плавления от давления. В этом проявляется одна из аномалий воды. Таким образом, кривая АВ характеризует равновесие фаз жидкостьj nap, AC - лед пар и AD - жидкость; лед. Точка пересечения всех трех кривых Л, называемая тройной точкой воды и имеющая координаты 0 0100 С и 0 0065 атм, определяет условия, при которых все три фазы ( пар, жидкая вода и лед) могут сколь угодно долго находиться в равновесии друг с другом. [40]
Исследования, начатые Ми и Грюнейзеном и, позже продолженные многими авторами, с ясностью показали, что формула (8.21) только тогда хорошо аппроксимирует энергию взаимодействия, когда показатель степени т первого члена выбирается в точном согласии с индивидуальными свойствами вещества; при этом число т, вообще говоря, оказывается дробным. Для дальнейшего важно отметить, что при некоторых, видимо допустимых, упрощениях можно указать соотношения, позволяющие вычислить показатель т по критическим параметрам вещества. Это было подтверждено расчетом таких сложных эффектов, как термодинамические аномалии воды, и предвычислением свойств тяжелой воды. Это было показано еще в 30 - х годах и недавно подтверждено вычислениями, основанными на новых экспериментальных данных. [41]
Еще одна аномалия воды обнаруживается при изучении изменяемости ее удельного веса с температурой. При приближении температуры к 4 сжатие воды замедляется, приостанавливается 1, а при дальнейшем охлаждении сменяется расширением вплоть до точки замерзания. Замерзание воды сопровождается но-вьщ скачкообразным расширением: удельный вес воды при замерзании уменьшается на Vo - И эта аномалия воды играет чрезвычайно важную роль в жизни нашей планеты. [42]
Сложные взаимодействия и изменения в структуре жидкой воды подтверждаются рядом температурных аномалий. Так, в интервале температуры от 30 до 40 С наблюдаются изменения в свойствах воды. При 35 С вода имеет наименьшую теплопроводность, а при температуре от 0 до 35 С наблюдается наиболее резкое падение электронной поляризуемости воды под действием внешнего поля. С этой аномалией воды связывают и ее биологическую активность по отношению к организмам, имеющим температурный оптимум, равный 37 С. Согласно теории Самойлова в этом интервале температур происходит разрушение структурной решетки воды. [43]
Аналогичные выражения справедливы для теплоемкости и коэффициента теплового расширения. Структурные величины обычно сильно зависят от температуры. При комнатных ( и более низких) температурах структурные вклады аномально велики. В конечном счете все аномалии воды обусловлены лабильностью структуры воды в отношении воздействия теплом или давлением. [44]
 |
Аномалия физических свойств воды. [45] |
Страницы: 1 2 3 4