Агрегатное состояние воды: Агрегатные состояния воды: лед, жидкость, газ, плазма — АртСтрой — строительные материалы в Санкт-Петербурге

Содержание

Агрегатные состояния воды: лед, жидкость, газ, плазма

Вода — основа жизни и в природе она может находиться в трех основных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Однако, искусственно можно создать условия, при которых вода переходит в состояние плазмы.

В этой статье мы разберем, почему вода может быть в жидком, твердом и газообразном состояниях, и при каких условиях меняются ее агрегатные состояния.

Жидкое состояние воды в природных условиях планеты Земля преобладает.

Твердое состояние воды

Вода в твердом состоянии – это лёд и снег. Некоторые не понимают, к какому агрегатному состоянию воды относится иней. Конечно, к твёрдому! Это мелкая ледяная крошка, замерзшие капли росы.

Твердая – это замороженная вода. Когда она замерзает, ее молекулы отодвигаются подальше друг от друга, делая лед менее плотным, чем жидкость, т.е. вода в твердом состоянии занимает больший объем, чем в жидком.

Большинство веществ при снижении температуры сжимается, а вода – расширяется, и в этом ее уникальная особенность.

Замерзает – это значит, что при 0 градусов Цельсия вода кристаллизуется и переходит из жидкого состояния в твердое. Наличие в воде солей снижает температуру замерзания.

На школьных олимпиадах встречается такой интересный вопрос: какой металл, находясь в расплавленном состоянии, может заморозить воду? Ответ – ртуть, которая начинает плавиться при температуре -39 градусов Цельсия. Понятно, что жидкая ртуть при температуре от -38 до 0 способна заморозить воду, отбирая у нее тепло.

Несмотря на то, что самое распространенное на нашей планете — жидкое состояние воды, значительная ее часть (2/3 всех пресноводных запасов) находится в замороженном виде. Площадь ледников – около 11% всей суши Земли.

Если жидкое состояние пресной воды переходит в твердое при 0 градусов Цельсия, то морская вода средней солености замерзает примерно при -1,8 градусах Цельсия.

Жидкое состояние воды

Вода в жидком состоянии встречается на нашей планете не только в реках и океанах. Облака состоят из крошечных капелек воды и кристалликов льда, и дождь – это тоже жидкая вода.

Также вода в жидком состоянии просачивается через почву и образует подземные водные горизонты, из которых черпается основная масса питьевой воды.

Вода в жидком состоянии отличается высокой прилипчивостью к различным твердым материям. Сама по себе она не является «влажной», но легко делает влажными большинство твердых материалов.

Жидкая вода легко переходит в твердое и газообразное состояние. Главным образом, это зависит от температуры. Но свою роль играет и давление.

Физический переход воды из жидкого состояния в газообразное называется испарением, потому что газообразное состояние воды называется паром.

Как жидкое состояние воды превращается в газообразное? Когда мы кипятим воду, она превращается из жидкости в газ, или водяной пар. Когда его часть остывает, мы видим небольшое облако, которое и называют паром. Хотя, если мы его видим, то это уже жидкое состояние воды, т.е. скопление ее микроскопических капелек.

Пар — это вода в газообразном состоянии, которое образуется, когда вода кипит или испаряется. Настоящий пар невидим; однако слово «пар» часто ошибочно относят к влажному пару, видимому туману, как аэрозолю водяных капель, образующихся при конденсации водяного пара.

И тут всплывает такое понятие, как «точка росы». Это температура воздуха, которая меняется в зависимости от давления и влажности, ниже которой водный пар начинает конденсироваться в водяные капли и образуется роса. Т.е. агрегатное состояние воды из газообразного состояния меняется на жидкое.

Закипает жидкая пресная вода при 100°C (градусах Цельсия) или 212°F (градусах Фарингейта), в условиях нормального атмосферного давления. Чем ниже давление (например, в горах), тем выше температура кипения.

Состояние газа

Итак, вода в газообразном состоянии – это пар. Утверждение, что большая часть воды в гидросфере находится в газообразном состоянии – не верно.

Не все хорошо себе представляют, в каком состоянии вода способна испаряться. Оказывается, вода в твердом состоянии испаряется так же, как и жидкая, только медленнее! Скорость испарения зависит от температуры. Т.е. в газообразное состояние вода может переходить прямо из твердого, минуя жидкое.

Испаренная с поверхности Земли вода в газообразном состоянии образует облака и тучи

Четвертое агрегатное состояние: плазма

Все знают, в каких трех состояниях вода находится в окружающей природе. Однако, ученые знают и четвертое состояние воды – плазму, которую называют гидроплазмой.

Водяной пар можно нагреть до такой температуры (2 200 -13 900°С, или 4 000- 25 000 ° F), что молекулы воды распадаются и получается просто смесь атомов водорода и кислорода в виде плазмы. Там динамически может присутствовать некоторое количество молекул воды, но всё равно эта смесь ионов и молекул будет водородно-кислородной плазмой.

Вообще плазма – это такое состояние вещества, которое настолько насыщено энергией, что от атомов отлетают электроны. Не говоря уже о разрушении молекулярных структур и кристаллических решеток.

Плазменное состояние воды в природе не встречается, однако оно всё больше интересует ученых в плане возобновляемых источников энергии. Очень заманчивая идея – получение из воды топлива в виде горючего водорода, который реагирует с кислородом и опять образует воду…

Как меняются агрегатные состояния

В принципе, агрегатное (физическое) состояние воды, как и любого другого вещества, зависит от температуры и давления. В природных условиях Земли возможны только три состояния веществ: твёрдое, жидкое и газообразное. Это и есть ответ на вопрос «в каких трех состояниях вода находится в природе».

<div id="yandex_rtb_3" class="lazy lazy-hidden yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-744045-3";} else{var rtbBlockID="R-A-744045-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_3",blockId:rtbBlockID,pageNumber:3,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_3").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_3");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

Также теперь Вы знаете ответы на многие другие интересные вопросы типа «какой металл, находясь в расплавленном, т.е. жидком, состоянии, может заморозить воду, т.е. превратить ее в лёд» и т.п.

