რატომ არ იძირება ყინული წყალში? — სხვა ყინული წყალში ცურავს იმიტომ

კიმ ირინა, მე-4 კლასის მოსწავლე

კვლევითი ნაშრომი თემაზე "რატომ არ იძირება ყინული?"

ჩამოტვირთვა:

გადახედვა:

მუნიციპალური სახელმწიფო საგანმანათლებლო დაწესებულება "კრასნოიარსკის საშუალო სკოლა"

Კვლევა

Შესრულებული:

კიმ ირინა,

მე-4 კლასის მოსწავლე.

ხელმძღვანელი:

ივანოვა ელენა ვლადიმეროვნა,

დაწყებითი სკოლის მასწავლებელი.

თან. კრასნი იარი 2013 წელი

1. შესავალი.

2. ძირითადი ნაწილი:

რატომ ცურავს ობიექტები?

ძველი ბერძენი მეცნიერი არქიმედეს.

არქიმედეს კანონი.

ექსპერიმენტები.

წყლის მნიშვნელოვანი თვისება.

3. დასკვნა.

4. ცნობების სია.

5. აპლიკაციები.

შესავალი.

რატომ იძირება ზოგიერთი ნივთიერება წყალში, ზოგი კი არა? და რატომ არის ასე ცოტა ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ ჰაერში ცურვა (ანუ ფრენა)? ძაბვის (და ჩაძირვის) კანონების გაგება ინჟინერებს საშუალებას აძლევს ააგონ გემები წყალზე მძიმე მეტალებისგან და შეიმუშავონ საჰაერო ხომალდები და ბურთები, რომლებსაც შეუძლიათ ჰაერში ცურვა. სამაშველო ჟილეტი ჰაერით არის გაბერილი, ამიტომ ეხმარება ადამიანს წყალზე დარჩენაში.

არავის ეპარება ეჭვი, რომ ყინული წყალზე ცურავს; ეს ყველას ასჯერ უნახავს როგორც ტბაზე, ასევე მდინარეზე. მაგრამ რატომ ხდება ეს? კიდევ რა ობიექტებს შეუძლიათ წყალზე ცურვა? ეს არის ის, რისი გარკვევაც გადავწყვიტე.

სამიზნე:

ყინულის ჩაძირვის მიზეზების დადგენა.

Დავალებები:

1. გაარკვიეთ სხეულების მცურავი პირობები.

2. გაარკვიეთ, რატომ არ იძირება ყინული.

3. ჩაატარეთ ექსპერიმენტი ძაბვის შესასწავლად.

ჰიპოთეზა:

შესაძლოა ყინული არ იძირება, რადგან წყალი ყინულზე მკვრივია.

Მთავარი ნაწილი:

რატომ ცურავს ობიექტები?

თუ სხეულს წყალში ჩავუღრმავდებით, ის წყალს გადაანაცვლებს. სხეული იკავებს ადგილს, სადაც ადრე წყალი იყო და წყლის დონე მატულობს.

ლეგენდის თანახმად, ძველი ბერძენი მეცნიერი არქიმედესი (ძვ. წ. 287 - 212 წწ.) აბანოში ყოფნისას მიხვდა, რომ წყალქვეშა სხეული თანაბარი მოცულობის წყალს ანაცვლებს. შუა საუკუნეების გრავიურა ასახავს არქიმედეს აღმოჩენის კეთებას. (იხ. დანართი 1)

ძალას, რომლითაც წყალი უბიძგებს მასში ჩაძირულ სხეულს, ჰქვია წევის ძალა.

არქიმედეს კანონში ნათქვამია, რომ ამოფრქვევის ძალა უდრის მასში ჩაძირული სხეულის მიერ გადაადგილებული სითხის წონას. თუ წევის ძალა სხეულის წონაზე ნაკლებია, მაშინ ის იძირება, თუ სხეულის წონის ტოლია, ის ცურავს.

ექსპერიმენტი No1 :(იხილეთ დანართი 2)

მე გადავწყვიტე მენახა, როგორ მუშაობს გამაძლიერებელი ძალა, აღვნიშნე წყლის დონე და პლასტილინის ბურთი ელასტიური ზოლით ჩავდე ჭურჭელში წყლით. ჩაყვინთვის შემდეგ წყლის დონემ აიწია და ელასტიკის სიგრძე შემცირდა. წყლის ახალი დონე ფლომასტერით მოვნიშნე.

დასკვნა: წყლის მხრიდან პლასტილინის ბურთზე ზევით მიმართული ძალა მოქმედებდა. ამიტომ შემცირდა ელასტიური ზოლის სიგრძე, ე.ი. წყალში ჩაძირული ბურთი უფრო მსუბუქი გახდა.

შემდეგ მან იმავე პლასტილინისგან ნავი ჩამოაყალიბა და ფრთხილად ჩაუშვა წყალში. როგორც ხედავთ, წყალი კიდევ უფრო ავიდა. ნავმა ბურთთან შედარებით მეტი წყალი გადააადგილა, რაც ნიშნავს, რომ აწევის ძალა უფრო დიდია.

ჯადოქრობა მოხდა, ჩაძირვის მასალა ზედაპირზე ცურავს! ჰეი არქიმედეს!

სხეულის ჩაძირვის თავიდან ასაცილებლად, მისი სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ნაკლები უნდა იყოს.

არ იცით რა არის სიმკვრივე? ეს არის ერთგვაროვანი ნივთიერების მასა მოცულობის ერთეულზე.

ექსპერიმენტი No2: „გამაძლიერებელი ძალის დამოკიდებულება წყლის სიმკვრივეზე“(იხ. დანართი 3)

ავიღე: ჭიქა სუფთა წყალი (არა სავსე), უმი კვერცხი და მარილი.

კვერცხი მოათავსეთ ჭიქაში, თუ კვერცხი ახალია, ძირში ჩაიძირება. შემდეგ მან მარილის ფრთხილად ჩასხმა დაიწყო ჭიქაში და დააკვირდა, როგორ დაიწყო კვერცხის ცურვა.

დასკვნა: სითხის სიმკვრივის მატებასთან ერთად იზრდება წევის ძალა.

კვერცხში არის საჰაერო ჯიბე და როდესაც სითხის სიმკვრივე იცვლება, კვერცხი წყალქვეშა ნავივით ცურავს ზედაპირზე.

ადრე, მაცივრების გამოგონებამდე, ჩვენი წინაპრები ამოწმებდნენ, იყო თუ არა კვერცხი ახალი: ახალი კვერცხები იძირება სუფთა წყალში და გაფუჭებული კვერცხები ცურავს, რადგან მათში გაზი წარმოიქმნება.

ექსპერიმენტი No3 „წყალმოცურავი ლიმონი“(იხ. დანართი 4)

კონტეინერი წყლით გავავსე და ლიმონი ჩავყარე. ლიმონი ცურავს. შემდეგ მან კანი მოაშორა და ისევ წყალში ჩაუშვა. ლიმონი დაიხრჩო.

დასკვნა: ლიმონი ჩაიძირა, რადგან გაიზარდა მისი სიმკვრივე. ლიმონის კანი მის შიგნიდან ნაკლებად მკვრივია და შეიცავს უამრავ ჰაერის ნაწილაკს, რომელიც ეხმარება ლიმონს წყლის ზედაპირზე დარჩენაში.

ექსპერიმენტი No4 (იხ. დანართი 5)

1. ჭიქაში წყალი ჩავასხი და გარეთ გავიტანე. როცა წყალი გაიყინა, მინა გასკდა. ჩამოყალიბებული ყინული ჩავყარე კონტეინერში ცივი წყლით და დავინახე რომ ცურავდა.

2. სხვა ჭურჭელში კარგად მოაყარეთ წყალი და ურიეთ სანამ მთლიანად არ დაიშლება. ავიღე ყინული და გავიმეორე ექსპერიმენტი. ყინული ცურავს და კიდევ უკეთესია, ვიდრე მტკნარ წყალში, თითქმის ნახევარი წყლიდან გამოდის.

Ყველაფერი გასაგებია! ყინულის კუბი ცურავს, რადგან როცა იყინება, ყინული ფართოვდება და წყალზე მსუბუქი ხდება. ჩვეულებრივი თხევადი წყლის სიმკვრივე ოდნავ აღემატება გაყინული წყლის სიმკვრივეს, ანუ ყინულს.სითხის სიმკვრივის მატებასთან ერთად იზრდება წევის ძალა.

სამეცნიერო ფაქტები:

1 ფაქტი არქიმედეს: სითხეში ჩაძირული ნებისმიერი სხეული ექვემდებარება გამაძლიერებელ ძალას.

ფაქტი 2 მიხაილ ლომონოსოვი:

ყინული არ იძირება, რადგან მას აქვს 920 კგ/კუბ.მ სიმკვრივე. ხოლო წყალი, რომელიც უფრო მკვრივია, არის 1000 კგ/კუბ.მ.

დასკვნა:

მე ვიპოვე ყინულის ჩაძირვის 2 მიზეზი:

1. წყალში ჩაძირული ნებისმიერი სხეული ექვემდებარება გამაძლიერებელ ძალას.
2. ყინულის სიმკვრივე ნაკლებია ნებისმიერი წყლის სიმკვრივეზე.

შევეცადოთ წარმოვიდგინოთ, როგორი იქნებოდა სამყარო, თუ წყალს ნორმალური თვისებები ქონდა და ყინული იყოს, როგორც ნებისმიერი ნორმალური ნივთიერება, უფრო მკვრივი ვიდრე თხევადი წყალი.

ზამთარში ზემოდან უფრო მკვრივი ყინულის გაყინვა წყალში ჩაიძირა და განუწყვეტლივ ჩაიძირა წყალსაცავის ფსკერზე. ზაფხულში ცივი წყლის ფენით დაცული ყინული ვერ დნება.

