Почему расширяется вода при замерзании расширяется или

Вода при замерзании расширяется или сжимается: простая физика

Многие юные почемучки задаются вопросом: при замерзании вода расширяется или сжимается? Ответ следующий: с приходом зимы вода начинает свой процесс расширения. Почему это происходит? Это свойство выделяет воду из списка всех остальных жидкостей и газов, которые, наоборот, сжимаются при охлаждении. В чем заключается причина такого поведения этой необычной жидкости?

Физика 3 класса: вода при замерзании расширяется или сжимается?

Большинство веществ и материалов увеличиваются в объеме при нагревании и уменьшаются при охлаждении. Газы этот эффект показывают более заметно, но различные жидкости и твердые металлы проявляют такие же свойства.

Одним из наиболее ярких примеров расширения и сжимания газа является воздух в воздушном шаре. Когда мы выносим воздушный шар на улицу в минусовую погоду, то шар сразу уменьшается в размерах. Если мы шар вносим в отапливаемое помещение, то он сразу же увеличивается. А вот если мы внесем воздушный шар в баню — он лопнет.

Молекулы воды требуют больше места

Причиной тому, что происходят эти процессы расширения и сжатия различных веществ, являются молекулы. Те из них, которые получают больше энергии (это происходит в теплом помещении), двигаются намного быстрее, чем молекулы, находящиеся в холодном помещении. Частицы, которые имеют большую энергию, сталкиваются намного активнее и чаще, им необходимо больше места для движения. Чтобы сдержать то давление, которое оказывают молекулы, материал начинает увеличиваться в размерах. Причем это происходит достаточно стремительно. Итак, вода при замерзании расширяется или сжимается? Почему это происходит?

Вода не подчиняется этим правилам. Если мы начинаем охлаждать воду до четырех градусов Цельсия, то она уменьшает свой объем. Но если температура продолжает падать, то вода вдруг начинает расширяться! Существует такое свойство, как аномалия плотности воды. Это свойство возникает при температуре в четыре градуса Цельсия.

Теперь, когда мы выяснили, расширяется или сжимается вода при замерзании, давайте узнаем, как вообще возникает эта аномалия. Причина таится в частицах, из которых она состоит. Молекула воды создана из двух атомов водорода и одного — кислорода. Формулу воды все знают еще с начальных классов. Атомы в этой молекуле притягивают электроны по-разному. У водорода создается положительный центр тяжести, а у кислорода, наоборот — отрицательный. Когда молекулы воды сталкиваются друг с другом, то атомы водорода одной молекулы переходят на атом кислорода совершенно другой молекулы. Этот феномен называется водородной связью.

Воде нужно больше места при ее охлаждении

В тот момент, когда начинается процесс формирования водородных связей, в воде начинают возникать места, где молекулы находятся в том же порядке, что и в кристалле льда. Эти заготовки называются кластерами. Они не прочны, как в твердом кристалле воды. При повышении температуры они разрушаются и меняют свое местоположение.

Во время процесса охлаждения воды начинает стремительно увеличиваться количество кластеров в жидкости. Они требуют больше пространства для распространения, вследствие этого вода и увеличивается в размерах после достижения своей аномальной плотности.

При падении столбика термометра ниже нуля кластеры начинают превращаться в мельчайшие кристаллы льда. Они начинают подниматься вверх. Вследствие всего этого вода превращается в лед. Это очень необычная способность воды. Данный феномен необходим для очень большого количества процессов в природе. Мы все знаем, а если не знаем, то запоминаем, что плотность льда незначительно меньше плотности прохладной или же холодной воды. Благодаря этому лед плавает на поверхности воды. Все водоемы начинают замерзать сверху вниз, что позволяет спокойно существовать и не замерзать водным обитателям на дне. Итак, теперь мы в подробностях знаем о том, расширяется или сжимается вода при замерзании.

Интересный феномен

Горячая вода замерзает быстрее холодной. Если мы возьмем два одинаковых стакана и нальем в один горячей воды, а в другой столько же холодной, то мы заметим, что горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная. Это не логично, согласитесь? Горячей воде нужно остыть, чтобы начинать замерзать, а холодной этого не нужно. Как объяснить данный факт? Ученые по сей день не могут объяснить эту загадку. Данный феномен имеет название «Эффект Мпембы». Открыт был в 1963 году ученым из Танзании при необычном стечении обстоятельств. Студент хотел сделать себе мороженое и заметил, что горячая вода замерзает быстрее. Об этом он поделился со своим учителем физики, который сначала не поверил ему.

Источник

Почему вода расширяется при замерзании?

Когда вода замерзает, ее молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру, тем самым приобретая определенную форму. Эта кристаллическая структура менее плотная, и поскольку между отдельными молекулами в структуре есть промежутки, общий объем увеличивается, и вода «расширяется».

С беглого взгляда фраза «вода расширяется, когда она замерзает» может не иметь смысла, потому что в жидкой форме вода не имеет определенной формы или очертаний и поэтому, кажется, занимает больше места. Кроме того, когда вода замерзает, она принимает четко определенную форму, которая кажется совершенно противоположной «расширению».