И Вы имеете понятие, в каком агрегатном состоянии может находиться вода в природе и в искусственных условиях.

определение, образование, свойства и применение

Вода — это необыкновенная субстанция, которая не перестает нас удивлять. Она основной компонент планеты, вода необходима для жизни всего живого. Люди могут выдержать без воды только несколько дней. Если не восстановить вовремя ее потери в организме, это верная смерть. Поэтому важно научиться разумно, тратить ее и знать, что же такое вода.

Химические названия

Почему же воду назвали водой? Слово «вода» происходит от древнегерманского «мокрый, текучий». В химии могут встречаться разные названия этого соединения. Самые распространенные – гидроксид водорода и окись водорода. Также в химической литературе ее называют:

монооксид дигидрофосфата;
гидроксильная кислота;
дигидромонооксид
оксидан

Образование воды

Многих интересует, какая вода находится в реках, морях, под землей. Образовавшаяся миллиарды лет назад вода сконцентрировалась в океанах. Из океанов она испаряется и поднимается, где образуются облака. После долгого путешествия она возвращается на землю в виде осадков. Вода собирается и возвращается через реки обратно в море. Часть просачивается в почву и попадает в грунтовые воды. Там формируются новые источники, которые текут в море.

В более холодном климате вода остается на ледниках, которые очень медленно, стекают к более низким высотам, где и тают. В полярных регионах этот механизм скольжения настолько медленный, что в ледниках можно найти воду, попавшую на поверхность Земли десятки тысяч лет назад. Вот откуда берется в природе вода.

Свойства

Влияние воды на жизнь на земле огромное. Это среда обитания для многих организмов. Она является хорошим растворителем не только для солей, но и для многих других веществ. Например, питательные соли присутствуют в почве в виде ионов, то есть в растворенном виде. Только в таком виде растения могут поглощать их через корни. Поэтому не случайно вода— это источник жизни на земле.

Вода является важным источником химических и биохимических реакций, например, для фотосинтеза. Это заметно, когда растение увядает из-за потери воды, а листья и цветы опадают. Не зря говорят, что вода—это главный источник жизни.

Физические свойства

Что мы все знаем о воде? То, что она состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, знают все, а вот о том что они притягиваются, друг к другу водородной мостиковой связью знают не все. Эта связь объясняет ее основные свойства.

Н2О имеет высокое поверхностное натяжение, то есть тенденцию принимать сферический объем.
Другим свойством является капиллярность. Молекула h3O способна перемещаться в очень узких пространствах.

Удельная теплоемкость у нее примерно в 4 раза больше, чем у воздуха. Это определяет устойчивость к изменениям температуры.
Плотность воды увеличивается с понижением температуры, примерно до 4 С. Ниже этого порога плотность уменьшается.
Она обладает минимальной вязкостью при высоких давлениях. Поэтому, чем больше давление, тем легче ей проникать.

Агрегатные состояния

В нормальных условиях вода, является жидкостью. Это единственное известное вещество, которое существует в природе во всех трех классических состояниях материи: жидком, твердом, газообразном.

Кстати, термин вода используется для жидкого агрегатного состояния. В твердом, то есть в замороженном состоянии, она называется льдом, в газообразном состоянии— водяным паром или просто паром. Существует порог, где при определенных температурах и равновесного давления три состояния могут сосуществовать одновременно.

Оптические свойства

Когда свет пересекает границу раздела вода-воздух, полное отражение происходит под углом 49 град. Это означает, что световые лучи, попадающие на граничную поверхность, не излучаются из воды, а отражаются.

Преломление света приводит к оптическим иллюзиям. Поэтому под водой объекты видятся не в том месте, где они находятся на самом деле. То же самое происходит если смотреть через воду на воздух. Светопропускная ценность воды обеспечивает присутствие в ней водорослей и растений, которым необходим свет для жизни. Длинноволновый (красный) свет поглощается сильнее, чем коротковолновый (синий) свет.

Изотопные модификации

Молекулы воды состоят из разных изотопов кислорода и водорода, каждый из которых встречается в разных концентрациях. В определенных процессах, таких как образование осадков и фазовые переходы, происходит фракционирование изотопов, то есть Н2О меняет свой изотопный состав. В зависимости от условий окружающей среды и исходного состава это приводит к определенным изотопным сигналам, которые могут выступать в качестве своего рода отпечатка пальца для различных процессов и областей происхождения. Эта методология используется в гидрогеологии и палеоклиматологии.

Химические свойства

Вода амфотерна, в зависимости от окружающей среды, может действовать как кислота и основание. В водных растворах сильные кислоты и сильные основания полностью диссоциируют на ионы H 3 O + и O H. Это называется выравнивающим эффектом воды. Чтобы иметь возможность различать очень сильные кислоты по кислотности, константы равновесия определяют в неводных растворах, и переносят в растворитель воду.

Многих интересует, вода является органическим веществом или неорганическим. С точки зрения химии, она относится к неорганическим веществам. Поскольку, в органики должен присутствовать углерод, а в воде его нет.

Волновая функция основного состояния воды

Под водой скорость звука в 4,4 раза выше, чем у поверхности, и составляет 1483 м /с при температуре 20 С. Поэтому пространственное восприятие звука под водой сильно затруднено, мозг просто не успевает обработать информацию. Важно знать, что звук под водой не только проходит быстрее, но также в большей степени чем в воздухе зависит от частоты. Поэтому глубокие частоты, такие как звуки больших морских двигателей, часто могут быть услышаны драйверами на расстоянии нескольких километров.

В природе

Вода в природе везде. Реки и океаны, облака на небе, к этому добавляются грунтовые воды и те, которые постоянно хранятся в почве и обеспечивает основу для ее плодородия. Вода в природе — это жизнь, без воды все ничто. Она— основа плодородия, без нее не было бы ни растений, ни пищи.