თანდათანობით, ყველა ტბა, აუზი, მდინარე, ნაკადი მთლიანად გაიყინება და ყინულის გიგანტურ ბლოკად გადაიქცევა. ბოლოს ზღვები გაიყინებოდა, რასაც მოჰყვებოდა ოკეანეები. ჩვენი ულამაზესი, აყვავებული მწვანე სამყარო გადაიქცევა უწყვეტ ყინულოვან უდაბნოდ, ზოგან დაფარული დნობის წყლის თხელი ფენით.წყლის ერთ-ერთი უნიკალური თვისებაა მისი გაფართოების უნარი გაყინვისას. ყოველივე ამის შემდეგ, როდესაც ყველა ნივთიერება იყინება, ანუ თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას, ისინი შეკუმშულია, მაგრამ წყალი, პირიქით, ფართოვდება. მისი მოცულობა 9%-ით იზრდება. მაგრამ როდესაც ყინული წარმოიქმნება წყლის ზედაპირზე, ის ცივ ჰაერსა და წყალს შორის ყოფნისას ხელს უშლის წყლის ობიექტების შემდგომ გაციებას და გაყინვას. წყლის ეს უჩვეულო თვისება, სხვათა შორის, მნიშვნელოვანია მთაში ნიადაგის ფორმირებისთვისაც. პატარა ნაპრალებში მოხვედრისას, რომლებიც ყოველთვის გვხვდება ქვებში, წვიმის წყალი გაყინვისას ფართოვდება და ანადგურებს ქვას. ამრიგად, თანდათან ქვის ზედაპირი ხდება მცენარეების თავშესაფარი, რომლებიც თავიანთი ფესვებით ასრულებენ ქვების განადგურების ამ პროცესს და იწვევს მთის ფერდობებზე ნიადაგის წარმოქმნას.

ყინული ყოველთვის არის წყლის ზედაპირზე და ემსახურება როგორც ნამდვილი სითბოს იზოლატორი. ანუ, ქვემოდან წყალი არც ისე კლებულობს, ყინულის საფარი საიმედოდ იცავს მას ყინვისგან. ამიტომაც იშვიათია, რომ ზამთარში წყლის სხეული ფსკერამდე იყინება, თუმცა ეს შესაძლებელია ჰაერის ექსტრემალურ ტემპერატურაზე.

მოცულობის უეცარი ზრდა, როდესაც წყალი ყინულში გადაიქცევა, წყლის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. ეს თვისება ხშირად უნდა იქნას გათვალისწინებული პრაქტიკულ ცხოვრებაში. თუ კასრ წყალს სიცივეში დატოვებთ, წყალი გაიყინება და კასრი გასკდება. ამავე მიზეზით, არ უნდა დატოვოთ წყალი ცივ ავტოფარეხში გაჩერებული მანქანის რადიატორში. ძლიერი ყინვების დროს ფრთხილად უნდა იყოთ წყლის გამაცხელებელი მილების მეშვეობით თბილი წყლის მიწოდების ოდნავი შეფერხებით: გარე მილში შეჩერებული წყალი შეიძლება სწრაფად გაიყინოს, შემდეგ კი მილი გასკდება.

დიახ, მორი, რაც არ უნდა დიდი იყოს, წყალში არ იძირება. ამ ფენომენის საიდუმლო ის არის, რომ ხის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ნაკლებია.

Ჰო მართლა...

არის ხეები, რომლებიც წყალში იხრჩობიან! ამის მიზეზი ის არის, რომ მათი სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე მეტია. ამ ხეებს "რკინის" ხეებს უწოდებენ. „რკინის ხეებს“ მიეკუთვნება, მაგალითად, სპარსული თუთიყუში, აზობი (აფრიკული ტროპიკული რკინის ხე), ამაზონის ხე, აბონი, ვარდის ხე, ან ვარდის ხე, კუმარუ და სხვა. ყველა ამ ხეს აქვს ძალიან მყარი და მკვრივი ხე, მდიდარია ზეთებით; ამ ხეების ქერქი მდგრადია გაფუჭების მიმართ. ამიტომ, ასეთი ხისგან დამზადებული ნავი დაუყოვნებლივ ჩაიძირება ბოლოში, მაგრამ "რკინის ხეები" შესანიშნავი მასალაა ავეჯის დასამზადებლად.

ზღვებსა და ოკეანეებში ზოგჯერ არის უზარმაზარი ყინულის მთები - აისბერგები. ეს არის მყინვარები, რომლებიც ჩამოცურდნენ პოლარული მთებიდან და დინებამ და ქარმა გაიტანა ღია ზღვაში. მათი სიმაღლე შეიძლება მიაღწიოს 200 მეტრს, ხოლო მოცულობამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე მილიონ კუბურ მეტრს. აისბერგის მთლიანი მასის ცხრა მეათედი იმალება წყლის ქვეშ. ამიტომ მასთან შეხვედრა ძალიან საშიშია. თუ გემი დროულად ვერ შეამჩნევს მოძრავ ყინულის გიგანტს, შეიძლება სერიოზული ზიანი მიაყენოს ან თუნდაც დაიღუპოს შეჯახებისას.

ბრინჯი. 4. აისბერგის მასის ცხრა მეათედი არის წყლის ქვეშ.

მიუხედავად იმისა, რომ ხომალდი რკინისგან არის დამზადებული, ძალიან მძიმეა და ატარებს კიდეც ადამიანებს და ტვირთს, ის არ იძირება. რატომ? მაგრამ მთელი საქმე იმაშია, რომ გემში, ეკიპაჟის, მგზავრებისა და ტვირთის გარდა, არის ჰაერი. და ჰაერი გაცილებით მსუბუქია ვიდრე წყალი. გემი ისეა შექმნილი, რომ მის შიგნით არის ჰაერით სავსე სივრცე. ეს არის ის, რომელიც მხარს უჭერს გემს წყლის ზედაპირზე და ხელს უშლის მის ჩაძირვას.

წყალქვეშა ნავები

წყალქვეშა ნავები იძირება და ზედაპირზე, იცვლება მათი შედარებითი სიმკვრივე. ბორტზე აქვთ დიდი კონტეინერები - ბალასტური ტანკები. როდესაც ჰაერი ტოვებს მათ და წყალი ჩაედინება, ნავის სიმკვრივე იზრდება და ის იძირება. ზედაპირზე ასასვლელად, ეკიპაჟი ამოიღებს წყალს ტანკებიდან და ტუმბოს ჰაერს მასში. სიმკვრივე ისევ იკლებს და ნავი ზედაპირზე ამოდის. ბალასტური ტანკები მოთავსებულია გარე კორპუსსა და შიდა განყოფილების კედლებს შორის. ეკიპაჟი ცხოვრობს და მუშაობს შიდა განყოფილებაში. წყალქვეშა ნავი აღჭურვილია მძლავრი პროპელერებით, რომლებიც წყალში გადაადგილების საშუალებას აძლევს. ზოგიერთ ნავს აქვს ბირთვული რეაქტორები.

დასკვნა.

ასე რომ, ბევრი შრომის შემდეგ მივხვდი. დადასტურდა ჩემი ჰიპოთეზა იმის შესახებ, თუ რატომ არ იძირება ყინული.

ჩაძირვის მიზეზებიყინული:

1. ყინული შედგება წყლის კრისტალებისაგან, მათ შორის ჰაერი. ამიტომ ყინულის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ნაკლებია.

2. წყლის მხრიდან ყინულზე მოქმედებს გამაძლიერებელი ძალა.

წყალი რომ იყოს ჩვეულებრივი სითხე და არა უნიკალური სითხე, ჩვენ არ ვისიამოვნებდით ციგურებით. ჩვენ მინაზე არ ვგორავთ, არა? მაგრამ ის ბევრად უფრო გლუვი და მიმზიდველია ვიდრე ყინული. მაგრამ მინა არის მასალა, რომელზეც ციგურები არ სრიალებს. მაგრამ ყინულზე, თუნდაც ის არ იყოს ძალიან კარგი ხარისხის, სრიალი სიამოვნებაა. იკითხავთ რატომ? ფაქტია, რომ ჩვენი სხეულის წონა იჭერს ციგურების ძალიან თხელ პირს, რომელიც ძლიერ ზეწოლას ახდენს ყინულზე. სკეიტიდან ამ ზეწოლის შედეგად ყინული იწყებს დნობას და წარმოქმნის წყლის თხელ ფენას, რომელზედაც სრიალი მშვენივრად სრიალებს.

განაცხადი

დანართი 1

რატომ ცურავს ყინული წყალში? რატომ შეუძლია წყალს ამდენი სხვადასხვა ნივთიერების დაშლა? რატომ შეუძლია პირსახოცს წყლის შთანთქმა ქვემოდან ზევით, გრავიტაციის კანონების საწინააღმდეგოდ? თუ ვივარაუდებთ, რომ წყალი ჩვენთან სხვა სამყაროდან მოვიდა, წყლის გარშემო არსებული ეს და სხვა საიდუმლოებები ნაკლებად ძნელი გასაგები იქნება.

წყალი რომ მოიქცე ისე, როგორც ყველა სხვა ნივთიერება დედამიწაზე, მე და შენ არ ვიარსებებდით.

წყალი ისეთი მარტივი რამაა, რომ მასზე იშვიათად ვფიქრობთ. თუმცა, არაფერია უბრალო წყალზე უფრო იდუმალი. წყლის ყველაზე დიდი საიდუმლო: რატომ ცურავს ყინული. ნებისმიერი სხვა ნივთიერება, რომელიც გადადის თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში, უფრო მძიმე ხდება ნივთიერების სიმკვრივის მატებასთან ერთად.

