Trajtimi me ujë

Filtra kanash, fishekë

Uji në 4°C

Pyetje:

Në 4 °C uji ka densitetin e tij maksimal. Pse? Pse uji në fund të rezervuarit është në këtë temperaturë të veçantë? ju falenderoj paraprakisht Sasha

Përgjigje:

I dashur Aleksandër!

Uji është një nga substancat më misterioze në planetin tonë. Duke qenë një përbërje normale monomolekulare, duhet të vlojë në + 70°C dhe të ngrijë në pothuajse -100°C. Ndryshe nga të gjitha lëngjet e tjera, uji humbet peshën e tij kur ngurtësohet. Dendësia maksimale e ujit vërehet në +4°C. Ky fakt është jashtëzakonisht i rëndësishëm për biosferën. Si rezultat, akulli formohet në sipërfaqen e rezervuarëve, duke i penguar ato të ngrijnë deri në fund, dhe në këtë mënyrë parandalon që peshqit dhe përfaqësuesit e tjerë të faunës ujore të vdesin në dimër.

Tensioni sipërfaqësor i ujit të pastër është më i madh se ai i çdo lëngu tjetër përveç merkurit. Uji absolutisht i pastër ka një tension të tillë sipërfaqësor sa mund të bëni patina mbi të. Prania e papastërtive ul ndjeshëm tensionin sipërfaqësor të ujit. Një nga "çuditë" e ujit është se kjo substancë - e vetmja në Tokë - shfaqet gjithmonë në tre faza - e lëngshme, e ngurtë dhe e gaztë.

Molekula e ujit ka një strukturë këndore; bërthamat e përfshira në përbërjen e tij formojnë një trekëndësh izosceles, në bazën e të cilit ka dy protone, dhe në kulm - bërthamën e një atomi oksigjeni. Distancat ndërnukleare O-H janë afër 0,1 nm, distanca midis bërthamave të atomeve të hidrogjenit është afërsisht 0,15 nm. Nga tetë elektronet që përbëjnë shtresën e jashtme elektronike të atomit të oksigjenit në një molekulë uji, dy çifte elektronesh formojnë lidhje kovalente O-H dhe katër elektronet e mbetura formojnë dy çifte të vetme elektronesh. Kështu, një molekulë uji është një dipol i vogël që përmban ngarkesa pozitive dhe negative në pole. Meqenëse masa dhe ngarkesa e bërthamës së oksigjenit është më e madhe se ajo e bërthamave të hidrogjenit, reja e elektroneve tërhiqet drejt bërthamës së oksigjenit. Në këtë rast, bërthamat e hidrogjenit "ekspozohen". Kështu, reja e elektroneve ka një dendësi jo uniforme. Ka mungesë të densitetit të elektroneve pranë bërthamave të hidrogjenit, dhe në anën e kundërt të molekulës, pranë bërthamës së oksigjenit, ka një tepricë të densitetit të elektroneve. Është kjo strukturë që përcakton polaritetin e molekulës së ujit. Nëse lidhni epiqendrat e ngarkesave pozitive dhe negative me vija të drejta, ju merrni një figurë gjeometrike tredimensionale - një tetraedron të rregullt.

Pesha molekulare e ujit me avull është 18 dhe korrespondon me formulën e tij më të thjeshtë. Megjithatë, pesha molekulare e ujit të lëngshëm, e përcaktuar duke studiuar zgjidhjet e tij në tretës të tjerë, rezulton të jetë më e lartë. Kjo tregon se në ujin e lëngshëm ekziston një lidhje e molekulave, d.m.th. duke i kombinuar në njësi më komplekse. Ky përfundim konfirmohet nga vlerat anormalisht të larta të temperaturave të shkrirjes dhe vlimit të ujit. Lidhja e molekulave të ujit shkaktohet nga formimi i lidhjeve hidrogjenore ndërmjet tyre.

Për shkak të pranisë së lidhjeve hidrogjenore, çdo molekulë uji formon një lidhje hidrogjeni me 4 molekula fqinje, duke formuar një kornizë rrjetë të hapur në molekulën e akullit. Megjithatë, në gjendje të lëngshme, uji është një lëng i çrregullt; Këto lidhje hidrogjenore janë spontane, jetëshkurtra, shpejt thyhen dhe formohen përsëri. E gjithë kjo çon në heterogjenitet në strukturën e ujit.

Lidhjet e hidrogjenit midis molekulave të ujit

Fakti që uji është heterogjen në përbërjen e tij është vërtetuar shumë kohë më parë. Dihet prej kohësh se akulli noton në sipërfaqen e ujit, domethënë, dendësia e akullit kristalor është më e vogël se dendësia e lëngut. Për pothuajse të gjitha substancat e tjera, kristali është më i dendur se faza e lëngshme. Përveç kësaj, edhe pas shkrirjes, me rritjen e temperaturës, dendësia e ujit vazhdon të rritet dhe arrin maksimumin në 4°C. Më pak e njohur është anomalia e kompresueshmërisë së ujit: kur nxehet nga pika e shkrirjes deri në 40°C, zvogëlohet dhe më pas rritet. Kapaciteti i nxehtësisë së ujit varet gjithashtu në mënyrë jo monotonike nga temperatura. Përveç kësaj, në temperatura nën 30 ° C, me një rritje të presionit nga atmosferik në 0,2 GPa, viskoziteti i ujit zvogëlohet dhe koeficienti i vetë-difuzionit, një parametër që përcakton shpejtësinë e lëvizjes së molekulave të ujit në lidhje me njëra-tjetrën, rritet. Për lëngjet e tjera marrëdhënia është e kundërta dhe pothuajse askund nuk ndodh që ndonjë parametër i rëndësishëm të mos sillet në mënyrë monotone, d.m.th. fillimisht u rrit, dhe pas kalimit një vlerë kritike e temperaturës ose presionit u ul. U ngrit një supozim se në fakt uji nuk është një lëng i vetëm, por një përzierje e dy përbërësve që ndryshojnë në vetitë, për shembull, densiteti dhe viskoziteti, dhe për këtë arsye struktura. Ide të tilla filluan të shfaqen në fund të shekullit të 19-të, kur u grumbulluan shumë të dhëna për anomalitë e ujit.

Shkenca tani ka vërtetuar se veçoritë e vetive fizike të ujit dhe lidhjet e shumta të hidrogjenit jetëshkurtër midis atomeve fqinje të hidrogjenit dhe oksigjenit në një molekulë uji krijojnë mundësi të favorshme për formimin e strukturave të veçanta të lidhura (grupe) që perceptojnë, ruajnë dhe transmetojnë një shumëllojshmëri të gjerë informacioni.

Njësia strukturore e një uji të tillë është një grumbull i përbërë nga clathrates, natyra e të cilit përcaktohet nga forcat Kulomb me rreze të gjatë. Struktura e grupimeve kodon informacion në lidhje me ndërveprimet që ndodhën me këto molekula uji. Në grupimet e ujit, për shkak të ndërveprimit midis lidhjeve kovalente dhe hidrogjenit midis atomeve të oksigjenit dhe atomeve të hidrogjenit, migrimi i një protoni (H+) mund të ndodhë nëpërmjet një mekanizmi rele, duke çuar në delokalizimin e protonit brenda grupit.