Атмосферные осадки

Вода в природе находится в круговороте. Испаряясь, она поднимается как водяной пар в атмосферу. За тем крошечные капельки собираются и образуют облака. Когда облака попадают в холодный воздух, маленькие капли воды конденсируются и образуют дождь, снег или град.

Вода за пределами земли

Вода за пределами Земли на одних небесных телах находится в твердом состоянии (лед), а на других как водяной пар. В виде льда, она была обнаружена в кометах («грязные снежки»), на Марсе и на некоторых других внешних планетах. Только кольца Сатурна содержат примерно в 20-30 раз больше воды, чем Земля. Доказательства присутствия льда в метеоритных кратерах вблизи полюсов можно найти даже на Меркурии, планете, ближайшей к Солнцу.

Биологическая роль

Вода является источником здоровой жизни и очень важна для организма. Как часть крови, она снабжает нас кислородом и питательными веществами. В то же время токсины транспортируются через кровоток в почки, удаляются из организма. Вода регулирует температуру тела. Если температура воздуха высокая, человек потеет, и тело охлаждается. Однако, если пот не выделяется, то поднимается температура и самочувствие ухудшается.

Многие витамины, молекулы сахара могут использоваться организмом только через воду. Органические вещества расщепляются в воде и транспортируются к нужным органам. Кроме того, она является важным компонентом клеток и тканей. Например, мозг на 90 % состоит из жидкости.

Применение

Вода используется во всех сферах жизни. Люди пьют ее, готовят пищу, поливают растения. На гидроэлектростанциях вода используется, как источник энергии. Она также необходима на фабриках, например, для производства и переработки бумаги. Кстати, для производства одного листа бумаги требуется 10 литров воды! При тушении пожаров без нее не обойтись. Сельское хозяйство было бы невозможно без Н2О.

Многие используют ее в качестве лекарства от разных болезней. Особенно много целебных свойств, приписывают органической воде.

Исследования

Вода существует миллиарды лет, и, казалось бы, что о ней знают все, но она все равно остается тайной. Создаются целые институты, которые пытаются узнать, как сделать аналог воды, откуда она появилась на Земле и в космосе. Они изучают ее влияние на жизнь, ландшафт, природу.

Происхождение воды на планете

Многих интересует, откуда все-таки взялась вода. Она родилась четыре с половиной миллиарда лет назад в глубинах вселенной. Земля, еще не полностью сформированная, состояла в основном из вулканов. Газы, богатые водяным паром, выделялись в атмосферу, там образовывались облака. За тысячелетия земля остыла, и пары, сгущаясь, падали обратно на земную кору в виде дождя. Также формированию этого очень важного источника жизни, способствовали падающие кометы, состоящие в основном изо льда и фрагментов породы. Это явление способствовало образованию рек, озер и океанов, где миллионы лет спустя появились бы первые формы жизни.

Гидрология

Понять, как вода взаимодействует с атмосферой, как влияет на жизнедеятельность, помогает наука гидрология. Она изучает, какая вода находится в водной оболочке Земли. Гидрология помогает понять, как рационально управлять водными объектами. Она составляет прогнозы состояния водных ресурсов, и дает им оценку.

Гидрогеология

Наука, которая изучает подземные воды, гидрогеохимию называется гидрогеология. Гидрогеологи занимаются поиском новых подземных водных источников, изучают, как сделать воду из подземных источников полезной для мелиорации, водоснабжения, природного ландшафта. Данные полученные учеными помогают снизить негативные влияния деятельности людей, на подземные водные источники.

Теперь вы знаете всю правду о воде, и понимаете, насколько важно бережно к ней относится. Ведь если пропадет вода, то не станет и нас.

строение в различных агрегатных состояниях

Все живые организмы на планете Земля состоят из воды. Эта жидкость встречается везде и без нее жизнь невозможна. Большая ценность воды обусловлена уникальными свойствами жидкости и простым составом. Чтобы разобраться во всех особенностях, рекомендуется детально ознакомиться со структурой молекулы воды.

Модель строения воды

Молекула воды включает два атома водорода (Н) и один атом кислорода (О). Элементы, из которых состоит жидкость, определяют всю функциональность и особенности. Модель молекулы воды имеет форму треугольника. Вершину этой геометрической фигуры представляет крупный элемент кислорода, а внизу находятся небольшие атомы водорода.

Молекула воды обладает двумя положительными и двумя отрицательными полюсами зарядов. Отрицательные заряды формируются из-за излишка электронной плотности у атомов кислорода, а положительные – из-за нехватки электронной плотности у водорода.

Неравномерное распределение электрических зарядов создает диполе, где диполярный момент составляет 1,87 дебай. Вода обладает способностью растворять вещества, поскольку ее молекулы пытаются нейтрализовать электрическое поле. Диполя приводят к тому, что на поверхности погруженных в жидкость веществ становятся слабее межатомные и межмолекулярные связи.

Вода отличает большой устойчивостью при растворении прочих соединений. В обычных условиях из 1 млрд молекул только 2 распадаются, а протон переходит в строение иона гидроксония (образуется при растворении кислот).

Вода не меняет свой состав при взаимодействии с другими веществами и не влияет на структуру этих соединений. Такая жидкость считается инертным растворителем, что особо важно для живых организмов. Полезные вещества поступают к различным органам через водные растворы, поэтому важно, чтобы их состав и свойства оставались неизменными. Вода сохраняет в себе память о растворенных в ней веществах и может применяться многократно.

Каковы особенности пространственной организации молекулы воды:

Соединение проводится противоположными зарядами;
Появляются межмолекулярные водородные связи, которые исправляют электронную неполноценность водорода с помощью дополнительной молекулы;
Вторая молекула фиксирует водород по отношению к кислороду;
Благодаря этому образуются четыре водородные связи, которые могут контактировать с 4 соседями;
Такая модель напоминает бабочку и имеет углы равные 109 градусам.

Атомы водорода соединяются с атомами кислорода и образуют молекулу воды с ковалентной связью. Водородные соединения более сильные, поэтому, когда они разрываются, то молекулы присоединяются к другим веществам, способствуя их растворению.