წყალი, რომელიც თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში გადადის, პირიქით, უფრო მსუბუქი ხდება.

ყინულის სტრუქტურაში წყლის ნაწილაკები განლაგებულია ძალიან მოწესრიგებულად, ნაწილაკებს შორის დიდი თავისუფალი სივრცით. ყინულის მოცულობა აღემატება წყლის მოცულობას, საიდანაც იგი წარმოიქმნა. მოცულობა უფრო დიდია, სიმკვრივე ნაკლები - ყინული წყალზე მსუბუქია, ამიტომ წყალში არ იძირება. ყინულისა და აისბერგების უზარმაზარი ბლოკები წყალში არ იძირება.

• როდესაც ყინული ისევ წყალში იქცევა, ნაწილაკები ასობით ათასი ჯერ უფრო აქტიური ხდება და თავისუფალი სივრცე ივსება.

წყლის თხევადი ფორმა უფრო მკვრივი და მძიმეა ვიდრე მყარი. წყალი ყველაზე მძიმე ხდება +4°C ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად წყლის ნაწილაკები აქტიურდებიან, რაც იწვევს მისი სიმკვრივის შემცირებას.

რაც არ უნდა ცივი იყოს ზამთარი წყალსაცავზე, წყლის ტემპერატურა ფსკერზე მუდმივია: +4°C. ყველაფერს, რაც ფსკერზე ცხოვრობს, შეუძლია ყინულის ქვეშ გრძელ ზამთარს გადარჩეს. ყინული წყალზე მსუბუქია. წყლის ზედაპირზე გარსით ის იცავს წყალსაცავის ფსკერს გაყინვისგან.

ყინული და წყალი.
ცნობილია, რომ ჭიქა წყალში მოთავსებული ყინულის ნაჭერი არ იძირება. ეს იმიტომ ხდება, რომ წყლიდან ყინულზე მოქმედებს გამაძლიერებელი ძალა.

ბრინჯი. 4.1. ყინული წყალში.

როგორც ჩანს ნახ. 4.1, გამაძლიერებელი ძალა არის წყლის წნევის ძალების შედეგი, რომელიც მოქმედებს ყინულის წყალქვეშა ნაწილის ზედაპირზე (დაჩრდილული ტერიტორია ნახ. 4.1-ზე). ყინული ცურავს წყალზე, რადგან მიზიდულობის ძალა, რომელიც მას ფსკერზე უბიძგებს, დაბალანსებულია მავალი ძალით.
წარმოვიდგინოთ, რომ ჭიქაში ყინული არ არის და ფიგურაში დაჩრდილული ადგილი წყლით არის სავსე. აქ არ იქნება ინტერფეისი ამ ზონაში მდებარე წყალსა და მის გარეთ. თუმცა, ამ შემთხვევაში, დაჩრდილულ ზონაში არსებულ წყალზე მოქმედი ძალა და მიზიდულობის ძალა აბალანსებს ერთმანეთს. ვინაიდან ზემოთ განხილულ ორივე შემთხვევაში, გამაძლიერებელი ძალა უცვლელი რჩება, ეს ნიშნავს, რომ გრავიტაციის ძალა, რომელიც მოქმედებს ყინულის ნაჭერზე და წყალზე ზემოთ მოცემულ რეგიონში იგივეა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მათ აქვთ თანაბარი წონა. ასევე მართალია, რომ ყინულის მასა უდრის წყლის მასას დაჩრდილულ ადგილას.
დნობის შემდეგ, ყინული გადაიქცევა იმავე მასის წყალში და შეავსებს დაჩრდილული ადგილის მოცულობის ტოლ მოცულობას. ამიტომ, წყლის დონე ჭიქაში წყლით და ყინულის ნაჭერით არ შეიცვლება ყინულის დნობის შემდეგ.
თხევადი და მყარი მდგომარეობები.
ახლა ჩვენ ვიცით, რომ ყინულის ნაჭერის მოცულობა აღემატება თანაბარი მასის წყლის მოცულობას. ნივთიერების მასის შეფარდება მოცულობასთან, რომელსაც ის იკავებს, ნივთიერების სიმკვრივე ეწოდება. ამიტომ ყინულის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ნაკლებია. მათი რიცხვითი მნიშვნელობები, გაზომილი 0 °C-ზე, არის: წყლისთვის - 0,9998, ყინულისთვის - 0,917 გ/სმ3. გაცხელებისას არა მხოლოდ ყინული, არამედ სხვა მყარიც აღწევს გარკვეულ ტემპერატურას, რომლითაც იწყება მათი გადასვლა თხევად მდგომარეობაში. თუ სუფთა ნივთიერება დნება, მისი ტემპერატურა გაცხელებისას არ დაიწყებს მატებას, სანამ მისი მთელი მასა არ გადავა თხევად მდგომარეობაში. ამ ტემპერატურას ეწოდება მოცემული ნივთიერების დნობის წერტილი. დნობის დასრულების შემდეგ, გათბობა გამოიწვევს სითხის ტემპერატურის კიდევ უფრო მატებას. თუ სითხე გაცივდა, ტემპერატურა დაწევს დნობის წერტილამდე, ის დაიწყებს გარდაქმნას მყარ მდგომარეობაში.
ნივთიერებების უმეტესობისთვის, ყინულისა და წყლისგან განსხვავებით, მყარ მდგომარეობაში სიმკვრივე უფრო მაღალია, ვიდრე თხევადი. მაგალითად, არგონი, ჩვეულებრივ აირად მდგომარეობაში, მყარდება -189,2 °C ტემპერატურაზე; მყარი არგონის სიმკვრივეა 1,809 გ/სმ3 (თხევად მდგომარეობაში არგონის სიმკვრივეა 1,38 გ/სმ3). ასე რომ, თუ შევადარებთ ნივთიერების სიმკვრივეს მყარ მდგომარეობაში დნობის წერტილთან მიახლოებულ ტემპერატურაზე მის სიმკვრივეს თხევად მდგომარეობაში, გამოდის, რომ არგონის შემთხვევაში ის მცირდება 14,4%-ით, ხოლო ნატრიუმი - 2,5%-ით.
ნივთიერების სიმკვრივის ცვლილება ლითონების დნობის წერტილში გავლისას ჩვეულებრივ მცირეა, გარდა ალუმინისა და ოქროსა (შესაბამისად 0 და 5,3%). ყველა ამ ნივთიერებისთვის, წყლისგან განსხვავებით, გამაგრების პროცესი იწყება არა ზედაპირზე, არამედ ფსკერზე.
თუმცა არის ლითონები, რომელთა სიმკვრივე მცირდება მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას. მათ შორისაა ანტიმონი, ბისმუტი, გალიუმი, რომლებისთვისაც ეს კლება არის, შესაბამისად, 0,95, 3,35 და 3,2%. გალიუმი, რომლის დნობის წერტილი არის -29,8 °C, ვერცხლისწყალთან და ცეზიუმთან ერთად მიეკუთვნება დნობის ლითონების კლასს.
განსხვავება მატერიის მყარ და თხევად მდგომარეობებს შორის.
მყარ მდგომარეობაში, თხევადი მდგომარეობისაგან განსხვავებით, ნივთიერების შემადგენელი მოლეკულები განლაგებულია მოწესრიგებულად.

ბრინჯი. 4.2. განსხვავება მატერიის თხევად და მყარ მდგომარეობებს შორის

ნახ. სურათი 4.2 (მარჯვნივ) გვიჩვენებს მოლეკულების მკვრივი შეფუთვის მაგალითს (პირობითად გამოსახული წრეებში), დამახასიათებელი ნივთიერებისთვის მყარ მდგომარეობაში. მის გვერდით არის სითხისთვის დამახასიათებელი მოუწესრიგებელი სტრუქტურა. თხევად მდგომარეობაში მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთისგან უფრო დიდ მანძილზე, აქვთ გადაადგილების მეტი თავისუფლება და, შედეგად, თხევად მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება ადვილად იცვლის ფორმას, ანუ მას აქვს სითხის თვისება.
თხევად ნივთიერებებს, როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ახასიათებთ მოლეკულების შემთხვევითი განლაგება, მაგრამ ასეთი სტრუქტურის მქონე ყველა ნივთიერებას არ შეუძლია დინება. ამის მაგალითია მინა, რომლის მოლეკულები განლაგებულია შემთხვევით, მაგრამ მას არ აქვს სითხე.
კრისტალური ნივთიერებები არის ნივთიერებები, რომელთა მოლეკულები განლაგებულია მოწესრიგებულად. ბუნებაში არის ნივთიერებები, რომელთა კრისტალებს აქვთ დამახასიათებელი გარეგნობა. მათ შორისაა კვარცი და ყინული. მყარი ლითონები, როგორიცაა რკინა და ტყვია, ბუნებაში არ გვხვდება დიდი კრისტალების სახით. თუმცა მათი ზედაპირის მიკროსკოპის ქვეშ შესწავლით შესაძლებელია გამოვყოთ პატარა კრისტალების მტევანი, როგორც ეს ფოტოზე ჩანს (ნახ. 4.3).

ბრინჯი. 4.3. რკინის ზედაპირის მიკროფოტო.

