Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

15.2: Структура льоду

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19541

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Лід - цікавий і корисний матеріал. Його можна використовувати для охолодження їжі та збереження її свіжою. Лід може забезпечити відпочинок, наприклад, у випадку з катанням на ковзанах. Це може завдати великої шкоди, коли замерзає - дороги можуть пристебнутися, будинки можуть бути пошкоджені, водопровідні труби можуть лопнути. Все це відбувається через унікальну властивість води: коли вода замерзає, вона розширюється в об'ємі в міру утворення льоду.

    будова льоду

    Рідка вода - це рідина. Водневі зв'язки в рідкій воді постійно розриваються і реформуються, коли молекули води провалюються одна за одною. Коли вода охолоджується, її молекулярний рух сповільнюється, і молекули поступово рухаються ближче один до одного. Щільність будь-якої рідини збільшується в міру зниження її температури. Для більшості рідин це триває, коли рідина замерзає; твердий стан щільніше, ніж рідкий стан. Однак вода поводиться інакше. Він фактично досягає своєї найвищої щільності приблизно\(4^\text{o} \text{C}\).

    Температура\(\left( ^\text{o} \text{C} \right)\) Щільність\(\left( \text{g/cm}^3 \right)\)
    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Щільність води і льоду
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">100 (рідина) \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0.9584
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">50 \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0.9881
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">25 \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0.9971
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">10 \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">0.9997
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">4 \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; ">1.0000
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0 (рідина) \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0.9998
    \ (\ left (^\ text {o}\ text {C}\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0 (суцільний) \ (\ left (\ text {г/см} ^3\ праворуч)\)» style="вертикальне вирівнювання: середина; вирівнювання тексту: центр; "> 0.9168

    Між\(4^\text{o} \text{C}\) і щільність поступово зменшується\(0^\text{o} \text{C}\), оскільки водневі зв'язки починають утворювати мережу, що характеризується загалом гексагональної структурою з відкритими просторами посередині шестикутників (див. Малюнок нижче).

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Структура рідкої води (зліва) складається з молекул, з'єднаних короткочасними водневими зв'язками, оскільки вода є рідиною. У льоду (праворуч) водневі зв'язки стають постійними, в результаті чого утворюється взаємопов'язаний шестикутної форми каркас молекул.

    Лід менш щільний, ніж рідка вода і тому плаває. Ставки або озера починають промерзати біля поверхні, ближче до холодного повітря. Шар льоду утворюється, але не тоне, як би вода не мала цієї унікальної структури, продиктованої її формою, полярністю та водневим зв'язком. Якби лід потонув у міру замерзання, цілі озера замерзли б твердими. Оскільки лід не тоне, рідка вода залишається під льодом всю зиму. Це важливо, так як риби та інші організми здатні вижити до зими. Лід - одна з небагатьох твердих речовин, яка менш щільна, ніж його рідка форма.

    Резюме

    • Щільність будь-якої рідини збільшується в міру зниження її температури. Як виняток, лід менш щільний, ніж рідка вода.
    • Міжмолекулярна структура льоду має простори, яких немає в рідкій воді.