Прочие химические элементы, в состав которых входит водород, замерзают при -90 градусах, а закипают при 70 градусах. Но вода становится льдом, когда температура достигает нуля, а закипает при 100 градусах. Чтобы объяснить такие отклонения от нормы, требуется разобраться, в чем особенность строения молекулы воды. Дело в том, что вода – это ассоциированная жидкость.

Это свойство подтверждается и большой теплотой парообразования, что делает жидкость хорошим энергоносителем. Вода – отличный регулятор температуры, способен нормализировать резкие перепады этого показателя. Теплоемкость жидкости повышается, когда ее температура 37 градусов. Минимальные показатели соответствуют температуре человеческого тела.

Относительная молекулярная масса воды составляет 18. Рассчитать этот показатель достаточно легко. Следует заранее ознакомиться с атомной массой кислорода и водорода, которая равна 16 и 1 соответственно. В химических задачах нередко встречается массовая доля воды. Этот показатель измеряется в проценте и зависит от формулы, которую требуется рассчитать.

Строение молекулы в различных агрегатных состояниях воды

В жидком состоянии молекула воды состоит из моногидроля, дигидроля и тригидроля. Количество этих элементов зависит от агрегатного состояния жидкости. Пар включает одну H₂O – гидроль (моногидроль). Две H₂O обозначают жидкое состояние – дигидроль. Три H₂O включает лед.

Агрегатные состояния воды:

Жидкое. Между одиночными молекулами, которые связаны водородными связями, располагаются пустоты.
Пар. Одиночные H₂O никак не соединяются между собой.
Лед. Твердое состояние отличается прочными водородными связи.

При этом существуют переходные состояния жидкости, например, при испарении или замерзании. Для начала требуется разобраться, отличаются ли молекулы воды от молекул льда. Так замерзшая жидкость имеет кристаллическую структуру. Модель льда может иметь форму тетраэдр, тригональной и моноклинной сингонии, куба.

Обычная и замерзшая вода отличаются плотностью. Кристаллическая структура приводит к меньшей плотности и увеличению объема. Основное различие между жидким и твердым состоянием – это количество, сила и разновидность водородных связей.

Состав не меняется ни в одном агрегатном состоянии. Отличается строение и движение составных частей жидкости, сила связей водорода. Обычно молекулы воды слабо притягиваются друг к другу, размещаются хаотично, поэтому жидкость такая текучая. Лед отличается более сильным притяжением, так как создается плотная кристаллическая решетка.

Многих интересует, одинаковы ли объемы и состав молекул холодной и горячей воды. Важно запомнить, что состав жидкости не меняется ни в одном из агрегатных состояний. Молекулы при нагревании или остывании жидкости отличаются расположением. В холодной и горячей воде разные объемы, так как в первом случае структура упорядоченная, а во втором – хаотичная.

Когда лед тает, то его температура не меняется. Только после того, как жидкость меняется свое агрегатное состояние, показатели начинают подниматься. Для таяния требуется определенное количество энергии, которое называется удельной теплотой плавления или лямбда воды. Для льда показатель равен 25000 Дж/кг.

Состояния воды в природе — агрегатные состояния воды

Состояния воды в природе

Мы с детства встречали в природе различные Состояния воды — снег, дождь, иней, туман, пар. При этом, вполне вероятно, что многие никогда и не задумывались о том, что эти явления одно и то же вещество в разных агрегатных состояниях. Вода богата на сюрпризы и уникальные свойства. Одним из таких уникальных свойств, является способность воды находиться в природных естественных условиях в трех основных агрегатных состояниях – жидком, газообразном и твердом. В этом разделе Вы найдете материалы, посвященные тем или иным явлениям связанными с различными состояниями воды.

Рекомендуем начать знакомство с этим разделом с одноименного материала — Агрегатные состояния воды , в котором базовым состояниям воды даны краткие, но ёмкие характеристики.

—

Вода | h3O / Состояния воды

Свойства воды в твёрдом состоянии как таковые мы уже рассматривали в таких наших материалах как — ЛЁД — ТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ (читать →), ЛЕДНИК — ХРАНИТЕЛЬ ПРЕСНОЙ ВОДЫ (читать →),…

Вода | h3O / Состояния воды

Лёд – хорошо известное, для большинства из нас, твердое состояние воды, которое мы можем встретить в естественных природных условиях. В быту мы часто пользуемся его уникальными свойствами … Лёд -…

Вода | h3O / Состояния воды

Белые снежинки — Новый год … эта устойчивая ассоциация для большинства из нас знакома с раннего детства. Снег и снежинки Мы не представляем наших любимых зимних праздников без пушистого белого…

Водные ресурсы Земли / Состояния воды

Ледник (ледники) – в общем, понятное и знакомое нам с детства понятие. Тем не менее, при более детальном изучении этого явления мы понимаем, что эта простота обманчива. Ледник и ледники…

Вода | h3O / Состояния воды

Агрегатные состояния воды в природе — облака, дождь, снег, лед, град, роса, иней туман … мы знакомы с ними с раннего детства. Агрегатные состояния воды в природе Агрегатные состояния воды…

Паровоз By Karora (Own work) [Public domain or CC0]_Wikimedia_Commons_https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AJA1271_crossing_the_Otaki_River.jpg

Водяной пар играет важнейшую роль в жизни нашей планет в целом и в жизни человека в частности … Водяной пар — газообразное состояние воды Водяной пар является газообразным состоянием воды.…

Снег (Сн.) — одно из самых прекрасных и при этом весьма опасных природных явлений нашей планеты. В этой статье мы рассмотрим снег, выпадающий в результате атмосферных осадков. Как образуется снег…

4 агрегатное состояние воды, вымысел или правда

Четвертое агрегатное состояние воды

У каждого вещества, которое существует в природе, имеется четвертое агрегатное состояние. Разогретое до невероятных температур вещество любого вида может перейти в плазму, но не вода. Пожалуй, это одно из тех веществ, которые отличаются по своей природе. Что же можно сделать с жидкостью, чтобы получить таинственное четвертое состояние, которое отличается от плазмы?