არსებობს სპეციალური მეთოდები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის მეტალის ნივთიერებების დიდი კრისტალების მიღებას.
როგორიც არ უნდა იყოს კრისტალების ზომა, ყველა მათგანს საერთო აქვს მოლეკულების მოწესრიგებული განლაგება. მათ ასევე ახასიათებთ სრულიად განსაზღვრული დნობის წერტილის არსებობა. ეს ნიშნავს, რომ დნობის სხეულის ტემპერატურა არ იზრდება გაცხელებისას, სანამ ის მთლიანად არ დნება. შუშას, კრისტალური ნივთიერებებისგან განსხვავებით, არ აქვს დნობის სპეციფიკური წერტილი: გაცხელებისას თანდათან რბილდება და ჩვეულებრივ სითხეში გადაიქცევა. ამრიგად, დნობის წერტილი შეესაბამება ტემპერატურას, რომლის დროსაც მოლეკულების მოწესრიგებული განლაგება ნადგურდება და ბროლის სტრუქტურა უწესრიგო ხდება. დასასრულს, ჩვენ აღვნიშნავთ შუშის კიდევ ერთ საინტერესო თვისებას, რომელიც აიხსნება მისი კრისტალური სტრუქტურის არარსებობით: მასზე გრძელვადიანი დაჭიმვის ძალის გამოყენებით, მაგალითად, 10 წლის განმავლობაში, ჩვენ დავრწმუნდებით, რომ მინა მიედინება ისე. ჩვეულებრივი სითხე.
მოლეკულების შეფუთვა.
რენტგენის სხივებისა და ელექტრონული სხივების გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია შევისწავლოთ როგორ არის მოლეკულები განლაგებული კრისტალში. რენტგენის სხივებს გაცილებით მოკლე ტალღის სიგრძე აქვთ ვიდრე ხილულ სინათლეს, ამიტომ მათი დიფრაქცია შესაძლებელია ატომების ან მოლეკულების გეომეტრიულად რეგულარული კრისტალური სტრუქტურით. ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე დიფრაქციის ნიმუშის ჩაწერით (სურ. 4.4) შესაძლებელია კრისტალში ატომების განლაგების დადგენა. სითხეებისთვის იგივე მეთოდის გამოყენებით შეგიძლიათ დარწმუნდეთ, რომ მათში მოლეკულები უწესრიგოდ არის მოწყობილი.

ბრინჯი. 4.4. რენტგენის დიფრაქცია პერიოდული სტრუქტურით.
ბრინჯი. 4.5. ბურთების მჭიდროდ შეფუთვის ორი გზა.

კრისტალურ მდგომარეობაში მყოფი მყარის მოლეკულები განლაგებულია ერთმანეთთან შედარებით საკმაოდ რთულად. ნივთიერებების სტრუქტურა, რომელიც შედგება იმავე ტიპის ატომებისგან ან მოლეკულებისგან, შედარებით მარტივია, მაგალითად, არგონის კრისტალი, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 4.5 (მარცხნივ), სადაც ატომები პირობითად აღინიშნება ბურთებით. თქვენ შეგიძლიათ მჭიდროდ შეავსოთ გარკვეული სივრცე ბურთებით სხვადასხვა გზით. ასეთი მკვრივი შეფუთვა შესაძლებელია ინტერმოლეკულური მიმზიდველი ძალების არსებობის გამო, რომლებიც მიდრეკილნი არიან მოლეკულების ისე მოწყობას, რომ მათ მიერ დაკავებულ მოცულობას მინიმალური იყოს. თუმცა, სინამდვილეში სტრუქტურა ნახ. 4.5 (მარჯვნივ) არ ხდება; ამ ფაქტის ახსნა ადვილი არ არის.
ვინაიდან საკმაოდ რთულია ბურთების სივრცეში განლაგების სხვადასხვა გზების წარმოდგენა, მოდით განვიხილოთ, როგორ შეიძლება მონეტების მჭიდროდ დალაგება თვითმფრინავზე.

ბრინჯი. 4.6. მონეტების მოწესრიგებული განლაგება თვითმფრინავზე.

ნახ. 4.6 ნაჩვენებია ორი ასეთი მეთოდი: პირველში, თითოეული მოლეკულა კონტაქტშია ოთხ მეზობელთან, რომელთა ცენტრებია კვადრატის წვეროები d გვერდით, სადაც d არის მონეტის დიამეტრი; მეორესთან ერთად, თითოეული მონეტა კონტაქტში შედის ექვს მეზობელთან. ნახატზე წერტილოვანი ხაზები მიუთითებს ერთი მონეტის მიერ დაკავებულ ფართობზე. პირველ შემთხვევაში
ის უდრის d 2-ს და ისევ ეს ფართობი უფრო მცირეა და უდრის √3d 2/2.
მონეტების განთავსების მეორე მეთოდი მნიშვნელოვნად ამცირებს უფსკრული მათ შორის.
მოლეკულა კრისტალის შიგნით.კრისტალების შესწავლის მიზანია იმის დადგენა, თუ როგორ არის მათში განლაგებული მოლეკულები. ლითონების კრისტალები, როგორიცაა ოქრო, ვერცხლი და სპილენძი, აგებულია არგონის კრისტალების მსგავსად. ლითონების შემთხვევაში უნდა ვისაუბროთ იონების მოწესრიგებულ განლაგებაზე და არა მოლეკულებზე. მაგალითად, სპილენძის ატომი კარგავს ერთ ელექტრონს და ხდება უარყოფითად დამუხტული სპილენძის იონი. ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ იონებს შორის. თუ იონები პირობითად წარმოდგენილია სფეროებად, ვიღებთ სტრუქტურას, რომელიც ხასიათდება მჭიდრო შეფუთვით. ლითონების კრისტალები, როგორიცაა ნატრიუმი და კალიუმი, გარკვეულწილად განსხვავდება სპილენძისგან. CO 2-ის მოლეკულები და ორგანული ნაერთები, რომლებიც შედგება სხვადასხვა ატომისგან, არ შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ბურთულების სახით. როდესაც ისინი გადაიქცევიან მყარ მდგომარეობაში, ქმნიან უკიდურესად რთულ კრისტალურ სტრუქტურას.

ბრინჯი. 4.7. მშრალი ყინულის კრისტალი (დიდი დიდი ბურთები - ნახშირბადის ატომები)

ნახ. სურათი 4.7 გვიჩვენებს მყარი CO2-ის კრისტალებს, რომელსაც ეწოდება მშრალი ყინული. ალმასს, რომელიც არ არის ქიმიური ნაერთი, ასევე აქვს სპეციალური სტრუქტურა, რადგან ნახშირბადის ატომებს შორის წარმოიქმნება ქიმიური ბმები.
სითხის სიმკვრივე.თხევად მდგომარეობაში გადასვლისას ნივთიერების მოლეკულური სტრუქტურა უწესრიგო ხდება. ამ პროცესს შეიძლება ახლდეს სივრცეში მოცემული ნივთიერების მიერ დაკავებული მოცულობის შემცირებაც და მატებაც.


ბრინჯი. 4.8. აგურის მოდელები, რომლებიც შეესაბამება წყლისა და მყარი სტრუქტურის სტრუქტურას.

როგორც ილუსტრაცია, განიხილეთ ის, რაც ნაჩვენებია ნახ. 4.8 აგურის შენობა. მოდით, თითოეული აგური შეესაბამებოდეს ერთ მოლეკულას. მიწისძვრის შედეგად დანგრეული აგურის ნაგებობა აგურის გროვად იქცევა, რომლის ზომები შენობის ზომაზე მცირეა. თუმცა, თუ ყველა აგური კარგად არის დაწყობილი ერთი ერთზე, მათ მიერ დაკავებული სივრცის რაოდენობა კიდევ უფრო მცირე გახდება. მსგავსი კავშირი არსებობს ნივთიერების სიმკვრივეს შორის მყარ და თხევად მდგომარეობაში. სპილენძისა და არგონის კრისტალები შეიძლება შეესაბამებოდეს ნაჩვენები აგურის მკვრივ შეფუთვას. მათში თხევადი მდგომარეობა შეესაბამება აგურის გროვას. ამ პირობებში მყარიდან თხევადში გადასვლას თან ახლავს სიმკვრივის შემცირება.
ამავდროულად, დიდი ინტერმოლეკულური მანძილით კრისტალური სტრუქტურიდან (რაც შეესაბამება აგურის ნაგებობას) თხევად მდგომარეობაში გადასვლას თან ახლავს სიმკვრივის მატება. თუმცა, სინამდვილეში, ბევრი კრისტალი ინარჩუნებს დიდ მოლეკულურ დისტანციას თხევად მდგომარეობაში გადასვლისას.
ანტიმონი, ბისმუტი, გალიუმი და სხვა ლითონები, ნატრიუმისა და სპილენძისგან განსხვავებით, არ ხასიათდება მკვრივი შეფუთვით. თხევად ფაზაზე გადასვლისას დიდი ინტერატომური მანძილების გამო იზრდება მათი სიმკვრივე.

ყინულის სტრუქტურა.
წყლის მოლეკულა შედგება ჟანგბადის ატომისა და წყალბადის ორი ატომისგან, რომლებიც მდებარეობს მის მოპირდაპირე მხარეს. ნახშირორჟანგის მოლეკულისგან განსხვავებით, რომელშიც ნახშირბადის ატომი და ჟანგბადის ორი ატომი განლაგებულია ერთი სწორი ხაზის გასწვრივ, წყლის მოლეკულაში ჟანგბადის ატომის დამაკავშირებელი ხაზები წყალბადის თითოეულ ატომთან ქმნიან 104,5° კუთხეს ერთმანეთთან. ამრიგად, წყლის მოლეკულებს შორის არსებობს ურთიერთქმედების ძალები, რომლებიც ბუნებით ელექტრულია. გარდა ამისა, წყალბადის ატომის განსაკუთრებული თვისებების გამო, როდესაც წყალი კრისტალიზდება, ის ქმნის სტრუქტურას, რომელშიც თითოეული მოლეკულა დაკავშირებულია ოთხ მეზობელთან. ეს სტრუქტურა გამარტივებული სახით არის წარმოდგენილი ნახ. 4.9. დიდი ბურთები წარმოადგენს ჟანგბადის ატომებს, პატარა შავი ბურთები წყალბადის ატომებს.

