Совет 1: Почему вода замерзает

Жизнь человека всегда зависела от воды. Поэтому с давних времен люди внимательно за ней наблюдали, обнаружив, что на холоде вода замерзает, то есть превращается в твердое вещество — лед, который при нагреве опять становится водой.
Инструкция
1
Многие вещества, как природные, так и искусственные, могут находиться в нескольких фазовых состояниях, то есть формах существования, сменяющих друг друга в зависимости от внешних условий. В настоящее время известно больше десятка таких фазовых состояний, большинство которых достижимо только в лабораториях. В природе же чаще всего встречаются твердое, жидкое и газообразное.
2
Большая часть воды, находящейся на нашей планете — жидкость. Это значит, что ее молекулы быстро движутся и слабо связаны между собой. Поэтому жидкость принимает любую форму, но не способна ее сохранять сама по себе.
3
При нагреве молекулы жидкости начинают двигаться еще быстрее, и вещество постепенно переходит в газообразное состояние. В газе молекулы находятся еще дальше друг от друга, поэтому газ можно сильно разрежать или сжимать, и он не только не сохраняет форму, но и занимает любой доступный объем.
4
Но если жидкость охладить, то она может перейти в твердое состояние. Ее молекулы замедляются настолько, что между ними образуются устойчивые связи. Возникает твердое тело, обладающее собственной внутренней структурой. Если эта структура упорядочена, то она называется кристаллической. Например, лед — кристаллическое вещество. Его кристаллы имеют шестигранную форму. Мелкие фигурные кристаллы льда, образующиеся в облаках, больше известны как снежинки.
5
Процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое называется застыванием или кристаллизацией, а переход из твердого в жидкое — плавлением. Плавление льда в просторечии называют таянием, а его кристаллизацию — замерзанием.
6
Все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Однако расстояние между молекулами воды в кристалле льда немного больше, чем в жидкости. Поэтому лед при замерзании расширяется, так что вода, оставленная замерзать в бутылке, может разорвать ее, превратившись в лед. По этой же причине лед, образовавшийся в воде зимой, всегда плавает сверху, а не опускается на дно.
7
Вода замерзает при температуре 0 градусов по шкале Цельсия. Правильнее, впрочем, будет сказать, что нулевая отметка на шкале Цельсия была установлена на температуре таяния льда, а температуру кипения воды Цельсий принял равной 100 градусам.

Совет 2: Почему городской водопровод зимой не замерзает

Современный городской водопровод является сложной технической системой, состоящей из большого количества сооружений, станций, узлов. Водопроводная система предназначена, прежде всего, для бесперебойного обеспечения населения водой, независимо от календарного времени года.

Способы прокладки водопровода



Работоспособность городского водопровода обеспечивается бесперебойным функционированием всех основных его подсистем (гидротехнических водозаборных узлов, станций водоподготовки, наружных и внутренних системы подачи воды, системы распределения воды и так далее).

На всех стадиях проектирования и выполнения строительных работ по вводу в эксплуатацию магистралей водопровода обязательно учитывается условие ее работоспособности в условиях низких температур.


Есть несколько способов прокладки наружной части (вне зданий и сооружений) водопроводной системы: наземная, подземная, канальная и другие.

Почему вода в трубах не замерзает?



При подземной прокладке водопровода для предотвращения замерзания воды зимой внутри труб обязательно предусматривают глубину закладывания системы, которая должна быть больше, чем глубина промерзания грунта. Глубина промерзания в разных регионах страны отличается и поэтому при проектировании этот факт обязательно учитывается в строительных нормах. Также для водопроводной системы используются специальные изолированные трубы, обладающие низкой теплопроводностью.

При надземной прокладке, помимо использования дополнительной теплоизоляции, могут быть использованы варианты объединенной системы (совместно с тепловой сетью) прокладки труб, либо варианты использования различных обогревающих элементов, например, кабелей.

Водопроводный ввод в здание, как правило, осуществляют через фундамент или стену подвала.


Внутри здания подсистемы сети водопровода, состоящие из подводок и стояков, могут быть с нижней разводкой (разводящая система находится внизу зданий) или с верхней разводкой (разводящая система находится на верхнем этаже или чердаке) и, вне зависимости от этого, все элементы водопроводной сети находятся в условиях, защищенных от возможного замерзания.

Давление в трубах



Для полноценной работы любой водопроводной системы необходимо главное условие – наличие требуемого давления воды в водопроводной сети. Замерзание воды при низких температурах также исключается из-за того, что при эксплуатации водопровода происходит регулярный расход воды, способствующий постоянной циркуляции водяного потока. Кроме того, постоянная циркуляция воды происходит и во время отсутствия расхода воды, за счет постоянного изменения давления и поддержания его необходимого уровня, что тоже играет большую роль в предупреждении замерзания внутри труб как снаружи, так и внутри зданий.

Совет 3: Почему скользят коньки

Когда человек на коньках передвигается по льду, то он не бежит, а скользит. Лезвия коньков плавно едут по поверхности, очевидно, встречая не слишком большое сопротивление. Опытный конькобежец способен развить скорость до 40 км в час. Законы физики – вот что помогает конькам скользить, а человеку очень быстро перемещаться по льду.
Почему же коньки так хорошо скользят? Первая мысль, которая приходит в голову – просто лед ровный и гладкий. Но в действительности есть и более ровные поверхности (например, стекло), по которым коньки не будут ехать. Весь секрет заключается в особенных свойствах воды. Вода несколько отличается от остальных веществ на Земле. Если практически все они при нагревании расширяются, а при охлаждении уменьшаются в объеме, то с водой все происходит совершенно наоборот. Если начать охлаждать воду, то до поры до времени она, как и другие вещества, будет сжиматься, но только до тех пор, пока ее температура не достигнет 4 градусов Цельсия. С этого момента вода начнет расширяться. А когда она превратится в лед, то будет занимать гораздо больше места, чем требовалось жидкости.Структура молекул льда очень интересная. Она формируются из ажурных соединений, между которыми много воздуха. Чтобы примерно представить себе процесс кристаллизации воды, можно вспомнить разнообразные формы снежинок. Именно по той причине, что во льду содержится много воздуха, его плотность меньше, чем у воды.Но когда на лед выходит человек на коньках, то узкие лезвия оказывают на замерзшую воду достаточно сильное давление. Благодаря этому кристаллы льда нагреваются и рушатся, вновь превращаясь в воду. Но одного давления недостаточно. Оказалось, что лед плавится еще и под воздействием силы, которую, как кажется, должен пытаться преодолеть конькобежец. Это сила трения. Ведь лед только выглядит таким гладким и зеркальным, а на самом деле вода застывает очень неравномерно. В тот момент, когда конек проскальзывает по шероховатой, если рассматривать в масштабе молекул, поверхности льда, возникает механическая энергия трения, которая мгновенно преобразуется в тепловую.Это происходит очень быстро, как раз в тот момент, когда лезвие скользит по льду. Под коньком образуется тонкая водяная прослойка, именно по ней он и скользит. Слой воды очень тонкий, и как только лезвие покинуло его поверхность, он тут же замерзает вновь, но этого короткого времени достаточно, чтобы можно было кататься на коньках.
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500