В поисках неизведанного

Так называемое таинственное состояние воды – это открытая много лет назад Дерягиным уникальная жидкость, которая по своим физическим свойствам похожа на любые другие вещества. То есть, когда температура опускается до 0 градусов и ниже, ее плотность падает. По сути, ее можно было бы назвать молекулярной водой, но это слишком серьезное упрощение, которое на самом деле не дает точного ответа на вопрос о том, почему происходит такое явление.

Как же образуется дерягинская вода? Необычные природные явления натолкнули ученых на мысль о том, что существуют особые условия, при которых жидкость остается жидкостью даже при минусовой температуре. Что же для этого нужно было сделать в естественных условиях? Где-то в пределах Полярного круга (и даже чуть севернее) существует явление облачности на большой высоте. Если на средних широтах и южнее облака не поднимаются выше 10 километров, тогда как на севере серебристые облака находятся выше 80 километров. Это очень высоко, но ведь тогда получается, что вода может существовать и при отрицательных температурах.

Удивительная несостыковка

Откуда появился этот теоретический парадокс? Агрегатное состояние меняется при достижении водой температуры в 0 градусов. А облака, которые плавают на высоте 10 километров, все еще находятся в зоне положительной температуры. На высоте, где были обнаружены легкие серебристые облака, не существует даже зон с положительной температурой. Близость космического пространства и отдаленность от поверхности Земли, которая отражает тепло, усиливает отрицательные температуры. Причем облака – это не кристаллы льда, а капли воды, но настолько маленькие, что трудно сразу же сказать, в каком виде они находятся. И в итоге получается, что агрегатное состояние не меняется при низких температурах в верхних слоях атмосферы.

Необычное явление изучал Дерягин. Он проводил опыты в искусственно созданных условиях, поскольку в то время, когда он начал изучение, долететь до 80-километровой высоты было слишком накладно для изучения жидкости. Поэтому была использована камера Дюара. В ней располагался термометр, капилляр (очень тонкая трубка из стекла), а также большая основная камера. Это устройство работало следующим образом: при откачке воздуха температура падала, образовывался конденсат, а та его часть, которая оседала в капилляре, представляла собой воду второго типа, дерягинскую воду. То есть, то самое четвертое состояние.

Изменение плотности

В итоге получилось, что состояние новой воды, полученной в лаборатории, отличается по своим физическим параметрам от обычной жидкости. И график, показывающий изменение плотности в зависимости от температуры, больше не выглядел, как гипербола. Это была классическая прямая линия, которая пересекала график строго в точке (0; 0). Таким образом, новая вода могла существовать при минусовой температуре, не переходя в лед. Но можно ли получить не только капли, но и полноценную жидкость?

Впоследствии, когда опыты Дерягина были свернуты, работами занимались как отечественные, так и зарубежные ученые, которые в разной степени смогли продвинуться в исследованиях капиллярной жидкости. Но самое главное, новый тип жидкости, был открыт.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Три состояния воды — урок. Окружающий мир, 3 класс.

Мы привыкли, что вода — это прозрачная жидкость без цвета и вкуса. Но она бывает и твёрдой, и газообразной. Лёд и снег — это тоже вода. А в воздухе всегда есть вода в виде пара.

Вода может быть в трёх состояниях: жидком, газообразном (пар, туман) и твёрдом (лёд, снег, град, иней).

Состояние воды зависит от температуры. Если на улице тепло, то вода жидкая. На морозе вода замерзает и превращается в лёд. А при нагревании она испаряется и становится водяным паром.

При этом изменяется расстояние между молекулами воды. В твёрдой воде молекулы располагаются совсем близко. В жидкой воде они дальше друг от друга, а в газообразной — совсем далеко.

Превращения воды

Превращение жидкой воды в лёд происходит при температуре ниже \(0\) градусов. Это замерзание.

Лёд начинает таять, если температура выше \(0\) градусов. Происходит таяние льда.

Превращение жидкой воды в пар — это испарение. Испарение происходит при любой температуре, а полностью вода становится газообразной, если температура выше \(100\) градусов.

Водяной пар превращается в жидкую воду при температуре ниже \(100\) градусов. Процесс называется конденсация.

Особые свойства льда

Обычно твёрдые вещества тяжелее, чем те же вещества в жидком состоянии. Например, кусочек воска тонет в расплавленном воске. Лёд не тонет в воде. Если бросить кусочек льда в воду, он будет плавать на поверхности.

При замерзании вода ведёт себя не так, как другие вещества. Если воду охлаждать, то она начинает сжиматься. Но как только температура воды становится ниже \(0\) градусов, всё изменяется. При замерзании вода опять расширяется. Лёд занимает больший объём, чем вода, и он легче воды.

Если стеклянную бутылку с водой оставить на морозе, то она лопается. То же самое происходит и с водопроводными трубами. Если в них вода замёрзнет, то они разрываются. В сильные морозы из-за этого происходят аварии, и люди остаются без тепла и воды.

Стандарты качества воды | Агентство по контролю за загрязнением окружающей среды Миннесоты

Элементы стандартов

Стандарты качества воды являются фундаментальной нормативной и политической основой для сохранения и восстановления качества всех вод штата. Они состоят из трех элементов:

Классификация вод с указанными полезными видами использования;
описательные и числовые стандарты для защиты этих видов использования; и
Политика предотвращения разложения для поддержания существующих целей, защиты воды высокого качества и сохранения воды выдающейся ценности.

Выгодное использование

В правилах стандартов качества воды Миннесоты указаны семь классов использования. Их:

Класс использования	Выгодное использование
Класс 1	Внутреннее потребление
Класс 2	Водный мир и отдых
Класс 3	Промышленное потребление
Класс 4	Сельское хозяйство и дикая природа
Класс 5	Эстетика и навигация
Класс 6	Другое применение
Класс 7	Вода с ограниченной ресурсной ценностью (LRVW)

Эти классы использования отражают множество полезных видов использования, которые обеспечивают поверхностные воды Миннесоты, и, соответственно, всем поверхностным водам присвоены классы множественного использования.Все подземные воды относятся к 1 классу полезного использования для бытовых нужд (питьевая вода).