ბრინჯი. 4.9. ყინულის კრისტალური სტრუქტურა.

ამ სტრუქტურაში რეალიზებულია დიდი ინტერმოლეკულური დისტანციები. ამიტომ, როდესაც ყინული დნება და სტრუქტურა იშლება, მოცულობა თითო მოლეკულაზე მცირდება. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ წყლის სიმკვრივე უფრო მაღალია, ვიდრე ყინულის სიმკვრივე და ყინულს შეუძლია წყალზე ცურვა.

კვლევა 1
რატომ არის წყლის სიმკვრივე ყველაზე მაღალი 4 °C-ზე?

წყალბადის კავშირი და თერმული გაფართოება.როდესაც ყინული დნება, ის იქცევა წყალში, რომელსაც აქვს უფრო მაღალი სიმკვრივე, ვიდრე ყინული. წყლის ტემპერატურის შემდგომი მატებასთან ერთად მისი სიმკვრივე იზრდება მანამ, სანამ ტემპერატურა 4 °C-ს მიაღწევს. თუ 0°C-ზე წყლის სიმკვრივეა 0,99984 გ/სმ3, მაშინ 4°C-ზე არის 0,99997 გ/სმ3. ტემპერატურის შემდგომი მატება იწვევს სიმკვრივის შემცირებას და 8°C-ზე მას ისევ იგივე მნიშვნელობა ექნება, რაც 0°C-ზე.

ბრინჯი. 4.10. ყინულის კრისტალური სტრუქტურა (დიდი ბურთები ჟანგბადის ატომებია).

ეს ფენომენი გამოწვეულია ყინულში კრისტალური სტრუქტურის არსებობით. იგი ნაჩვენებია ნახ. 1-ში ყველა დეტალით. 4.10, სადაც სიცხადისთვის, ატომები გამოსახულია ბურთულების სახით, ხოლო ქიმიური ბმები მითითებულია მყარი ხაზებით. სტრუქტურის თავისებურება ის არის, რომ წყალბადის ატომი ყოველთვის მდებარეობს ჟანგბადის ორ ატომს შორის, რომელიც მდებარეობს ერთ-ერთ მათგანთან უფრო ახლოს. ამრიგად, წყალბადის ატომი ხელს უწყობს ადჰეზიის ძალას ორ მეზობელ წყლის მოლეკულას შორის. ამ წებოვან ძალას წყალბადის კავშირი ეწოდება. ვინაიდან წყალბადის ობლიგაციები მხოლოდ გარკვეული მიმართულებით ჩნდება, წყლის მოლეკულების განლაგება ყინულის ნაჭერში ახლოსაა ტეტრაედრთან. როდესაც ყინული დნება და წყალში გადაიქცევა, წყალბადის ბმების მნიშვნელოვანი ნაწილი არ ნადგურდება, რის გამოც შენარჩუნებულია ტეტრაედლთან ახლოს არსებული სტრუქტურა მისთვის დამახასიათებელი დიდი ინტერმოლეკულური მანძილით. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება მოლეკულების მთარგმნელობითი და ბრუნვითი მოძრაობის სიჩქარე, რის შედეგადაც წყალბადის ბმები იშლება, მცირდება მოლეკულათაშორისი მანძილი და იზრდება წყლის სიმკვრივე.
თუმცა, ამ პროცესის პარალელურად, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხდება წყლის თერმული გაფართოება, რაც იწვევს მისი სიმკვრივის შემცირებას. ამ ორი ფაქტორის გავლენა იწვევს იმ ფაქტს, რომ წყლის მაქსიმალური სიმკვრივე მიიღწევა 4 °C-ზე. 4°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე თერმული გაფართოებასთან დაკავშირებული ფაქტორი დომინირებს და სიმკვრივე ისევ იკლებს.

სწავლა 2
ყინული დაბალ ტემპერატურაზე ან მაღალ წნევაზე

ყინულის ჯიშები.ვინაიდან წყლის კრისტალიზაციისას ინტერმოლეკულური მანძილი იზრდება, ყინულის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ნაკლებია. თუ ყინულის ნაჭერი ექვემდებარება მაღალ წნევას, შეიძლება ველოდოთ, რომ ინტერმოლეკულური მანძილი შემცირდება. მართლაც, 0°C-ზე ყინულის გამოვლენით 14 კბარზე (1 კბარი = 987 ატმ) ვიღებთ ყინულს განსხვავებული კრისტალური სტრუქტურით, რომლის სიმკვრივეა 1,38 გ/სმ3. თუ ასეთი წნევის ქვეშ მყოფი წყალი გარკვეულ ტემპერატურაზე გაცივდა, ის დაიწყებს
კრისტალიზება. ვინაიდან ასეთი ყინულის სიმკვრივე უფრო მაღალია ვიდრე წყლის სიმკვრივე, კრისტალები ვერ ჩერდებიან მის ზედაპირზე და იძირებიან ფსკერზე. ამრიგად, ჭურჭელში წყალი კრისტალიზდება, დაწყებული ქვემოდან. ამ ტიპის ყინულს ყინული VI ეწოდება; რეგულარული ყინული - ყინული I.
25 კბარ წნევაზე და 100 ° C ტემპერატურაზე წყალი მყარდება, იქცევა ყინულში VII 1,57 გ/სმ3 სიმკვრივით.

ბრინჯი. 4.11. წყლის მდგომარეობის დიაგრამა.

ტემპერატურისა და წნევის შეცვლით, შეგიძლიათ მიიღოთ 13 სახეობის ყინული. პარამეტრის ცვლილების არეები ნაჩვენებია მდგომარეობის დიაგრამაზე (ნახ. 4.11). ამ დიაგრამიდან შეგიძლიათ განსაზღვროთ რომელი ტიპის ყინული შეესაბამება მოცემულ ტემპერატურასა და წნევას. მყარი ხაზები შეესაბამება ტემპერატურასა და წნევას, რომლებშიც ორი განსხვავებული ყინულის სტრუქტურა თანაარსებობს. ყინულის VIII-ს აქვს ყველაზე მაღალი სიმკვრივე 1,83 გ/სმ3 ყინულის ყველა სახეობას შორის.
შედარებით დაბალ წნევაზე, 3 კბარზე, არის ყინული II, რომლის სიმკვრივე ასევე უფრო მაღალია ვიდრე წყლისა და არის 1,15 გ/სმ3. საინტერესოა აღინიშნოს, რომ -120 °C ტემპერატურაზე კრისტალური სტრუქტურა ქრება და ყინული იქცევა მინის მდგომარეობაში.
რაც შეეხება წყალს და ყინულს I, დიაგრამა აჩვენებს, რომ წნევის მატებასთან ერთად დნობის წერტილი მცირდება. ვინაიდან წყლის სიმკვრივე ყინულის სიმკვრივეზე მაღალია, ყინულ-წყალზე გადასვლას თან ახლავს მოცულობის შემცირება და გარედან გამოყენებული წნევა მხოლოდ აჩქარებს ამ პროცესს. ყინული III-სთვის, რომლის სიმკვრივე უფრო მაღალია, ვიდრე წყლისა, სიტუაცია ზუსტად საპირისპიროა - მისი დნობის წერტილი იზრდება წნევის მატებასთან ერთად.

ჩვენ სულაც არ გაგვიკვირდება მცურავი ყინულის ბლოკები გაზაფხულის დასაწყისში, როდესაც წყალსაცავები იწყებენ განთავისუფლებას ზამთრის "ტანსაცმისგან" და მტკნარი წყლის სილამაზეს ავლენენ ადამიანის თვალში. ჩვენ იმდენად მიჩვეულები ვართ ამ ბუნებრივ მოვლენას, რომ არც კი ვფიქრობთ და გვაინტერესებს, რატომ არ დნება ყინული? და თუ დაფიქრდებით, მაშინვე არ გახსოვთ მაგალითები, როდესაც მყარი ნივთიერებები, როგორიცაა ყინული, ცურავს სითხეებში, რომლებიც წარმოიქმნება დნობისას. შეგიძლიათ კონტეინერში დნოთ პარაფინი ან ცვილი და ჩააგდოთ იმავე ნივთიერების ნაჭერი, მხოლოდ მყარ მდგომარეობაში, მიღებულ გუბეში. და რას ვხედავთ? ცვილი და პარაფინი უსაფრთხოდ იძირება სითხეში, რომელიც წარმოიქმნება მათი დნობის შედეგად.

რატომ არ იძირება ყინული წყალში?ფაქტია, რომ წყალი ამ მაგალითში არის ძალიან იშვიათი და არსებითად უნიკალური გამონაკლისი. ბუნებაში, მხოლოდ ლითონი და თუჯის იქცევა ისევე, როგორც წყლის ზედაპირზე მცურავი ყინულის ნაჭერი.

