Совет 1: Почему лед легче воды

Пожалуй, каждый наблюдал, как при замерзании на поверхности воды образуется тонкая корочка льда. Сломанный, он курсирует по поверхности, а утопить его просто невозможно. А все дело в том, что вода в твердом состоянии легче воды жидкой.

Закон Архимеда



Удивительная способность льда всплывать и курсировать на поверхности воды объясняется ни чем иным, как элементарными физическими свойствами, который изучают в курсе средней и старшей школы. Доподлинно известен тот факт, что вещества при нагревании имеют свойство расширяться, как, например, ртуть в градуснике, также и вода при понижении температуры замерзает и увеличивается в объемах, образуя на поверхности водоемов корку льда.
Увеличение объема замерзшей воды нередко играет злую шутку с теми, кто забывает емкости с жидкостью на морозе. Вода буквально разрывает тару.


Мнение о том, что во вновь образованной толще льда появляются микроскопические поры, заполненные воздухом, не является ошибочным, но и не может объяснить факт всплывания должным образом. В соответствии с принципами, выведенными и сформулированными древнегреческим ученым, получившими впоследствии название закон Архимеда, тела, которые погружаются в жидкость, выталкиваются из нее с силой, которая равна весовым характеристикам жидкости, вытесняемой данным телом.

Физика воды



Доподлинно известно, что лед примерно на одну десятую легче воды, именно поэтому гигантские айсберги погружены в океан примерно на девять десятых своего общего объема и видны лишь на небольшую долю. Данные весовые различия объясняются свойствами кристаллической решетки, которая у воды, как известно, не обладает упорядоченной структурой и характеризуется постоянным перемещением и столкновением молекул. Это и объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом, молекулы которого под воздействием низких температур показывают низкую подвижность и небольшую энергетическую составляющую и соответственно меньшую плотность.

Известно также, что максимальную плотность и вес вода имеет при температуре, равной 4оС, дальнейшее понижение ведет к расширению и снижению показателя плотности, что и объясняет свойства льда. Именно поэтому в водоемах тяжелая четырехградусная вода опускается на дно, давая возможность более прохладной подняться и превратиться в не тонущий лед.
Лед имеет специфические свойства, к примеру, он устойчив к инородным элементам, имеет низкую реактивную способность, отличается подвижностью атомов водорода, а потому имеет низкий предел текучести.

Понятно, что данное свойство является основополагающим для сохранения жизни на Земле, ведь если бы лед имел свойство погружаться под толщу воды, с течением времени все водоемы Земли после понижения температур могли заполниться слоями, постоянно образующимися на поверхности льда, что привело бы к природной катастрофе и полному исчезновению флоры и фауны водоемов от самого экватора до противоположных полюсов.

Совет 2: Как найти плотность воды

Все вещества имеют определенную плотность. В зависимости от занимаемого объема и заданной массы, вычисляется плотность. Она находится, исходя из экспериментальных данных и числовых преобразований. Кроме того, плотность зависит от множества различных факторов, в связи с которыми изменяется ее постоянное значение.
Инструкция
1
Представьте себе, что дан некоторый сосуд, до краев заполненный водой. В задаче необходимо найти плотность воды, при этом не зная ни массы, ни объема. Для того, чтобы вычислить плотность, следует найти оба параметра экспериментально. Начните с определения массы.
Возьмите сосуд с водой и поставьте его на весы. Затем выльете из него воду, после чего снова поставьте сосуд на те же весы. Сравните результаты измерений и получите формулу для нахождения массы воды:
mоб.- mс.=mв., где mоб. - масса сосуда с водой (общая масса), mс - масса сосуда без воды.
Второе, что потребуется найти - это объем воды. Перелейте воду в мерный сосуд, затем по имеющейся на нем шкале определите, какой объем воды содержался в сосуде. Лишь после этого по формуле найдите плотность воды:
ρ=m/V
С помощью этого опыта можно лишь приблизительно определить плотность воды. Однако, под воздействием некоторых факторов она может колебаться. Ознакомьтесь с наиболее важными из таких факторов.
2
При температуре воды t=4 °C вода имеет плотность ρ=1000 кг/м^3 или 1 г/см^3. При изменении температуры меняется и плотность. Помимо этого, к факторам, влияющим на плотность относят давление, минерализация и соленость воды. Наиболее ярко выражено влияние на плотность температуры.
Запомните, что плотность под действием температуры изменяется по параболическому закону. Значение t=4 °C является критической точкой данной параболы, на которой плотность воды достигает наибольшего значения. Любая температура, находящаяся выше или ниже этого значения, ведет к снижению плотности. При температуре 0 °C плотность воды значительно понижается.
3
Минерализация и давление действуют на плотность воды одинаково. При их повышении плотность растет. Также заметное плотность воды прямо пропорциональна концентрации в ней соли.
Существуют и другие факторы, от которых зависит плотность воды, но их влияние значительно слабее, чем у указанных выше.
Видео по теме
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500