Uji, i përbërë nga shumë grupime të llojeve të ndryshme, formon një strukturë kristalore të lëngët hapësinore hierarkike që mund të perceptojë dhe ruajë sasi të mëdha informacioni.

Akulli është një modifikim kristalor i ujit. Sipas të dhënave të fundit, akulli ka 14 modifikime strukturore. Midis tyre ka modifikime kristalore (shumica e tyre) dhe amorfe, por të gjitha ndryshojnë nga njëri-tjetri në rregullimin relativ të molekulave dhe vetive të ujit. Vërtetë, gjithçka përveç akullit të njohur, i cili kristalizohet në sistemin gjashtëkëndor, formohet në kushte ekzotike - në temperatura shumë të ulëta dhe presione të larta, kur këndet e lidhjeve të hidrogjenit në molekulën e ujit ndryshojnë dhe formohen sisteme të tjera përveç gjashtëkëndore. Kushtet e tilla ngjajnë me ato në hapësirë ​​dhe nuk ndodhin në Tokë. Për shembull, në temperaturat nën -110 °C, avulli i ujit precipiton në një pllakë metalike në formën e oktaedrave dhe kube disa nanometra në madhësi - ky është i ashtuquajturi akull kub. Nëse temperatura është pak mbi -110 °C dhe përqendrimi i avullit është shumë i ulët, në pjatë formohet një shtresë akulli jashtëzakonisht i dendur amorf.

Më i studiuari është akulli i modifikimit të parë natyror. Akulli shfaqet në natyrë në formën e akullit (kontinental, lundrues, nëntokësor etj.), si dhe në formën e borës, ngricës etj. Është i përhapur në të gjitha zonat e banimit të njerëzve. Duke u mbledhur në sasi të mëdha, bora dhe akulli formojnë struktura të veçanta me veti që janë thelbësisht të ndryshme nga ato të kristaleve individuale ose flokeve të borës. Akullnajat, shtresat e akullit, ngricat e përhershme dhe mbulesa e borës sezonale ndikojnë ndjeshëm në klimën e rajoneve të mëdha dhe të planetit në tërësi: edhe ata që nuk kanë parë kurrë borë e ndiejnë frymën e masave të saj të grumbulluara në polet e Tokës, për shembull, në formën e luhatjeve afatgjata në nivelin e oqeanit botëror. Akulli është aq i rëndësishëm për pamjen e planetit tonë dhe habitatin e rehatshëm të krijesave të gjalla në të, saqë shkencëtarët kanë caktuar një mjedis të veçantë për të - kriosferën, e cila shtrin domenin e saj lart në atmosferë dhe thellë në koren e tokës.

Dy modifikimet e fundit të akullit - XIII dhe XIV - u zbuluan nga shkencëtarët nga Oksfordi kohët e fundit, në 2006. Supozimi se duhet të kishte kristale akulli me grila monoklinike dhe ortorhombike ishte i vështirë për t'u konfirmuar: viskoziteti i ujit në një temperaturë prej -160 ° C është shumë i lartë dhe është e vështirë që molekulat e ujit të pastër të superftohur të bashkohen në sasi të tilla. për të formuar një bërthamë kristali. Kjo u arrit duke përdorur një katalizator - acid klorhidrik, i cili rriti lëvizshmërinë e molekulave të ujit në temperatura të ulëta. Modifikime të tilla të akullit nuk mund të formohen në natyrën tokësore, por ato mund të ndodhin në satelitët e ngrirë të planetëve të tjerë.

Tabela Disa modifikime të njohura të akullit

Shënim. 1 A=10 -10 m.

Çelësi i strukturës së akullit qëndron në strukturën e molekulës së tij. Kristalet e të gjitha modifikimeve të akullit janë ndërtuar nga molekulat e ujit H 2 O të lidhura me lidhje hidrogjeni në një kornizë tredimensionale të ngjashme me strukturën e diamantit. Pikërisht për faktin se akulli ka një strukturë rrjeti kaq të rregullt dhe lidhje me një numër të ulët koordinimi, akulli ka një densitet të ulët.

Oriz. Struktura e diamantit

Fig Struktura e akullit.

Çdo molekulë në strukturën e akullit merr pjesë në 4 lidhje të tilla të drejtuara drejt majave të tetraedrit. Kur një proton i një molekule ndërvepron me një palë elektrone të vetme oksigjeni të një molekule tjetër, formohet një lidhje hidrogjeni, më pak e fortë se një lidhje intramolekulare, por mjaft e fuqishme për të mbajtur së bashku molekulat fqinje të ujit. Çdo molekulë mund të krijojë njëkohësisht katër lidhje hidrogjeni me molekula të tjera në kënde të përcaktuara rreptësisht të barabarta me 109°28", të drejtuara drejt majave të tetraedrit, të cilat nuk lejojnë krijimin e një strukture të dendur gjatë ngrirjes. Për më tepër, në strukturat e akullit I. Ic, VII dhe VIII ky katërkëndor është i saktë Në strukturat e akullit II, III, V dhe VI, tetraedrat janë dukshëm të shtrembëruara korniza e padukshme e lidhjeve të hidrogjenit i rregullon molekulat në një rrjet të rrjetëzuar, me një strukturë që të kujton një kanal të zbrazët, nëse akulli nxehet, struktura e rrjetit do të shembet: molekulat e ujit fillojnë të bien në zbrazëtirat e rrjetit. strukturë e lëngshme më e dendur - kjo është arsyeja pse uji është më i rëndë se akulli.

Akulli, i cili formohet në presionin atmosferik dhe shkrihet në 0 °C, është substanca më e njohur, por ende e pa kuptuar plotësisht. Pjesa më e madhe në strukturën dhe vetitë e saj duket e pazakontë. Në vendet e rrjetës kristalore të akullit, atomet e oksigjenit janë rregulluar në mënyrë të rregullt, duke formuar gjashtëkëndësha të rregullt dhe atomet e hidrogjenit zënë një sërë pozicionesh përgjatë lidhjeve. Prandaj, janë të mundshme 6 orientime ekuivalente të molekulave të ujit në lidhje me fqinjët e tyre. Disa prej tyre janë të përjashtuara, pasi prania e 2 protoneve njëkohësisht në një lidhje hidrogjeni nuk ka gjasa, por mbetet pasiguri e mjaftueshme në orientimin e molekulave të ujit. Kjo sjellje e atomeve është atipike, pasi në një substancë të ngurtë të gjithë i binden të njëjtit ligj: ose të gjithë atomet janë të rregulluar në mënyrë të rregullt, dhe pastaj është një kristal, ose rastësisht, dhe pastaj është një substancë amorfe. Një strukturë e tillë e pazakontë mund të realizohet në shumicën e modifikimeve të akullit - I, III, V, VI dhe VII (dhe me sa duket në Ic), dhe në strukturën e akullit II, VIII dhe IX molekulat e ujit janë të renditura në mënyrë orientuese. Sipas J. Bernal, akulli është kristalor në raport me atomet e oksigjenit dhe i qelqtë në raport me atomet e hidrogjenit.