ყინული წყალზე მძიმე რომ ყოფილიყო, ის აუცილებლად ჩაიძირებოდა საკუთარი წონის ქვეშ და ამავე დროს წყალსაცავის ქვედა ნაწილში მდებარე წყალს ზედაპირზე გადაიტანდა. შედეგად, მთელი წყალსაცავი ბოლომდე გაიყინება! თუმცა, როდესაც წყალი იყინება, სრულიად განსხვავებული სიტუაცია ხდება. წყლის ყინულში გადაქცევა მის მოცულობას დაახლოებით 10%-ით ზრდის და ეს არის ამ მომენტში ყინულს უფრო ნაკლები სიმკვრივე აქვს ვიდრე თავად წყალს. სწორედ ამ მიზეზით ყინული ცურავს წყლის ზედაპირზე და არ იძირება. იგივე შეიძლება დაფიქსირდეს, როდესაც ქაღალდის ნავი, რომლის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე ბევრად ნაკლებია, წყალზე ჩამოდის. ნავი ხისგან ან სხვა მასალისგან რომ ყოფილიყო, ის აუცილებლად ჩაიძირებოდა. თუ შევადარებთ სიმკვრივის მაჩვენებლებს რიცხვებში, მაშინ, მაგალითად, თუ წყლის სიმკვრივე ერთია, მაშინ ყინულის სიმკვრივე იქნება 0,91-ის ტოლი.

ყოველდღიურ ცხოვრებაში გასათვალისწინებელია წყლის მოცულობის ზრდა ყინულში გადაქცევისას. საკმარისია სიცივეში დატოვოთ ზემოდან წყლით სავსე კასრი, სითხე გაიყინება და ჭურჭელს გასკდება. ამიტომ არ არის რეკომენდებული წყლის დატოვება სიცივეში გაჩერებული მანქანის რადიატორში. ასევე, ძლიერი ყინვების დროს, ფრთხილად უნდა იყოთ გათბობის მილებით გამავალი თბილი წყლის მიწოდების შეფერხების შესახებ. თუ გარე მილში წყალი დარჩა, ის მყისიერად გაიყინება, რაც აუცილებლად გამოიწვევს წყალმომარაგების დაზიანებას.

როგორც ცნობილია, ოკეანეებსა და ზღვებში დიდ სიღრმეზე, სადაც ტემპერატურა ნულის ქვემოთაა, წყალი მაინც არ იყინება და არ იქცევა. ყინულის ბლოკი. ამის ახსნა საკმაოდ მარტივია - წყლის ზედა ფენები უზარმაზარ წნევას ქმნის. მაგალითად, წყლის ერთი კილომეტრიანი ფენა ასზე მეტი ატმოსფეროს ძალით იჭერს.

წყალი რომ იყოს ჩვეულებრივი სითხე და არა უნიკალური სითხე, ჩვენ არ ვისიამოვნებდით ციგურებით. ჩვენ მინაზე არ ვგორავთ, არა? მაგრამ ის ბევრად უფრო გლუვი და მიმზიდველია ვიდრე ყინული. მაგრამ მინა არის მასალა, რომელზეც ციგურები არ სრიალებს. მაგრამ ყინულზე, თუნდაც ის არ იყოს ძალიან კარგი ხარისხის, სრიალი სიამოვნებაა. იკითხავთ რატომ? ფაქტია, რომ ჩვენი სხეულის წონა ზეწოლას ახდენს ციგურების ძალიან თხელ პირზე, რაც ძლიერ ზეწოლას ახდენს. ყინული. სკეიტიდან ამ ზეწოლის შედეგად ყინული იწყებს დნობას და წარმოქმნის წყლის თხელ ფენას, რომელზედაც სრიალი მშვენივრად სრიალებს.

როგორ ავუხსნათ ბავშვს რთული ფიზიკური პროცესები?

პირველი რაც მახსენდება არის სიმკვრივე. დიახ, სინამდვილეში, ყინული ცურავს, რადგან ის წყალზე ნაკლებად მკვრივია. მაგრამ როგორ ავუხსნათ ბავშვს რა არის სიმკვრივე? არავინ არ არის ვალდებული უთხრას მას სასკოლო პროგრამა, მაგრამ სავსებით შესაძლებელია მისი მოხარშვა იმ ფაქტზე, რომ ყინული უფრო ადვილია. ყოველივე ამის შემდეგ, სინამდვილეში, წყლისა და ყინულის ერთსა და იმავე მოცულობას განსხვავებული წონა აქვს. თუ პრობლემას უფრო დეტალურად შევისწავლით, სიმკვრივის გარდა კიდევ რამდენიმე მიზეზის გამოთქმა შეგვიძლია.
ყინული წყალში არ იძირება არა მხოლოდ იმიტომ, რომ მისი შემცირებული სიმკვრივე ხელს უშლის მას დაბლა ჩაძირვას. მიზეზი ისიც არის, რომ ყინულში ჰაერის პატარა ბუშტებია გაყინული. ისინი ასევე ამცირებენ სიმკვრივეს და, შესაბამისად, ზოგადად, გამოდის, რომ ყინულის ფირფიტის წონა კიდევ უფრო ნაკლები ხდება. როდესაც ყინული ფართოვდება, ის არ იღებს მეტ ჰაერს, მაგრამ ყველა ის ბუშტი, რომელიც უკვე ამ ფენაშია, რჩება იქ, სანამ ყინული არ დაიწყებს დნობას ან სუბლიმაციას.

ექსპერიმენტის ჩატარება წყლის გაფართოების ძალაზე

მაგრამ როგორ შეგიძლიათ დაამტკიცოთ, რომ ყინული რეალურად ფართოვდება? ბოლოს და ბოლოს, წყალსაც შეუძლია გაფართოება, ასე რომ, როგორ შეიძლება ამის დამტკიცება ხელოვნურ პირობებში? შეგიძლიათ ჩაატაროთ საინტერესო და ძალიან მარტივი ექსპერიმენტი. ამისათვის დაგჭირდებათ პლასტმასის ან მუყაოს ჭიქა და წყალი. რაოდენობა არ უნდა იყოს დიდი, თქვენ არ გჭირდებათ ჭიქის ბოლომდე შევსება. ასევე, იდეალურად გჭირდებათ ტემპერატურა დაახლოებით -8 გრადუსი ან დაბალი. თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, გამოცდილება არაგონივრულად დიდხანს გაგრძელდება.
ასე რომ, წყალი ჩაედინება შიგნით, ჩვენ უნდა დაველოდოთ ყინულის წარმოქმნას. ვინაიდან ჩვენ ავირჩიეთ ოპტიმალური ტემპერატურა, რომლის დროსაც მცირე მოცულობის სითხე გადაიქცევა ყინულად ორ-სამ საათში, შეგიძლიათ უსაფრთხოდ წახვიდეთ სახლში და დაელოდოთ. თქვენ უნდა დაელოდოთ სანამ მთელი წყალი ყინულად გადაიქცევა. გარკვეული პერიოდის შემდეგ ჩვენ ვუყურებთ შედეგს. ყინულით დეფორმირებული ან გახლეჩილი ჭიქა გარანტირებულია. დაბალ ტემპერატურაზე ეფექტები უფრო შთამბეჭდავად გამოიყურება და თავად ექსპერიმენტს ნაკლები დრო სჭირდება.

უარყოფითი შედეგები

ირკვევა, რომ მარტივი ექსპერიმენტი ადასტურებს, რომ ყინულის ბლოკები მართლაც ფართოვდება, როდესაც ტემპერატურა იკლებს, ხოლო წყლის მოცულობა ადვილად იზრდება გაყინვისას. როგორც წესი, ეს თვისება გულმავიწყ ადამიანებს უამრავ პრობლემას უქმნის: ახალი წლის ღამეს აივანზე დიდხანს დარჩენილი შამპანურის ბოთლი ყინულის ზემოქმედების გამო იშლება. ვინაიდან გაფართოების ძალა ძალიან დიდია, მასზე რაიმე გავლენის მოხდენა შეუძლებელია. ისე, რაც შეეხება ყინულის ბლოკების გამძლეობას, აქ დასამტკიცებელი არაფერია. ყველაზე ცნობისმოყვარეებს შეუძლიათ ადვილად განახორციელონ მსგავსი ექსპერიმენტი გაზაფხულზე ან შემოდგომაზე დამოუკიდებლად, ცდილობენ ყინულის ნაჭრების დახრჩობას დიდ გუბეში.

არავის ეპარება ეჭვი, რომ ყინული წყალზე ცურავს; ეს ყველას ასჯერ უნახავს როგორც ტბაზე, ასევე მდინარეზე.

მაგრამ რამდენ ადამიანს უფიქრია ამ კითხვაზე: ყველა მყარი იქცევა ისე, როგორც ყინული, ანუ ცურავს დნობის დროს წარმოქმნილ სითხეებში?

დნება პარაფინი ან ცვილი ქილაში და ჩააგდე იგივე მყარი ნივთიერების კიდევ ერთი ნაჭერი ამ სითხეში, ის მაშინვე ჩაიძირება. იგივე მოხდება ტყვიასთან, კალისთან და ბევრ სხვა ნივთიერებასთან. გამოდის, რომ, როგორც წესი, მყარი ნივთიერებები ყოველთვის იძირება სითხეებში, რომლებიც დნობისას წარმოიქმნება.

ყველაზე ხშირად წყალთან დამუშავებას, იმდენად მიჩვეულები ვართ საპირისპირო ფენომენს, რომ ხშირად გვავიწყდება ყველა სხვა ნივთიერებისთვის დამახასიათებელი ეს თვისება. უნდა გვახსოვდეს, რომ წყალი ამ მხრივ იშვიათი გამონაკლისია. მხოლოდ ლითონის ბისმუტი და თუჯი იქცევა ისე, როგორც წყალი.

თუ ყინული წყალზე მძიმე იქნებოდა და არ დარჩებოდა მის ზედაპირზე, არამედ ჩაიძირა, მაშინ ღრმა წყალსაცავებშიც კი წყალი მთლიანად გაიყინებოდა ზამთარში. ფაქტობრივად, აუზის ფსკერზე ჩამოვარდნილი ყინული წყლის ქვედა ფენებს ზევით გადაანაცვლებს და ეს მოხდება მანამ, სანამ მთელი წყალი ყინულად გადაიქცევა.