Поверхностные воды, которые не могут соответствовать требованиям класса 2 для водных организмов и рекреационных целей, относятся к воде класса 7, иначе называемым водами с ограниченной ресурсной ценностью. Ожидается, что воды класса 7 по-прежнему будут соответствовать стандартам, обеспечивающим защиту вод ниже по течению и других полезных видов использования.

Числовой / повествовательный

Числовые стандарты — это допустимые концентрации определенных химических веществ, которые, если они присутствуют в водоеме, будут защищать назначенное полезное использование.Они также включают меры биологического здоровья. Числовые стандарты получены с использованием методов, предусмотренных правилами Миннесоты, и специфичны для каждого полезного использования. Это означает, что числовой стандарт, который защищает воды класса 2 для водных организмов и рекреационных животных, может отличаться от числового стандарта для того же загрязнителя, который защищает воды класса 4 для использования в сельском хозяйстве и дикой природе. Если числовые стандарты существуют для более чем одного класса полезного использования, применяется наиболее строгое значение.

Если числовой стандарт не превышен, водный объект соответствует целевому классу использования.

Некоторые стандарты являются описательными, а не числовыми. Описательный стандарт качества воды — это заявление, которое запрещает неприемлемые условия в водоеме или на его поверхности. Стандарты описания касаются очень фундаментальных и основных форм загрязнения воды, таких как плавающие твердые частицы, накипь, видимая масляная пленка или неприятное цветение водорослей. Некоторые описательные стандарты более сложны и устанавливают цели по качеству воды в связи с конкретными загрязнителями или проблемами, такими как эвтрофикация, и загрязнители, которые накапливаются в рыбе и вредны для потребителей рыбы (людей и диких животных).

MPCA проводит биологический мониторинг и использует недавно принятую схему многоуровневого использования водных организмов (TALU) для обеспечения более прямого метода оценки биологического здоровья; биологический мониторинг дополняет информацию, предоставляемую химическим мониторингом (загрязнителями). Оба набора данных используются для оценки соответствия использования водной флоры и фауны класса 2.

Числовые и описательные стандарты доступны не для всех загрязнителей и проблем качества воды. При необходимости правила Миннесоты предусматривают разработку критериев для конкретных участков для устранения загрязняющих веществ и проблем, по которым стандарты отсутствуют.Кроме того, числовые стандарты в правиле могут быть изменены на основе данных для конкретного сайта. Более подробную информацию об обоих можно найти на странице стандартов качества воды для конкретного сайта.

Антиразложение

Антиразложение (ранее называвшееся неразложением) — третий элемент стандартов качества воды. Защита от разложения помогает поддерживать высокое качество воды (воды лучше, чем то, что необходимо для защиты водных организмов и отдыха) от порчи. Защита от разложения была создана для того, чтобы предоставить будущим поколениям возможность пользоваться высококачественными и высоко ценными рекреационными и эстетическими ресурсами, которые без них могут пострадать от деградации.Предотвращение деградации почти всегда менее затратно и более эффективно, чем восстановление, которое не всегда может быть достигнуто полностью.

В правила защиты от разложения включены три уровня защиты:

Существующие виды использования водного объекта должны поддерживаться и охраняться.
Необходимо поддерживать существующее высокое качество воды, если только снижение качества воды не считается необходимым для обеспечения важного экономического и социального развития.
Исключительные характеристики конкретных вод, обозначенных в правилах Миннесоты как выдающиеся, очень уязвимые или уникальные ресурсы — «воды с исключительной ресурсной ценностью» или ORVW (Миннесота.R. 7050.0335) — необходимо обслуживать и защищать. Правила Миннесоты определяют два класса ORVW: «запрещенные» и «ограниченные»:

ORVW, внесенные в список запрещенных, включают воды в пределах дикой природы и национального парка «Вояджеры». Новые или расширенные сбросы запрещены в этих и других запрещенных ORVW.
ORVW, перечисленных как ограниченные, включают участки Верхнего озера, а также определенные федеральными и государственными живописными и рекреационными участками, такие как река Св.Река Круа. Новые или расширенные сбросы контролируются в ограниченных ORVW, чтобы поддерживать их исключительный характер.

Кроме того, все поверхностные воды в бассейне озера Верхнее определены как воды с выдающимися международными ресурсами (OIRW). Защита от деградации для бассейна озера Верхнее направлена на снижение вклада биоаккумулятивных загрязнителей в бассейн.

Как определить полезное использование конкретного водоема

В целом, все поверхностные воды Миннесоты защищены для использования в водной среде и рекреации класса 2, если водоем не был индивидуально оценен и не был переклассифицирован как вода с ограниченной ресурсной ценностью класса 7.Кроме того, поскольку стандарты качества воды Миннесоты предусматривают множество полезных видов использования, все поверхностные воды Миннесоты также защищены по крайней мере для одного подкласса в пределах классов использования 3, 4, 5 и 6.

Для определения конкретных видов использования и подклассов, от которых охраняется отдельный водный объект, требуется небольшое исследование. Водные объекты, классификация которых приведена в правилах Миннесоты, называются «внесенными в список водами». Все остальные воды классифицируются по умолчанию и называются «водами, не включенными в список».”

Акции, включенные в список . Миннесота R. 7050.0470 определяет «внесенные в список» воды и классификации их использования. Списки в Миннесоте 7050.0470 сгруппированы по девяти основным водосборным бассейнам Миннесоты с ручьями, указанными первыми, за ними следуют озера и заболоченные земли.

Обратите внимание, что для потоков классификации полезного использования больше не содержатся в самом правиле; они включены в качестве ссылки. Озера и водно-болотные угодья перечислены непосредственно в Minn. R. 7050.0470.