Rëndësia e akullit është e vështirë të nënvlerësohet. Akulli ka një ndikim të madh në kushtet e jetesës dhe jetën e bimëve dhe kafshëve, si dhe në lloje të ndryshme të veprimtarisë ekonomike njerëzore. Duke mbuluar ujin nga lart, akulli luan në natyrë rolin e një lloj ekrani lundrues, duke mbrojtur lumenjtë dhe rezervuarët nga ngrirja e mëtejshme dhe duke ruajtur jetën në botën nënujore. Nëse dendësia e ujit do të rritej kur ngrinte, akulli do të ishte më i rëndë se uji dhe do të fillonte të fundosej, gjë që do të çonte në vdekjen e të gjitha krijesave të gjalla në lumenj, liqene dhe oqeane, të cilat do të ngrinin plotësisht, duke u shndërruar në blloqe akulli, dhe Toka do të bëhej një shkretëtirë akulli, e cila është e pashmangshme do të çonte në vdekjen e të gjitha gjallesave.

Për shkak të shpërndarjes së gjerë të ujit dhe akullit në Tokë, ndryshimi në vetitë e akullit nga vetitë e substancave të tjera luan një rol të rëndësishëm në proceset natyrore. Për shkak të densitetit më të ulët se uji, akulli formon një mbulesë lundruese në sipërfaqen e ujit, duke mbrojtur lumenjtë dhe rezervuarët nga ngrirja e poshtme. Marrëdhënia midis shpejtësisë së rrjedhës dhe stresit për akullin polikristalor është hiperbolike; kur përafërsisht përshkruhet nga një ekuacion i fuqisë, eksponenti rritet me rritjen e tensionit.

Për më tepër, shpejtësia e rrjedhjes së akullit është drejtpërdrejt proporcionale me energjinë e aktivizimit dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me temperaturën absolute, kështu që me uljen e temperaturës, akulli i afrohet një trupi absolutisht të ngurtë në vetitë e tij. Mesatarisht, në temperatura afër shkrirjes, rrjedhshmëria e akullit është 106 herë më e lartë se ajo e shkëmbinjve. Për shkak të rrjedhshmërisë së tij, akulli nuk grumbullohet në një vend, por vazhdimisht lëviz në formën e akullnajave.

Veti të tjera të pazakonta të akullit përfshijnë gjenerimin e rrezatimit elektromagnetik nga kristalet e tij në rritje. Dihet se shumica e papastërtive të tretura në ujë nuk transferohen në akull kur ai fillon të rritet; janë ngrirë jashtë. Prandaj, edhe në pellgun më të ndotur, filmi i akullit është i pastër dhe transparent. Në këtë rast, papastërtitë grumbullohen në kufirin e mediave të ngurta dhe të lëngshme, në formën e dy shtresave të ngarkesave elektrike të shenjave të ndryshme, të cilat shkaktojnë një ndryshim të konsiderueshëm në potencial.

Shtresa e ngarkuar e papastërtive lëviz së bashku me kufirin e poshtëm të akullit të ri dhe lëshon valë elektromagnetike. Falë kësaj, procesi i kristalizimit mund të vëzhgohet në detaje. Kështu, një kristal që rritet në gjatësi në formën e një gjilpëre lëshon ndryshe nga ai i mbuluar me procese anësore, dhe rrezatimi i kokrrave në rritje ndryshon nga ai që ndodh kur kristalet plasariten. Nga forma, sekuenca, frekuenca dhe amplituda e pulseve të rrezatimit, mund të përcaktohet se me çfarë shpejtësie ngrin akulli dhe çfarë lloj strukture akulli fitohet.

Pra, pse vërehet dendësia maksimale e ujit në +4°C? Fakti është se kur akulli shkrihet, struktura e tij shkatërrohet. Por edhe në ujin e lëngshëm, lidhjet e hidrogjenit midis molekulave ruhen: formohen shoqërues - fragmente të strukturave të akullit - të përbërë nga një numër më i madh ose më i vogël i molekulave të ujit.

Megjithatë, ndryshe nga akulli, çdo asociacion ekziston për një kohë shumë të shkurtër: shkatërrimi i disa agregateve dhe formimi i agregateve të tjera ndodh vazhdimisht. Boshllëqet e agregateve të tillë "akulli" mund të strehojnë molekula të vetme uji; Në të njëjtën kohë, paketimi i molekulave të ujit bëhet më i dendur. Kjo është arsyeja pse, kur akulli shkrihet, vëllimi i zënë nga uji zvogëlohet dhe dendësia e tij rritet.

Formimi i lidhjeve hidrogjenore çon në një rregullim të molekulave të ujit në të cilat ato vijnë në kontakt me njëra-tjetrën me polet e tyre të kundërta. Molekulat formojnë shtresa, dhe secila prej tyre shoqërohet me tre molekula që i përkasin të njëjtës shtresë, dhe me një nga shtresa fqinje. Struktura e akullit i përket strukturave më pak të dendura, ka zbrazëtira në të, dimensionet e strukturave më pak të dendura, ka zbrazëtira në të, dimensionet e të cilave janë pak më të mëdha se dimensionet e molekulës.

Kur akulli shkrihet, uji mban një temperaturë prej 4 °C derisa i gjithë akulli të shkrihet. Në të njëjtën kohë, specifika e ndërveprimeve ndërmolekulare karakteristike për strukturën e akullit ruhet në ujin e shkrirë në 4 0C, pasi kur një kristal akulli shkrihet, vetëm 15% e të gjitha lidhjeve hidrogjenore në molekulë shkatërrohen. Prandaj, lidhja e qenësishme e secilës molekulë uji me katër molekula fqinje në akull nuk është ndërprerë ndjeshëm, megjithëse vërehet një turbullim më i madh i rrjetës së kornizës së oksigjenit.

Prandaj, uji në 4 0C ndryshon nga uji i zakonshëm në bollëkun e grupimeve multimolekulare, në të cilat struktura të lirshme të ngjashme me akullin ruhen për ca kohë. Pasi të gjithë akulli shkrihet, temperatura e ujit rritet dhe lidhjet hidrogjenore brenda grupimeve nuk i rezistojnë më vibracioneve termike në rritje të atomeve. Madhësitë e grupimeve ndryshojnë, dhe për këtë arsye vetitë e ujit të shkrirë fillojnë të ndryshojnë: konstanta dielektrike vjen në gjendjen e saj të ekuilibrit pas 15-20 minutash, viskoziteti - pas 3-6 ditësh. Aktiviteti biologjik i ujit të tillë të shkrirë zvogëlohet, sipas disa të dhënave, në afërsisht 12-16 orë, sipas të tjerëve - brenda një dite. Vetitë fiziko-kimike të ujit të shkrirë ndryshojnë spontanisht me kalimin e kohës, duke iu afruar vetive të ujit të zakonshëm: gradualisht duket se "harron" se kohët e fundit ishte thjesht akull.

Sidoqoftë, ndërsa uji nxehet, fragmentet e strukturës së akullit në të bëhen gjithnjë e më pak, gjë që çon në një rritje të mëtejshme të densitetit të ujit. Në intervalin e temperaturës nga 0 deri në 4°C, ky efekt dominon mbi zgjerimin termik, kështu që dendësia e ujit vazhdon të rritet. Megjithatë, kur nxehet mbi 4 ° C, efekti i rritjes së lëvizjes termike të molekulave mbizotëron dhe dendësia e ujit zvogëlohet përsëri. Prandaj, në 4°C uji ka densitet maksimal. Kur ngrohni ujin, një pjesë e nxehtësisë shpenzohet për thyerjen e lidhjeve hidrogjenore (energjia e thyerjes së një lidhjeje hidrogjeni në ujë është afërsisht 25 kJ/mol). Ky fakt shpjegon, në veçanti, kapacitetin e lartë të nxehtësisë së ujit.