თუმცა, როდესაც წყალი იყინება, პირიქით ხდება. იმ მომენტში, როდესაც წყალი ყინულად იქცევა, მისი მოცულობა უეცრად იზრდება დაახლოებით 10 პროცენტით, რაც ყინულს წყალზე ნაკლებად მკვრივს ხდის. ამიტომაც ცურავს წყალში, ისევე როგორც ნებისმიერი სხეული ცურავს მაღალი სიმკვრივის სითხეში: რკინის ლურსმანი ვერცხლისწყალში, კორკი ზეთში და ა.შ. თუ წყლის სიმკვრივე ერთიანობას მივიღებთ, მაშინ სიმკვრივე ყინული იქნება მხოლოდ 0,91. ეს მაჩვენებელი საშუალებას გვაძლევს გავარკვიოთ წყალზე მცურავი ყინულის სისქე. თუ ყინულის ნაკადის სიმაღლე წყლის ზემოთ არის, მაგალითად, 2 სანტიმეტრი, მაშინ შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ყინულის ნაკადის წყალქვეშა ფენა 9-ჯერ სქელია, ანუ უდრის 18 სანტიმეტრს და მთელი ყინულის ნაკადი არის 20. სანტიმეტრი სისქის.

ზღვებსა და ოკეანეებში ზოგჯერ არის უზარმაზარი ყინულის მთები - აისბერგები (სურ. 4). ეს არის მყინვარები, რომლებიც ჩამოცურდნენ პოლარული მთებიდან და დინებამ და ქარმა გაიტანა ღია ზღვაში. მათი სიმაღლე შეიძლება მიაღწიოს 200 მეტრს, ხოლო მოცულობამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე მილიონ კუბურ მეტრს. აისბერგის მთლიანი მასის ცხრა მეათედი იმალება წყლის ქვეშ. ამიტომ მასთან შეხვედრა ძალიან საშიშია. თუ გემი დროულად ვერ შეამჩნევს მოძრავ ყინულის გიგანტს, შეიძლება სერიოზული ზიანი მიაყენოს ან თუნდაც დაიღუპოს შეჯახებისას.

თხევადი წყლის ყინულში გადასვლისას მოცულობის უეცარი მატება წყლის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. ეს თვისება ხშირად უნდა იქნას გათვალისწინებული პრაქტიკულ ცხოვრებაში. თუ კასრ წყალს სიცივეში დატოვებთ, წყალი გაიყინება და კასრი გასკდება. ამავე მიზეზით, არ უნდა დატოვოთ წყალი ცივ ავტოფარეხში გაჩერებული მანქანის რადიატორში. ძლიერი ყინვების დროს ფრთხილად უნდა იყოთ წყლის გამაცხელებელი მილების მეშვეობით თბილი წყლის მიწოდების ოდნავი შეფერხებით: გარე მილში შეჩერებული წყალი შეიძლება სწრაფად გაიყინოს, შემდეგ კი მილი გასკდება.

კლდის ნაპრალებში გაყინვა, წყალი ხშირად იწვევს მთის ნგრევას.

ახლა განვიხილოთ ერთი ექსპერიმენტი, რომელიც პირდაპირ კავშირშია წყლის გაფართოებასთან გაცხელებისას. ამ ექსპერიმენტის დადგმას სპეციალური აღჭურვილობა სჭირდება და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ რომელიმე მკითხველს შეუძლია მისი რეპროდუცირება სახლში. დიახ, ეს არ არის აუცილებლობა; გამოცდილება ადვილი წარმოსადგენია და ჩვენ შევეცდებით დავამტკიცოთ მისი შედეგები ყველასთვის ნაცნობი მაგალითების გამოყენებით.

ავიღოთ ძალიან მტკიცე ლითონი, სასურველია ფოლადის ცილინდრი (ნახ. 5), ჩავასხათ ნასროლი ძირში, შევავსოთ წყლით, დავამაგროთ სახურავი ჭანჭიკებით და დავიწყოთ ხრახნის შემობრუნება. იმის გამო, რომ წყალი ძალიან ცოტა იკუმშება, ხრახნის გადატრიალება დიდი ხნის განმავლობაში არ მოგიწევთ. სულ რამდენიმე რევოლუციის შემდეგ, ცილინდრის შიგნით წნევა იზრდება ასობით ატმოსფერომდე. თუ ახლა ცილინდრი გააცივეთ თუნდაც 2-3 გრადუსით ნულის ქვემოთ, მასში წყალი არ გაიყინება. მაგრამ როგორ შეგიძლიათ დარწმუნებული იყოთ ამაში? თუ ჩვენ გავხსნით ცილინდრს, მაშინ ამ ტემპერატურაზე და ატმოსფერულ წნევაზე წყალი მყისიერად გადაიქცევა ყინულად და ვერ გავიგებთ, იყო თუ არა იგი თხევადი თუ მყარი წნევის ქვეშ. აქ დაგვეხმარება მოფრქვეული მარცვლები. როდესაც ცილინდრი გაცივდება, გადააქციეთ იგი თავდაყირა. თუ წყალი გაყინულია, გასროლა დაიდება ბოლოში, თუ არ არის გაყინული, გასროლა დაგროვდება სახურავთან. მოდით გავხსნათ ხრახნი. წნევა დაეცემა და წყალი აუცილებლად გაიყინება. სახურავის მოხსნის შემდეგ ვრწმუნდებით, რომ ყველა გასროლა თავსახურის მახლობლად მოგროვდა. ეს ნიშნავს, რომ წნევის ქვეშ მყოფი წყალი არ გაიყინა ნულის ქვემოთ ტემპერატურაზე.

გამოცდილება აჩვენებს, რომ წყლის გაყინვის წერტილი მცირდება წნევის მატებასთან ერთად დაახლოებით ერთი გრადუსით ყოველ 130 ატმოსფეროზე.

თუ ჩვენ დავიწყებდით ჩვენი მსჯელობის დაფუძნებას ბევრ სხვა ნივთიერებაზე დაკვირვების საფუძველზე, საპირისპირო დასკვნამდე უნდა მივსულიყავით. წნევა ჩვეულებრივ ეხმარება სითხეებს გამაგრებაში: წნევის ქვეშ სითხეები იყინება უფრო მაღალ ტემპერატურაზე და ეს გასაკვირი არ არის, თუ გახსოვთ, რომ ნივთიერებების უმეტესობა მცირდება მოცულობაში გამაგრებისას. წნევა იწვევს მოცულობის შემცირებას და ეს აადვილებს სითხის მყარ მდგომარეობაში გადასვლას. როდესაც წყალი გამკვრივდება, როგორც უკვე ვიცით, მოცულობით კი არ იკლებს, არამედ, პირიქით, ფართოვდება. ამიტომ წნევა, რომელიც ხელს უშლის წყლის გაფართოებას, ამცირებს მის გაყინვის წერტილს.

ცნობილია, რომ დიდ სიღრმეზე ოკეანეებში წყლის ტემპერატურა ნულ გრადუსზე დაბალია და მაინც ამ სიღრმეზე წყალი არ იყინება. ეს აიხსნება წყლის ზედა ფენების მიერ შექმნილი წნევით. ერთი კილომეტრის სისქის წყლის ფენა დაახლოებით ასი ატმოსფეროს ძალით იჭერს.

წყალი ნორმალური სითხე რომ იყოს, ყინულზე სრიალის სიამოვნებას ვერ განვიცდით. ეს იგივე იქნება, რაც იდეალურად გლუვ მინაზე გადახვევა. ციგურები არ სრიალებს მინაზე. ყინულზე სულ სხვა საკითხია. ყინულზე სრიალი ძალიან მარტივია. რატომ? ჩვენი სხეულის სიმძიმის ქვეშ, ციგურების თხელი პირი წარმოქმნის საკმაოდ ძლიერ წნევას ყინულზე და ყინულის ქვეშ დნება; იქმნება წყლის თხელი ფილმი, რომელიც ემსახურება როგორც შესანიშნავი საპოხი.

პოლარული ყინულის ბლოკები და აისბერგები მიედინება ოკეანეში და სასმელებშიც კი ყინული არასოდეს იძირება ფსკერზე. შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ყინული წყალში არ იძირება. რატომ? თუ დაფიქრდებით, ეს კითხვა შეიძლება ცოტა უცნაურად მოგეჩვენოთ, რადგან ყინული მყარია და - ინტუიციურად - თხევადზე მძიმე უნდა იყოს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს განცხადება მართალია ნივთიერებების უმეტესობისთვის, წყალი გამონაკლისია წესიდან. წყალსა და ყინულს განასხვავებს წყალბადის ბმები, რომლებიც ყინულს უფრო მსუბუქს ხდის მყარ მდგომარეობაში, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში.

სამეცნიერო კითხვა: რატომ არ იძირება ყინული წყალში?

წარმოვიდგინოთ, რომ მე-3 კლასში ვიმყოფებით გაკვეთილზე სახელწოდებით „სამყარო ჩვენს ირგვლივ“. "რატომ არ იძირება ყინული წყალში?" ეკითხება მასწავლებელი ბავშვებს. და ბავშვები, ფიზიკის ღრმა ცოდნის გარეშე, იწყებენ მსჯელობას. "იქნებ ეს ჯადოსნურია?" - ამბობს ერთ-ერთი ბავშვი.

მართლაც, ყინული უკიდურესად უჩვეულოა. პრაქტიკულად არ არსებობს სხვა ბუნებრივი ნივთიერებები, რომლებიც მყარ მდგომარეობაში ცურავდნენ სითხის ზედაპირზე. ეს არის ერთ-ერთი თვისება, რაც წყალს ასეთ უჩვეულო ნივთიერებად აქცევს და, გულწრფელად რომ ვთქვათ, ეს არის ის, რაც ცვლის პლანეტარული ევოლუციის გზას.