Миннесота Р.7050.0410 и 7050.0420 обеспечивают дополнительные виды использования, для которых все перечисленные воды защищены.

Подавляющее большинство поверхностных вод не перечислено и не будет находиться в р. Миннесота 7050.0470.

Вода, не включенная в перечень. Если интересующий водоем не найден в р. Миннесота 7050.0470, применяется р. Миннесота 7050.0430. В этом разделе правил классифицируются все воды, не внесенные в список, и указаны конкретные полезные применения, которые применимы.
Иногда водные объекты могут называться более чем одним названием.Если вы сомневаетесь в классификации интересующего водоема, рекомендуем проконсультироваться с персоналом MPCA, указанным на вкладке «Контакты».

Проект документов технической поддержки

Ключевой частью предложения новых или пересмотренных WQS является разработка технической основы описательной и числовой WQS. MPCA разрабатывает эту основу на основе анализа научных данных, рассмотрения соответствующих правил, руководств, комментариев общественности и консультаций с тематическими экспертами Агентства по охране окружающей среды США (администратор CWA), других государственных агентств, племенных властей и академических исследователей.Результатом этого обзора являются тематические Документы технической поддержки (TSD), которые позже будут включены в протокол нормотворчества в качестве подтверждающих документов (приложений) к предлагаемым правилам и Заявлению о необходимости и целесообразности (SONAR). Цель публикации этих документов до официального уведомления о предложении пересмотренных правил и SONAR — получить ранние комментарии и дополнительные данные, чтобы помочь MPCA уточнить и улучшить основу для предлагаемых стандартов качества воды.

TSD доступны по следующим темам (примечание: не все темы, пересматриваемые в рамках данного обзора, имеют TSD):

WQS на основе водных организмов для нонилфенола, кадмия и меди
WQS для водных организмов по нитратам и дополнительный информационный бюллетень по стратегии снижения нагрузки азота
Университета Миннесоты о рекомендуемых изменениях в WQS класса 3 и 4 с кратким описанием TSD по проекту MPCA, который следует пересмотреть

Дополнительная информация для WQS

Когда MPCA принимает пересмотренный WQS в качестве правила (главы правил Миннесоты 7050 и 7052), существуют обширные технические и другие документы, цитируемые в качестве примеров или включаемые в Заявление о необходимости и целесообразности (SONAR).Дополнительную информацию можно получить у файловых менеджеров MPCA по запросу. На этой веб-странице приведены важные справочные документы и ссылки для пользователей WQS, где можно найти основную вспомогательную информацию по следующему WQS:

Нормы эвтрофикации озер / водохранилищ и рек

Уведомления об окончательных правилах опубликованы в Государственном реестре 10 марта 2008 г., том 32, стр. 1699-1728, и 4 августа 2014 г., том 39, стр. 154-6.

Обзор стандартов эвтрофикации реки Миннесота: сводка выводов (wq-s6-62) (апрель 2020 г.)

Отчет об оценке качества воды в озере Миннесота: разработка критериев питательных веществ, третье издание (wq-lar3-01) (сентябрь 2005 г.)

Подход Миннесоты к разработке критериев содержания питательных веществ в озерах (2008)

Разработка критериев питательных веществ для рек Миннесоты (wq-s6-08) (январь 2013 г.)

Бассейны реки Миссисипи с 1 по 8 — Разработка критериев эвтрофикации реки, бассейна и озера Пепин (wq-s6-09) (сентябрь 2012 г.)

Критерии эвтрофикации для конкретных участков озера Пепин (wq-s6-10) (март 2011 г.)

Разработка критериев эвтрофикации для ручьев и рек Миннесоты с использованием нескольких линий доказательств (июнь 2015 г.)

Районирование рек Миннесоты для применения критериев речных питательных веществ (декабрь.2013)

Общее количество взвешенных твердых частиц (TSS)

Объявление окончательного правила опубликовано в Государственном реестре: 4 августа 2014 г. (т. 39, стр. 154-6)

Стандарты качества воды для водных организмов Проект технической поддержки по общему количеству взвешенных твердых частиц (мутность) (wq-s6-11) (май 2011 г.)

Пересмотр методов охраны здоровья человека по хроническим стандартам и критериям 2 класса

Сообщение об окончательном правиле опубликовано в Государственном реестре 16 марта 2015 г., том 39, стр. 1344-46

Документ технической поддержки стандартов качества воды на основе здоровья человека (wq-s6-12a) (июнь 2017 г.)

Поглощение воды заполнителями

ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ
Этот тест помогает определить водопоглощение крупных заполнителей согласно IS: 2386 (Часть III) — 1963.Для этого теста следует использовать образец не менее 2000 г. Для этого теста использовались следующие аппараты: —
Проволочная корзина — перфорированная, с гальваническим покрытием или пластиком, покрытая проволочными подвесками для подвешивания на весах, Водонепроницаемый контейнер для подвешивания корзины, Сухая мягкая впитывающая ткань — 75 см x 45 см (2 шт. ), Неглубокий противень площадью минимум 650 кв. См, герметичный контейнер по объему, подобный корзине и духовке.

Методика определения водопоглощения заполнителей.
i) Образец следует тщательно промыть, чтобы удалить более мелкие частицы и пыль, слить, а затем поместить в проволочную корзину и погрузить в дистиллированную воду при температуре от 22 до 32 ^o C.

ii) После погружения захваченный воздух следует удалить, подняв корзину и позволив ей упасть 25 раз за 25 секунд. После этого корзина и образец должны оставаться погруженными в течение 24 + ½ часов.

Объявления

iii) Затем корзину и заполнители следует вынуть из воды, дать стечь в течение нескольких минут, после чего необходимо аккуратно вылить заполнители из корзины на одну из сухих вещей и осторожно высушить поверхность тканью. перенести его на вторую сухую ткань, когда первая больше не удаляет влагу.Заполнители следует распределить на второй ткани и подвергнуть воздействию атмосферы вдали от прямых солнечных лучей, пока она не станет полностью сухой. Заполнители следует взвесить (вес «А»).

iv) Затем агрегаты следует поместить в печь при температуре от 100 до 110 ^o ° C на 24 часа. Затем его следует вынуть из духовки, охладить и взвесить (вес «B»).