Kështu, rritja e densitetit gjatë shkrirjes, si në rastin e modifikimeve të dendura të akullit, shpjegohet me lakimin e lidhjeve hidrogjenore dhe devijimin e këndeve midis tyre nga tetraedralja. Përkulja e lidhjeve rritet me rritjen e temperaturës dhe presionit, gjë që çon në një rritje të densitetit. Nga ana tjetër, kur nxehet, gjatësia mesatare e lidhjeve hidrogjenore bëhet më e gjatë, duke rezultuar në një ulje të densitetit. Veprimi i kombinuar i dy faktorëve shpjegon praninë e një densiteti maksimal të ujit në 4 °C.

Dendësia e ujit është një nga vetitë më të rëndësishme të tij. Dendësia maksimale e ujit të freskët është 4 C. Në këtë temperaturë, një kilogram ujë zë një vëllim minimal. Kur temperatura bie nga 4 0 C në 0 C, dendësia e ujit zvogëlohet, d.m.th. uji me temperaturë 4 0 C është në fund si ujë më i dendur, dhe uji më i ftohtë me densitet të ulët ngrihet në majë, ku ngrin, duke u shndërruar në akull. Është e qartë pse mekanizmi i konvekcionit nuk funksionon: dendësia e ujit të ngrohur nga lart zvogëlohet, ai nuk mund të zhytet dhe të transferojë nxehtësinë në akull. Dendësia e akullit, nga ana tjetër, është më e vogël se dendësia e ujit, kështu që akulli noton në sipërfaqe, duke mbrojtur ujin nga ftohja e mëtejshme.

Nëse jo për anomalinë në densitetin e ujit, d.m.th. Kur temperatura ra dhe gjatë kalimit nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të ngurtë, dendësia e ujit ndryshoi në të njëjtën mënyrë si për shumicën dërrmuese të substancave, më pas, me afrimin e dimrit, shtresat sipërfaqësore të ujërave natyrore ftoheshin. do të arrinte 0°C dhe do të zhytej në fund, duke krijuar vend për shtresat më të ngrohta dhe kjo do të vazhdonte derisa e gjithë masa e rezervuarit të fitonte një temperaturë prej 0°C. Më pas uji do të fillonte të ngrinte, flotat e akullit që rezultuan do të fundosen në fund dhe rezervuari do të ngrinte në të gjithë thellësinë e tij. Në këtë rast, format e jetës në ujë do të ishin të pamundura. Por duke qenë se uji arrin dendësinë më të madhe pikërisht në 4 °C, lëvizja e shtresave të tij të shkaktuara nga ftohja përfundon kur arrihet kjo temperaturë. Me një ulje të mëtejshme të temperaturës, shtresa e ftohur, e cila ka një densitet më të ulët, mbetet në sipërfaqe, ngrin dhe në këtë mënyrë mbron shtresat themelore nga ftohja dhe ngrirja e mëtejshme.

Ndryshe nga uji i freskët, uji i detit sillet ndryshe kur ftohet. Ngrihet jo në 0 0C, por në -1.8-2.1 0C - në varësi të përqendrimit të kripërave të tretura në të. Ka dendësi maksimale jo në + 4 0C, por në -3.5 0C. Kështu, ai shndërrohet në akull pa arritur dendësinë e tij më të madhe. Nëse përzierja vertikale në trupat ujorë të ëmbël ndalon kur e gjithë masa e ujit ftohet në +4 0C, atëherë në ujin e detit ndodh edhe në temperatura nën 0 0C. Në këtë rast, procesi i shkëmbimit midis shtresave të sipërme dhe të poshtme ndodh vazhdimisht.

Sinqerisht,
Ph.D. O.V. Mosin

Diten e mire. Dikur dëgjoja diku se akulli/bora shkrihet në 4 gradë Celsius. Por tani nuk mund të gjej konfirmim të këtij fakti. A mund të shpjegoni se në çfarë temperature shkrihet akulli në kushte normale? Dhe në çfarë kushtesh shkrihet në 4 gradë Celsius?

Paradoksi i densitetit të ujit nga +0 në +4 gradë është se
Sipas mendimit tim, uji H - O - H është në fakt fizikisht asimetrik, por nga ana kimike duket se është normal.
Duket kështu, por jo.
Dhe kjo veti e asimetrisë ekziston në të gjitha strukturat dhe molekulat me ndryshime në temperaturë, si në rastin e ujit.
Efekti Mpemba gjithashtu duket i pazakontë në modelin tim të temperaturës.

Shoke keto jane njohurite e klases se 8 te gjimnazit dhe nuk na takon ne te shpjegojme pse uji eshte dipol, apo pse ngrin ne +4 C. Kete duhet t'jua kishin sqaruar qysh ne shkolle. Nëse nuk shpjegohet, pyetja mund të përgjigjet lehtësisht, thjesht duhet të hapni ndonjë libër shkollor ose libër referimi.
Këtu përpiqemi të tërheqim një audiencë më kompetente, le të ruajmë kufijtë e duhur dhe të mos biem nën kurrikulën e kimisë të shkollës së 8-të, le të jemi më të lartë - të zbulojmë lidhjet, modelet, etj. e kështu me radhë.

Miq, më tregoni si të bëni akull me një pikë shkrirjeje të lartë? Për shembull +15 gradë Celsius.