არის პლანეტები, რომლებიც შეიცავს უზარმაზარ რაოდენობას თხევად ნახშირწყალბადებს, როგორიცაა ამიაკი - თუმცა, როდესაც ეს მასალა იყინება, ის ფსკერზე იძირება. მიზეზი, რის გამოც ყინული წყალში არ იძირება, არის ის, რომ როდესაც წყალი იყინება, ის ფართოვდება და ამავდროულად მისი სიმკვრივე იკლებს. საინტერესოა, რომ ყინულის გაფართოებას შეუძლია ქვების გატეხვა - წყლის გამყინვარების პროცესი იმდენად უჩვეულოა.

მეცნიერულად რომ ვთქვათ, გაყინვის პროცესი აყალიბებს ამინდის სწრაფ ციკლებს და ზედაპირზე გამოთავისუფლებულ გარკვეულ ქიმიკატებს შეუძლიათ მინერალების დაშლა. ზოგადად, წყლის გაყინვა მოიცავს პროცესებსა და შესაძლებლობებს, რომლებსაც სხვა სითხეების ფიზიკური თვისებები არ გვთავაზობს.

ყინულისა და წყლის სიმკვრივე

ამრიგად, პასუხი კითხვაზე, თუ რატომ არ იძირება ყინული წყალში, არამედ ცურავს ზედაპირზე, არის ის, რომ მას აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, ვიდრე სითხე - მაგრამ ეს არის პირველი დონის პასუხი. უკეთ რომ გაიგოთ, უნდა იცოდეთ, რატომ აქვს ყინულს დაბალი სიმკვრივე, რატომ ცურავს საგნები პირველ რიგში და როგორ იწვევს სიმკვრივე ცურვას.

გავიხსენოთ ბერძენი გენიოსი არქიმედე, რომელმაც გაარკვია, რომ გარკვეული საგნის წყალში ჩაძირვის შემდეგ წყლის მოცულობა იზრდება ჩაძირული საგნის მოცულობის ტოლი რიცხვით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ თქვენ დადებთ ღრმა ჭურჭელს წყლის ზედაპირზე და შემდეგ მოათავსებთ მასში მძიმე საგანს, წყლის მოცულობა, რომელიც ჩაედინება ჭურჭელში, ზუსტად იქნება ობიექტის მოცულობის ტოლი. არ აქვს მნიშვნელობა, ობიექტი მთლიანად ან ნაწილობრივ ჩაეფლო.

წყლის თვისებები

წყალი საოცარი ნივთიერებაა, რომელიც ძირითადად კვებავს დედამიწაზე სიცოცხლეს, რადგან ის ყველა ცოცხალ ორგანიზმს სჭირდება. წყლის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისება ის არის, რომ ის ყველაზე მაღალი სიმკვრივისაა 4°C-ზე. ამრიგად, ცხელი წყალი ან ყინული ნაკლებად მკვრივია, ვიდრე ცივი წყალი. ნაკლებად მკვრივი ნივთიერებები ცურავს უფრო მკვრივი ნივთიერებების თავზე.

მაგალითად, სალათის მომზადებისას შეიძლება შეამჩნიოთ, რომ ზეთი ძმრის ზედაპირზეა – ეს იმით აიხსნება, რომ მას უფრო დაბალი სიმკვრივე აქვს. იგივე კანონი მოქმედებს იმის ასახსნელადაც, თუ რატომ არ იძირება ყინული წყალში, არამედ იძირება ბენზინსა და ნავში. უბრალოდ, ამ ორ ნივთიერებას ყინულზე ნაკლები სიმკვრივე აქვს. ასე რომ, თუ გასაბერ ბურთულს აუზში ჩააგდებთ, ის ზედაპირზე ამოცურავს, მაგრამ თუ ქვას წყალში ჩააგდებთ, ის ძირში ჩაიძირება.

რა ცვლილებები ხდება წყალში გაყინვისას?

მიზეზი, რის გამოც ყინული არ იძირება წყალში, არის წყალბადის ბმები, რომლებიც იცვლება წყლის გაყინვისას. მოგეხსენებათ, წყალი შედგება ერთი ჟანგბადის და ორი წყალბადის ატომისგან. ისინი მიმაგრებულია კოვალენტური ბმებით, რომლებიც წარმოუდგენლად ძლიერია. თუმცა, სხვა ტიპის ბმა, რომელიც წარმოიქმნება სხვადასხვა მოლეკულებს შორის, რომელსაც წყალბადის ბმა ეწოდება, უფრო სუსტია. ეს ობლიგაციები იქმნება იმის გამო, რომ დადებითად დამუხტული წყალბადის ატომები იზიდავს მეზობელი წყლის მოლეკულების უარყოფითად დამუხტულ ჟანგბადის ატომებს.

როდესაც წყალი თბილია, მოლეკულები ძალიან აქტიურია, ბევრს მოძრაობენ და სწრაფად ქმნიან და წყვეტენ კავშირებს წყლის სხვა მოლეკულებთან. მათ აქვთ ენერგია, რომ დაუახლოვდნენ ერთმანეთს და სწრაფად იმოძრაონ. მაშ, რატომ არ იძირება ყინული წყალში? ქიმია მალავს პასუხს.

ყინულის ფიზიკოქიმია

როდესაც წყლის ტემპერატურა 4°C-ზე დაბლა ეცემა, სითხის კინეტიკური ენერგია მცირდება, ამიტომ მოლეკულები აღარ მოძრაობენ. მათ არ აქვთ ენერგია გადაადგილებისა და გატეხვისა და ბმების შესაქმნელად ისე მარტივად, როგორც მაღალ ტემპერატურაზე. ამის ნაცვლად, ისინი ქმნიან მეტ წყალბადურ კავშირს წყლის სხვა მოლეკულებთან, რათა შექმნან ექვსკუთხა გისოსები.

ისინი ქმნიან ამ სტრუქტურებს, რათა დაიცვან უარყოფითად დამუხტული ჟანგბადის მოლეკულები ერთმანეთისგან. მოლეკულების აქტივობის შედეგად წარმოქმნილი ექვსკუთხედების შუაში ბევრი სიცარიელეა.

ყინულის ჩაძირვა წყალში - მიზეზები

ყინული სინამდვილეში 9%-ით ნაკლები მკვრივია ვიდრე თხევადი წყალი. ამიტომ ყინული უფრო მეტ ადგილს იკავებს ვიდრე წყალი. პრაქტიკულად, ამას აზრი აქვს, რადგან ყინული ფართოვდება. ამიტომაც არ არის რეკომენდებული წყლის შუშის ბოთლის გაყინვა - გაყინულ წყალს შეუძლია ბეტონშიც კი დიდი ბზარები შექმნას. თუ თქვენ გაქვთ ლიტრიანი ბოთლი ყინული და ლიტრიანი ბოთლი წყალი, მაშინ ყინულის წყლის ბოთლი უფრო მსუბუქი იქნება. მოლეკულები ამ დროს უფრო დაშორებულია ერთმანეთისგან, ვიდრე მაშინ, როდესაც ნივთიერება თხევად მდგომარეობაშია. ამიტომ ყინული წყალში არ იძირება.

ყინულის დნობისას სტაბილური კრისტალური სტრუქტურა იშლება და უფრო მკვრივი ხდება. როდესაც წყალი თბება 4°C-მდე, ის ენერგიას იძენს და მოლეკულები უფრო სწრაფად და შორს მოძრაობენ. ამიტომაც ცხელი წყალი ცივ წყალზე მეტ ადგილს იკავებს და ცივ წყალზე ცურავს – ნაკლებად მკვრივია. დაიმახსოვრე, როცა ტბაზე ხარ, ცურვისას, წყლის ზედა ფენა ყოველთვის სასიამოვნო და თბილია, მაგრამ როცა ფეხს უფრო ღრმად აყენებ, ქვედა ფენის სიცივეს გრძნობ.

წყლის გაყინვის პროცესის მნიშვნელობა პლანეტის ფუნქციონირებაში

მიუხედავად იმისა, რომ კითხვაზე "რატომ არ იძირება ყინული წყალში?" მე-3 კლასისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია იმის გაგება, თუ რატომ ხდება ეს პროცესი და რას ნიშნავს ეს პლანეტისთვის. ამგვარად, ყინულის ელვარებას მნიშვნელოვანი შედეგები აქვს დედამიწაზე სიცოცხლისთვის. ტბები ზამთარში ცივ ადგილებში იყინება, რაც საშუალებას აძლევს თევზებს და წყლის სხვა ცხოველებს გადარჩეს ყინულის საფარის ქვეშ. თუ ფსკერი გაყინული იყო, დიდი ალბათობაა, რომ მთელი ტბა გაიყინოს.

ასეთ პირობებში არც ერთი ორგანიზმი არ დარჩებოდა ცოცხალი.

თუ ყინულის სიმკვრივე წყლის სიმკვრივეზე მეტი იქნებოდა, მაშინ ოკეანეებში ყინული ჩაიძირებოდა და ყინულის ქუდები, რომლებიც ამ შემთხვევაში ფსკერზე იქნებოდა, არავის მისცემდნენ იქ ცხოვრების საშუალებას. ოკეანის ფსკერი სავსე იქნებოდა ყინულით - და რაში გადაიქცევა ეს ყველაფერი? სხვა საკითხებთან ერთად, პოლარული ყინული მნიშვნელოვანია, რადგან ის ირეკლავს სინათლეს და ხელს უშლის პლანეტა დედამიწის გადახურებას.