Используемая формула: Водопоглощение = [(A — B) / B] x 100%.
Необходимо провести два таких теста и указать индивидуальные и средние результаты.Образец проформы для протокола испытания —

Использование воды и стресс — наш мир в данных

Забор воды: Забор воды (также иногда известный как «водозабор») определяется как пресная вода, забираемая из подземных или поверхностных источников воды (таких как реки или озера), постоянно или временно и используются в сельскохозяйственных, промышленных или муниципальных (бытовых) целях.

База данных AQUASTAT Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) определяет общего водозабора как: «Годовой объем водозабора для сельскохозяйственных, промышленных и муниципальных целей.Он может включать воду из первичных возобновляемых и вторичных ресурсов пресной воды, а также воду из чрезмерного забора возобновляемых подземных вод или забора из ископаемых подземных вод, прямого использования сельскохозяйственных дренажных вод, прямого использования (очищенных) сточных вод и опресненной воды. Он не включает виды использования в русле реки, которые характеризуются очень низким уровнем чистого потребления, например, рекреация, судоходство, гидроэнергетика, рыболовство во внутренних водоемах и т. Д. »

Общий забор равен: [забор для сельского хозяйства] + [забор для промышленности] + [забор для муниципального / бытового использования].

База данных AQUASTAT Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) дает следующие определения для забора воды в сельском хозяйстве, промышленности и муниципальных образованиях:

Забор воды в сельском хозяйстве : «Годовое количество забираемой воды для нужд орошения, животноводства и аквакультуры. Он может включать воду из первичных возобновляемых и вторичных ресурсов пресной воды, а также воду из чрезмерного забора возобновляемых подземных вод или забора из ископаемых подземных вод, прямого использования сельскохозяйственных дренажных вод, прямого использования (очищенных) сточных вод и опресненной воды.Вода для молочной и мясной промышленности и промышленной переработки собранной сельскохозяйственной продукции включена в промышленный водозабор ».

Забор воды производственный : «Годовой объем самозабора воды для промышленных нужд. Он может включать воду из первичных возобновляемых и вторичных ресурсов пресной воды, а также воду из чрезмерного забора возобновляемых подземных вод или забора из ископаемых подземных вод, прямого использования сельскохозяйственных дренажных вод, прямого использования (очищенных) сточных вод и опресненной воды.Этот сектор относится к предприятиям с самообеспечением, не подключенным к общественной распределительной сети. Соотношение между чистым потреблением и изъятием оценивается менее чем в 5%. Он включает воду для охлаждения термоэлектрических и атомных электростанций, но не включает гидроэнергетику. Вода, забираемая предприятиями, подключенными к коммунальной сети водоснабжения, обычно включается в водозабор муниципальных предприятий ».

Муниципальный водозабор : «Годовой объем водозабора, в основном, для прямого использования населением.Он может включать воду из первичных возобновляемых и вторичных ресурсов пресной воды, а также воду из чрезмерного забора возобновляемых подземных вод или забора из ископаемых подземных вод, прямого использования сельскохозяйственных дренажных вод, прямого использования (очищенных) сточных вод и опресненной воды. Обычно он рассчитывается как общий объем воды, забираемой коммунальной распределительной сетью. Он может включать в себя ту часть производств и городского сельского хозяйства, которая подключена к муниципальной сети. Соотношение между чистым потреблением и забираемой водой может варьироваться от 5 до 15% в городских районах и от 10 до 50% в сельской местности.”

Информационная система ФАО по водным ресурсам и сельскому хозяйству

Количество осадков, выпадающих на сушу, составляет почти 110 000 км. ³ в год. Около 56 процентов этого количества испаряется лесами и природными ландшафтами, а 5 процентов — богарным земледелием. Остальные 39 процентов или 43 000 км ³ в год преобразуются в поверхностный сток (питающие реки и озера) и грунтовые воды (питающие водоносные горизонты). Их называют возобновляемыми пресноводными ресурсами.Часть этой воды удаляется из этих рек или водоносных горизонтов путем создания инфраструктуры. Этот отвод воды называется отбором воды . Большая часть забранной воды возвращается в окружающую среду через некоторое время после того, как она была использована. Качество возвращаемой воды может быть ниже качества, когда она была изначально удалена.

В АКВАСТАТЕ различают три типа забора воды: сельскохозяйственный (включая орошение, животноводство и аквакультуру), муниципальный (включая бытовое) и промышленный забор воды.Четвертый тип антропогенного использования воды — это вода, испаряющаяся из искусственных озер или водохранилищ, связанных с плотинами. Информация об испарении из искусственных озер будет доступна в базе данных AQUASTAT в ближайшее время.

На глобальном уровне коэффициенты изъятия составляют 69 процентов в сельском хозяйстве, 12 процентов в муниципальном и 19 процентов в промышленности. Эти цифры, однако, сильно смещены из-за того, что несколько стран имеют очень высокий водозабор. Усредняя коэффициенты для каждой отдельной страны, мы обнаруживаем, что «для любой данной страны» эти коэффициенты составляют 59, 23 и 18 процентов соответственно.

Коэффициенты забора воды также сильно различаются в зависимости от региона: от 91, 7 и 2 процентов для забора воды в сельском хозяйстве, муниципальном и промышленном секторе соответственно в Южной Азии до 5, 23 и 73 процентов соответственно в Западной Европе. Подробнее о водозаборе по регионам см. В этой таблице.

Важность водозабора для сельскохозяйственных нужд во многом зависит как от климата, так и от места сельского хозяйства в экономике. На приведенной ниже диаграмме показаны коэффициенты водозабора по континентам, где сельскохозяйственная часть колеблется от более 80 процентов в Африке и Азии до чуть более 20 процентов в Европе.