Mjedisi dhe hapësira kanë një strukturë. Kjo strukturë është rrjeta dinamike e eterit. Duke e quajtur “dinamik”, theksoj se është në dinamikë konstante, segmentet e tij strukturore (grimcat e eteronit) janë në lëvizje dhe rrotullim të vazhdueshëm, duke e quajtur “grilë”, theksoj se është një e tërë, një medium që mbush. gjithë hapësirën, vetë transmetimin që ata kërkonin. I njëjti rrjet magnetik për të cilin foli dhe flet Kryon. Elementi zyrtar shkencor gjykon strukturën e fushës magnetike të një magneti duke e vizualizuar atë duke përdorur metodën Faraday - tallash hekuri. Për kohën e Faradeit, kjo ishte një zgjidhje vërtet e shkëlqyer - "për të parë strukturën e fushës magnetike"... Por Faraday kurrë nuk vendosi për pyetjen - "ose linjat e fushës magnetike i përkasin vetë magnetit, ose linjat e fushës i përkasin hapësira, dhe magneti thjesht i përkul këto vija”... Që atëherë kanë kaluar 200 vjet dhe sot, për të studiuar fushën magnetike, shkencëtarët alternativë përdorin lëngun magnetik, i cili përbëhet nga i njëjti tallash, por në gjendje të lëngët. Sot, shkenca alternative deklaron me besim: “vijat e forcës së fushës magnetike të tokës janë të përkulura vetëm me anë të një magneti, por nuk i përkasin atij”... Duke vizualizuar strukturën e fushës magnetike duke përdorur thjesht tallash hekuri, ne merrni një imazh dy-dimensional, të kufizuar për studim, një "vizatim" në një copë letre. Por nëse vizualizojmë fushën magnetike duke përdorur lëngun magnetik, marrim një imazh tredimensional të kësaj strukture. Megjithatë, shkenca zyrtare, me sa duket për shkak të financimit të pamjaftueshëm të qeverisë, nuk ishte kurrë në gjendje të blinte një lëng të tillë... Ndoshta ne mund të copëtojmë një qindarkë? Nuk më shqetëson një gjë e tillë. Si rezultat, njohuritë e shkencës zyrtare për strukturën e fushës magnetike u ndalën në nivelin e Faraday dhe nuk përparuan më tej. Po, janë shfaqur sensorë të fushës magnetike që mbajnë disa karakteristika dhe informacione për vetitë e fushës magnetike (elektromagnetike), por jo për gjënë më të rëndësishme - strukturën e fushës magnetike. Nëse papritmas shkenca zyrtare vendos të studiojë strukturën e fushës magnetike, do të “zbulojë” shumë sekrete të ndryshme dhe mahnitëse të natyrës... Për shembull, se bletët i bëjnë huallet e tyre të rrumbullakëta, por ato bëhen gjashtëkëndore pa bletë nën ndikimin e struktura e fushës magnetike të tokës! Dhe përfundimi kryesor që i pret është se të gjitha ndërveprimet fizike në natyrë ndodhin përmes deformimit (lakimit) të strukturës së fushës magnetike të universit ose eterit. Pasi të fillojnë të studiojnë këtë strukturë, ata do të kuptojnë se nuk ka "grimca virtuale", "neutrino", "fotone", "gravitone". .. Kështu, shkencëtarëve u hapet një perspektivë e madhe për njohuri shkencore... Ai “frenim shkencor” 100-vjeçar do të kapërcehet brenda pak vitesh për të sjellë Rusinë në udhëheqjen e udhëheqjes shkencore, botërore “Ministri i Arsimit”, i cili do të përcaktojë vektorin e zhvillimit të qytetërimit tonë të përparimit.. Faradei në shkrimet e tij i bëri vetes pyetjen... “vijat e fushës së magnetit i përkasin vetë magnetit, apo vijat e fushës së magnetit. i perkasin ambjentit ku ndodhet magneti”... Për ta zbuluar, bleva urgjentisht një mikroskop, lëng magnetik, preva tallash të thatë, u armatosja me bateri, furnizime me energji elektrike dhe bobina, u rrethova nga të gjitha anët me multimetra e lloj-lloj. e librave referues... e derdha lengun dhe e shtova 20 here... dhe aty pashe huall mjalti... dhe ne nje çast kuptova parimin baze.. Ne cast hodha nje paralele me huallin... pastaj une filluan ta “zbatojnë” këtë parim në dukuritë fizike, qelizat e Benardit, fijet e borës, kristalet, figurat e Hladinit, valët ultrasonike... strukturat e bazaltit, qelizat e objekteve biologjike dhe gjërat e tjera si huall mjalti në botën tonë .. “ngurtë platonike”. pop up... Teoria e rrjetës dinamike të eterit është një listë e fenomeneve fizike dhe një shpjegim i kuptimit të tyre nga pozicioni i parimit bazë të formimit të tyre, se mediumi i parë kryesor për formimin e tyre është struktura e e mesme, d.m.th., eteri. Ka një "fushë" rreth çdo trupi në Tokë, vetëm në lidhje me një magnet themi "fushë magnetike", dhe në lidhje me një objekt të gjallë themi "fushë biologjike", dhe në lidhje me planetin Tokë themi "fushë gravitacionale". “... dhe në lidhje me një valë zanore themi “valë zanore”... Duke i ndryshuar emrin e lidhim vetëm me objektin rreth të cilit ekziston, por është i njëjtë kudo dhe ka absolutisht të njëjtin thelb. Imagjinoni shumë anije të ndryshme që lundrojnë në det. Ju nuk e quani atë "uji i kësaj anijeje" ose "uji i një anijeje tjetër", kështu që fusha për të gjithë trupat është e njëjtë. Kjo do të thotë, nuk ka shumë fusha të ndryshme dhe shumë grimca të ndryshme, ekziston një fushë origjinale, por e gjendjeve të ndryshme dhe ekziston vetëm një grimcë e vetme - eteroni, një grimcë që mund të marrë një numër të pafund të gjendjeve të saj strukturore, duke zbuluar kështu shumëllojshmëri formash dhe gjeometrish të botës përreth nesh. Shumica e konkluzioneve të elektromagnetizmit bazohen në kuptimin dhe postulatin fillimisht të gabuar nga libri shkollor se dy fusha supozohet se formohen rreth një përcjellësi: magnetike dhe elektromagnetike. Dy fusha njëherësh! Ndërsa në fakt, përgjatë dhe rreth përcjellësit, fusha magnetike e tokës ekziston gjithmonë, struktura e së cilës, nën ndikimin e elektricitetit, përkulet në një gjendje elektromagnetike vorbull. Domethënë, rreth përcjellësit nuk formohen dy fusha, por njëra transformohet dhe e cila është e përkulur! Ky përfundim nuk është vetëm një tufë fjalësh, por një fakt i konfirmuar eksperimentalisht. Çfarë është një fushë elektrike, çfarë është një fushë magnetike dhe çfarë është një fushë elektromagnetike? Një fushë elektrike është një rrymë elektrike, thjesht një masë e ndryshimeve në gjendjen e grimcave të mediumit, si temperatura dhe presioni - nuk është material. Kjo do të thotë, fakti kryesor është se energjia elektrike, ose siç quhet gabimisht "fushë", nuk është një strukturë materiale, por një masë e lakimit (ndryshimit të gjendjes) të strukturës materiale të Fushës Magnetike të Tokës. Një fushë elektromagnetike është një ndryshim në strukturën e fushës magnetike të Tokës në një gjendje elektromagnetike vorbull. Edhe kur thua: “Vurbullat e Foucault”, atëherë me “vorbull” nuk mund të nënkuptosh vetë “rrymat”, por vetëm strukturën materiale të fushës elektromagnetike, e cila mund të jetë vorbull dhe që është gjithmonë jashtë në raport me vetë përcjellësin. . Përçuesit, bërthamat e transformatorit dhe në të vërtetë çdo medium nxehen për shkak të forcës së fërkimit të objekteve materiale - grimcave të eteronit në materialin (medium) të bërthamës ose përcjellësit, duke shkaktuar ngrohjen e tyre. Fusha magnetike shndërrohet në një gjendje elektromagnetike vorbull si kjo: Struktura e fushës magnetike është kone "relativisht" e palëvizshme, baza e të cilave është një huall mjalti. Nëse sistemi është i shqetësuar (deformuar) në një farë mënyre, d.m.th., duke pasur parasysh temperaturën, presionin ose potencialin elektrik, huall mjalti shndërrohet në një gjendje vorbullash. Parametrat e rrotullimit të strukturës, shpejtësia, përcaktohen nga parametrat e vetë shqetësimit. Për shembull, me një rrymë prej 100 amperësh dhe një tension prej 1 volt, vorbullat praktikisht qëndrojnë të palëvizshme, diametri i tyre është 0,1 mm, por frekuenca e rrotullimit të tyre është e madhe. Prandaj, ata "fërkojnë" duke krijuar fërkime dhe kampioni nxehet. (ngrohje me induksion). Duke rritur tensionin e sistemit, do të rrisim madhësinë e vorbullave deri në formimin e të ashtuquajturës "zona e jonizimit", brenda së cilës mund të ndizen llambat e gazit. Kjo do të thotë, duke ndryshuar parametrat e shqetësimit, ne do të ndryshojmë shpejtësinë e lëvizjes, frekuencën e rrotullimit, madhësinë dhe gjeometrinë e vetë vorbullave. Le të kthehemi te koncepti i "relativitetit" duke shqyrtuar analogjinë e mëposhtme. Dihet se kur uji nxehet, grimcat e tij fillojnë të rrotullohen dhe lëvizin më shpejt. Pyetje: Grimcat filluan të lëvizin nga shpejtësia zero apo vazhduan të rrisnin shpejtësinë e tyre në mënyrë që ndryshimi u bë i dukshëm për vëzhguesin dhe ai arriti në përfundimin: "grimcat filluan të rrisin shpejtësinë"? Kjo do të thotë, "shpejtësia zero" ose, siç thonë ata, "lëkundjet zero" - zero vetëm në lidhje me vëzhguesin e procesit, në lidhje me, të themi, diellin, ato lëvizin dhe rrotullohen, por vëzhguesit duken të palëvizshëm! Domethënë, grimcat e vëzhguesit dhe grimcat e ujit të qetë lëkunden me të njëjtat shpejtësi, dhe kur uji nxehet, grimcat e tij nuk fillojnë të lëvizin, por vetëm rrisin shpejtësinë e tyre në mënyrë që ndryshimi të bëhet i dukshëm. E njëjta gjë ndodh me grimcat e fushës magnetike, të cilat në gjendjen e "lëkundjeve zero" kanë një strukturë huall mjalti, d.m.th., një gjendje zero, të palëvizshme në lidhje me vëzhguesin. Sapo futim një shqetësim në sistem, huallet e mjaltit shndërrohen në struktura vorbullash lokale. Teoria e rrjetës dinamike të eterit ka një objekt studimi të qartë, të kuptueshëm dhe, më e rëndësishmja, i vizualizuar - eteronin. Nga eksperimentet është e qartë se ai është i aftë të ndryshojë strukturën e tij, shkallën, frekuencën e rrotullimit, drejtimin e rrotullimit, gjatësinë, gjerësinë...

Është e bukur, sigurisht, por derisa të konfirmohet eksperimentalisht, mos derdhni më humanoid)

Oh, meqë ra fjala... Uji nuk ngrin në +4. kurrë.
Edhe në 0, ai nuk ngrin menjëherë, pasi procesi i lëshimit të nxehtësisë në mjedis ndodh me një gradient të uljes së temperaturës së sipërfaqes, në përpjesëtim me sipërfaqen dhe thellësinë e rezervuarit. Dhe kjo ka një karakteristikë mjaft komplekse të procesit të tranzicionit. Por fakti që në +4C uji ka dendësinë më të madhe është po.

Nëse akulli vendoset në një enë dhe vendoset mbi një djegës që digjet, ena do të nxehet dhe akulli do të fillojë të shkrihet. Megjithatë, derisa i gjithë akulli të jetë lëngëzuar, temperatura e ujit nuk do të rritet mbi 0°C (32°F), pavarësisht se sa e nxehtë është sobë. Kjo ndodh për shkak të faktit se e gjithë nxehtësia e furnizuar me akullin përdoret për të kapërcyer forcat fizike që lidhin molekulat e tij së bashku.

Në akull, molekulat e ujit mbahen së bashku nga lidhjet ndërmolekulare të formuara midis atomit të hidrogjenit (i treguar me ngjyrë blu) të njërës molekulë dhe atomit të oksigjenit (treguar me të kuqe) të tjetrës. Struktura kristalore gjashtëkëndore që rezulton ka forcë mjaft të lartë. Në 0°C, molekulat lëvizin aq shpejt saqë lidhjet dobësohen. Disa nga lidhjet ndërmolekulare janë thyer, duke lejuar molekulat e ujit të largohen nga akulli për të formuar lëng. Ky proces quhet kalim fazor (uji ndryshon nga një fazë e ngurtë në një fazë të lëngshme), dhe temperatura në të cilën ndodh quhet pika e shkrirjes.

Për të thyer lidhjet që lejojnë ujin të mbetet në gjendje të ngurtë, nevojitet energji dhe në sasi shumë të mëdha, kështu që e gjithë nxehtësia e krijuar nga djegësi shkon në thyerjen e këtyre lidhjeve dhe jo në rritjen e temperaturës së akullit. Nxehtësia e nevojshme për të përfunduar transformimin fazor të përshkruar më sipër quhet nxehtësia latente e shkrirjes ose nxehtësia e ndryshimit të fazës, pasi kjo nxehtësi nuk shkakton rritje të temperaturës. Vetëm pasi lidhjet e fundit janë thyer dhe i gjithë akulli është shkrirë, temperatura e ujit do të fillojë të rritet dhe të bëhet mbi 0°C.

Si shkrihet akulli?

1. Në akull, molekulat e ujit lëvizin aq ngadalë sa që mbeten gjithmonë të lidhura me njëra-tjetrën, duke formuar një trup të ngurtë. Kur nxehtësia aplikohet në akull (tregohen si topa të verdhë në figurën në të djathtë), molekulat e ujit fitojnë energji shtesë dhe lëvizin më shpejt, por ende janë të lidhura së bashku si akull.
2. Nëse furnizimi me nxehtësi vazhdon, molekulat e ujit në sipërfaqen e akullit rrisin shpejtësinë e lëvizjeve të tyre vibruese, duke thyer lidhjet ndërmolekulare që më parë i mbanin në vend. Këto molekula largohen nga akulli dhe formojnë fazën e lëngshme të ujit. Furnizimi i mëtejshëm i nxehtësisë çon në shkatërrimin e lidhjeve ndërmolekulare të mbetura dhe shkrirjen graduale të akullit.
3. Shtimi i vazhdueshëm i nxehtësisë përfundimisht i jep molekulave të fundit të ujit të ngrirë energji të mjaftueshme për të kapërcyer lidhjet ndërmolekulare që i mbanin së bashku si akull. I gjithë uji tani është bërë i lëngshëm.

Akulli, uji dhe temperatura

Kur nxehtësia i jepet akullit (figura në të majtë), temperatura e tij së pari rritet. Megjithatë, në 0°C (32°F), rritja e temperaturës ndalon dhe ndodh një tranzicion fazor: akulli fillon të shkrihet. Siç tregon kurba blu në grafik, futja shtesë e nxehtësisë çon në shkrirjen e mëtejshme të akullit pa rritur temperaturën e ujit. Vetëm pasi i gjithë akulli të jetë shndërruar në gjendje të lëngshme (figura sipër tekstit), furnizimi shtesë i nxehtësisë çon në një rritje të temperaturës së ujit.

Buza e përroskës tërheq peshkatarin e akullit, megjithëse rreziku që akulli të jetë qartësisht i brishtë pranë ujërave të hapura është gjithmonë i pranishëm. Kushtet për lëvizje të sigurt në akull janë njohja e rreziqeve dhe pajisjet e duhura. Informacioni i dhënë këtu patjetër do të ndihmojë në sigurimin e sigurisë suaj.

Në vjeshtë, liqenet e vegjël janë të parët që mbulohen me akull, të ndjekur nga ujërat bregdetare dhe gjiret e cekëta të liqeneve. Ngrirja e rezervuarëve ndodh nga brigjet deri në kufi. Vendet më të thella mund të mbeten të pa ngrira edhe për një ose dy muaj, pasi zonat bregdetare tashmë janë mbuluar me akull, pasi trupat e mëdhenj të ujit ftohen më ngadalë.

Në det, mbulimi i arkipelagut dhe zonave të detit të hapur nga akulli varet si nga kohëzgjatja e periudhave të ngricave ashtu edhe nga era dhe rrymat. Në det të hapur, mbulesa e akullit "jeton" gjatë gjithë dimrit. Për shkak të lëvizjes dhe plasaritjes së fushave të akullit, korridoret praktikisht pa akull mund të shfaqen midis lumenjve të akullit, në të cilat peshkatari josh rrezikon të bjerë.

Faktorët që ndikojnë në forcën e akullit

Në fillim, akulli formohet në mënyrë të pabarabartë, por ndërsa uji ftohet më tej, ai rritet në mot të qetë me një normë prej 2.5 mm në ditë për shkallë të ngricës. Nëse, për shembull, temperatura e ajrit është -4 gradë, atëherë mund të themi se akulli një centimetër i trashë mund të formohet brenda një dite.

Për qartësi, ne paraqesim një tabelë të rritjes së akullit, në varësi të temperaturës së ambientit.

Mendimi i ekspertit

Aleksandër Petroviç

pjesëmarrës i Kampionatit Rus në peshkim me një shufër notuese

Vlen të merret në konsideratë që uji me baltë ose i njelmët ngrin më keq se uji i pastër dhe i freskët, dhe, në përputhje me rrethanat, rritja e trashësisë së akullit ndodh më ngadalë.

Faktorë të tjerë gjithashtu kanë një ndikim të madh:

• thellësia e rezervuarit;
• forca aktuale;
• trashësia e mbulesës së borës;
• forca e erës etj.

Trashësia e mbulesës së akullit zakonisht rritet me një varësi të tillë të drejtpërdrejtë nga liqenet e vegjël të cekët. Në liqenet e mëdhenj, për të mos përmendur detin, një masë e madhe uji në zona të thella ngadalëson ngrirjen dhe shkalla e rritjes së trashësisë së akullit nuk mund të përcaktohet nga bregu.

Dëbora që bie mbi akull transparent, një deri në dy centimetra trashësi, është një tjetër rrezik për peshkatarin e joshjes. Edhe një shtresë e vogël bore ngadalëson rritjen e akullit ose madje e ndalon plotësisht atë.

Nëse bora derdhet në akullin e parë siç duhet, atëherë një mbulesë e fuqishme bore e shtyp akullin në sipërfaqen e ujit. Uji rrjedh përmes çarjeve në sipërfaqen e akullit. Lëvizja në akull bëhet e vështirë dhe shumë e rrezikshme, pasi akulli mund të thyhet apo edhe të shkrihet në ujë nën dëborë.

Uji që derdhet në akull përthithet në dëborë, duke formuar llucë. Në këto zona me baltë, akulli formohet pasi ngrijnë. Kapaciteti mbajtës i akullit poroz dhe i brishtë në zonat e aufeis është sa gjysma e akullit normal.

Diferenca e temperaturës midis sipërfaqeve të sipërme dhe të poshtme të akullit, veçanërisht gjatë një goditjeje të mprehtë të ftohtë, shkakton një rritje të pabarabartë të mbulesës së akullit dhe formimin e polinave. Uji ngrihet përmes vrimave të akullit dhe ngrin. Me ngrohjen, uji i ngrirë në polynyas parandalon akulloret të zgjerohen në madhësinë e tyre origjinale. Sforcimet e brendshme lindin në mbulesën e akullit, të cilat e shtyjnë akullin në breg, duke rezultuar në krijimin e grumbujve të akullit dhe gungave.

Të gjithë e dinë se uji mund të ekzistojë në natyrë në tre gjendje grumbullimi - të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë. Kur shkrihet, akulli i ngurtë shndërrohet në lëng, dhe me ngrohje të mëtejshme, lëngu avullon, duke formuar avujt e ujit. Cilat janë kushtet për shkrirjen, kristalizimin, avullimin dhe kondensimin e ujit? Në çfarë temperature shkrihet akulli apo formohet avulli? Ne do të flasim për këtë në këtë artikull.

Kjo nuk do të thotë se avujt e ujit dhe akulli hasen rrallë në jetën e përditshme. Megjithatë, më e zakonshme është gjendja e lëngshme - uji i zakonshëm. Ekspertët kanë zbuluar se në planetin tonë ka më shumë se 1 miliard kilometra kub ujë. Sidoqoftë, jo më shumë se 3 milion km 3 ujë i përkasin trupave të ujit të ëmbël. Një sasi mjaft e madhe e ujit të freskët "prehet" në akullnajat (rreth 30 milion kilometra kub). Sidoqoftë, shkrirja e akullit të blloqeve të tilla të mëdha nuk është aspak e lehtë. Pjesa tjetër e ujit është e kripur, që i përket deteve të Oqeanit Botëror.

Uji e rrethon njeriun modern kudo, gjatë shumicës së procedurave të përditshme. Shumë besojnë se furnizimet me ujë janë të pashtershme dhe njerëzimi do të jetë gjithmonë në gjendje të përdorë burimet e hidrosferës së Tokës. Megjithatë, ky nuk është rasti. Burimet ujore të planetit tonë janë varfëruar gradualisht dhe brenda disa qindra viteve mund të mos ketë mbetur fare ujë i freskët në Tokë. Prandaj, absolutisht çdo person duhet të kujdeset për ujin e freskët dhe ta ruajë atë. Në fund të fundit, edhe në kohën tonë ka shtete në të cilat rezervat e ujit janë katastrofikisht të vogla.

Vetitë e ujit

Para se të flasim për temperaturën e shkrirjes së akullit, ia vlen të merren parasysh vetitë themelore të këtij lëngu unik.

Pra, uji ka këto karakteristika:

• Mungesa e ngjyrës.
• Asnjë erë.
• Mungesa e shijes (megjithatë, uji i pijshëm me cilësi të lartë ka një shije të këndshme).
• Transparenca.
• Fluiditeti.
• Aftësia për të shpërndarë substanca të ndryshme (për shembull, kripëra, alkale, etj.).
• Uji nuk ka formën e tij të përhershme dhe është në gjendje të marrë formën e enës në të cilën bie.
• Aftësia për t'u pastruar me filtrim.
• Kur nxehet, uji zgjerohet dhe kur ftohet, tkurret.
• Uji mund të avullojë në avull dhe të ngrijë për të formuar akull kristalor.

Kjo listë paraqet vetitë kryesore të ujit. Tani le të kuptojmë se cilat janë tiparet e gjendjes së ngurtë të grumbullimit të kësaj substance dhe në cilën temperaturë shkrihet akulli.

Akulli është një substancë e fortë kristalore që ka një strukturë mjaft të paqëndrueshme. Ai, si uji, është transparent, pa ngjyrë dhe pa erë. Akulli gjithashtu ka veti të tilla si brishtësia dhe rrëshqitshmëria; është e ftohtë në prekje.

Bora është gjithashtu ujë i ngrirë, por ka një strukturë të lirshme dhe ka ngjyrë të bardhë. Është borë që bie çdo vit në shumicën e vendeve të botës.

Si bora ashtu edhe akulli janë substanca jashtëzakonisht të paqëndrueshme. Nuk kërkon shumë përpjekje për të shkrirë akullin. Kur fillon të shkrihet?

Në natyrë, akulli i ngurtë ekziston vetëm në temperaturat 0 °C e më poshtë. Nëse temperatura e ambientit rritet dhe bëhet mbi 0 °C, akulli fillon të shkrihet.

Në temperaturën e shkrirjes së akullit, në 0 °C, ndodh një proces tjetër - ngrirja, ose kristalizimi i ujit të lëngshëm.

Ky proces mund të vëzhgohet nga të gjithë banorët e një klime të butë kontinentale. Në dimër, kur temperatura e jashtme bie nën 0 °C, bora bie shpesh dhe nuk shkrihet. Dhe uji i lëngshëm që ishte në rrugë ngrin, duke u shndërruar në borë ose akull të fortë. Në pranverë, ju mund të shihni procesin e kundërt. Temperatura e ambientit rritet, kështu që akulli dhe bora shkrihen, duke formuar pellgje dhe baltë të shumta, të cilat mund të konsiderohen si i vetmi disavantazh i ngrohjes pranverore.

Kështu, mund të konkludojmë se në cilën temperaturë fillon të shkrihet akulli, në të njëjtën temperaturë fillon procesi i ngrirjes së ujit.

Sasia e nxehtësisë

Në një shkencë të tillë si fizika, koncepti i sasisë së nxehtësisë përdoret shpesh. Kjo vlerë tregon sasinë e energjisë së nevojshme për ngrohjen, shkrirjen, kristalizimin, zierjen, avullimin ose kondensimin e substancave të ndryshme. Për më tepër, secili nga proceset e listuara ka karakteristikat e veta. Le të flasim se sa nxehtësi nevojitet për të ngrohur akullin në kushte normale.

Për të ngrohur akullin, së pari duhet ta shkrini atë. Kjo kërkon sasinë e nxehtësisë që nevojitet për të shkrirë lëndën e ngurtë. Nxehtësia është e barabartë me produktin e masës së akullit dhe nxehtësisë specifike të shkrirjes së tij (330-345 mijë xhaul/kg) dhe shprehet në xhaul. Le të themi se na jepen 2 kg akull të fortë. Kështu për ta shkrirë na duhen: 2 kg * 340 kJ/kg = 680 kJ.

Pas kësaj, ne duhet të ngrohim ujin që rezulton. Sasia e nxehtësisë për këtë proces do të jetë pak më e vështirë për t'u llogaritur. Për ta bërë këtë, duhet të dini temperaturat fillestare dhe përfundimtare të ujit të nxehtë.

Pra, le të themi se duhet të ngrohim ujin që rezulton nga shkrirja e akullit me 50 °C. Kjo do të thotë, ndryshimi midis temperaturave fillestare dhe përfundimtare = 50 °C (temperatura fillestare e ujit - 0 °C). Pastaj ju duhet të shumëzoni ndryshimin e temperaturës me masën e ujit dhe kapacitetin e tij specifik të nxehtësisë, i cili është i barabartë me 4200 J*kg/°C. Kjo do të thotë, sasia e nxehtësisë e nevojshme për ngrohjen e ujit = 2 kg * 50 °C * 4,200 J*kg/°C = 420 kJ.

Pastaj zbulojmë se për të shkrirë akullin dhe më pas për të ngrohur ujin që rezulton do të na duhen: 680,000 J + 420,000 J = 1,100,000 Xhaul, ose 1,1 Megajoule.

Duke ditur se në cilën temperaturë shkrihet akulli, ju mund të zgjidhni shumë probleme të vështira në fizikë ose kimi.

Së fundi

Pra, në këtë artikull mësuam disa fakte për ujin dhe dy gjendjet e tij të grumbullimit - të ngurtë dhe të lëngshëm. Avulli i ujit, megjithatë, është një objekt po aq interesant për t'u studiuar. Për shembull, atmosfera jonë përmban afërsisht 25 * 10 16 metra kub avull uji. Përveç kësaj, ndryshe nga ngrirja, avullimi i ujit ndodh në çdo temperaturë dhe përshpejtohet kur ngrohet ose në prani të erës.

Mësuam se në çfarë temperature shkrihet akulli dhe ngrin uji i lëngshëm. Fakte të tilla do të jenë gjithmonë të dobishme për ne në jetën e përditshme, pasi uji na rrethon kudo. Është e rëndësishme të mbani mend gjithmonë se uji, veçanërisht uji i freskët, është një burim i kufizuar i Tokës dhe duhet të trajtohet me kujdes.

Shkrirja e akullit me ardhjen e pranverës kalendarike ndodh në mënyra të ndryshme, dhe kjo varet nga vendndodhja gjeografike e rezervuarit. Kuptova se ne po flasim për konceptin e "akullit të fundit". Shkalla e shkrirjes së akullit është e vështirë të përcaktohet dhe nuk mund të udhëhiqet nga grafikët që shfaqen në internet. Shumë varet nga karakteristikat e rezervuarit. Në liqene dhe pellgje të vogla pyjore, ju mund të lundroni me një trashësi të sigurt akulli prej 10 cm në rezervuarë të tillë, akulli shkrihet gradualisht dhe situatat e paparashikueshme janë shumë të rralla.

Në një liqen ose lumë të madh, mund të hasni në një situatë ku akulli i kapur në ngricat e natës nuk shkakton shqetësim dhe peshkatarët nxitojnë në vende "të njohura" së bashku me bagazhet, pesha e të cilave arrin disa dhjetëra kilogramë. Pas ngrohjes, është e rëndësishme të monitorohet gjendja e akullit. Nëse akulli shpërthehet lehtësisht nga një grumbull akulli, atëherë është më mirë të hiqni dorë nga peshkimi dhe të kujdeseni për aksesin e sigurt në breg. Nga rruga, është e rëndësishme të mbani mend se gjasat për të rënë nëpër akull në zonën bregdetare rriten ndjeshëm.

Akulli nuk është monolit dhe përbëhet nga kristale që bëhen të brishtë kur temperatura rritet. Ky është ndryshimi kryesor nga akulli i parë, kur çarjet që formohen tregojnë rrezik. Akulli i fundit i lirshëm thjesht mund të shembet nën këmbët tuaja. Ju nuk mund të shtoni një shtresë të shkrirë bore në trashësinë e akullit.

Sigurisht, vrapimi pranveror i peshkut do të tërheqë shumë peshkatarë dimëror. Por në çdo rast specifik është e rëndësishme të kujdeseni për sigurinë tuaj.