Действительно ли вода расширяется при замерзании?

Да, вода расширяется при замерзании. Обратите внимание, что слово «расширяется» в этом предложении означает увеличение объема. Поэтому технически правильно было бы сказать так: объем воды увеличивается при замерзании.

Это утверждение является точным, и вы можете проверить его правомерность с помощью простого эксперимента: если вы снизите температуру воды, вы заметите, что объем воды уменьшается, поскольку она становится все более и более «нетронутой».

Вы можете обратиться к следующей диаграмме, чтобы представить эту зависимость графически:

Обратите внимание, что объем воды начинает увеличиваться при понижении температуры ниже 4 градусов Цельсия.

Теперь давайте поговорим о том, почему увеличивается объем воды или почему она расширяется, когда замерзает и достигает твердой формы.

Почему объем воды увеличивается, когда она замерзает?

Это явление связано с химическим составом воды. Видите ли, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Расположение этих атомов совершенно уникально, что придает воде некоторые особые свойства, такие как высокая теплоемкость воды, поверхностное натяжение, адгезия и когезия.

Является ли вода полярной или неполярной?

Химическая структура молекулы воды.

Такое расположение молекулы воды создает положительно заряженную сторону возле атомов водорода и отрицательно заряженную сторону возле атома кислорода.

Когда две молекулы воды сближаются, положительная сторона одной молекулы цепляется за отрицательную сторону другой молекулы. Когда это происходит в больших масштабах (т.е. с миллионами молекул воды), получается уникальная структура, которая объясняет некоторые химические свойства воды.

В жидком состоянии молекулы воды могут свободно перемещаться, образуя и разрывая водородные связи, что объясняет неправильную форму воды (или любой другой жидкости, если на то пошло). Некоторые молекулы воды часто «уложены» друг на друга, что объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом.

Расположение молекул воды в жидком состоянии.

Однако по мере снижения температуры и охлаждения воды межмолекулярные силы увеличиваются, свобода движения молекул воды уменьшается, и они становятся все менее энергичными (с понижением температуры).

Когда вода достигает точки замерзания, движение ее молекул становится незначительным, и они приобретают более определенную форму, располагаясь в виде шестигранных решеток.

Ниже приведен упрощенный вариант расположения молекул воды в кристаллической форме во льду:

Расположение молекул воды в твердой форме.

Это кристаллическое расположение молекул воды менее плотное, поскольку оно не позволяет молекулам скапливаться (как это происходит в жидкой форме) из-за более сильных межмолекулярных сил.

Такое расстояние между молекулами и их фиксация в таком положении увеличивает объем воды, поэтому говорят, что вода расширяется при замерзании.

Почему лед плавает по воде

Вода расширяется, когда становится льдом, и, поскольку объем обратно пропорционален плотности вещества, лед менее плотен, чем вода. По этой причине лед, вещество, которое кажется более тяжелым, чем его жидкая форма, плавает на воде.

Если бы вода не расширялась при замерзании, лед был бы плотнее воды. Подумайте о влиянии на экосистему планеты! Лед на поверхности озер, морей и океанов утонет, и эти водоемы будут постепенно заполняться снизу вверх. С замерзшими озерами и океанами на Земле не было бы водной жизни.

С этой точки зрения очень хорошо, что вода расширяется в твердой форме!

Источник

Почему при замерзании вода расширяется?

От лопнувших в морозильнике бутылок до ущерба, причинённого морозом городской инфраструктуре:

когда вода замерзает, ей нужно больше места, чем в жидком состоянии.

Этим вода отличается от большинства сжимающихся при охлаждении жидкостей и газов. Но почему она ведёт себя так необычно?

Большинство веществ расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. У газов этот эффект проявляется особенно заметно. Таким же образом ведут себя жидкости и твёрдые тела. Хороший пример – воздух в воздушном шаре: в холодную погоду шар съёживается, а рядом с радиатором отопления может даже лопнуть.

Молекулам нужно место

Причиной этой закономерности являются молекулы: чем теплее предмет или газ, то есть чем больше энергии получают молекулы, тем быстрее они двигаются. Поэтому молекулы сталкиваются чаще и сильнее, им необходимо больше места, и давление, которое молекулы газа оказывают на оболочку воздушного шара, растёт. Чтобы выдержать давление, нужен бо́льший объём. Поэтому материал расширяется.

Но вода ведёт себя иначе. При охлаждении до приблизительно 4 градусов Цельсия объём воды уменьшается, что вполне ожидаемо. Однако, если температура продолжает падать, то вода начинается расширяться. То есть её плотность достигает максимального значения при 4 градусах. Это свойство называется аномалией плотности воды.

Но откуда она берётся? Всё дело в молекулах: одна молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода – отсюда следует известная химическая формула Н2О. Однако эти атомы притягивают электроны в молекуле воды с разной силой.

Это создаёт слегка положительный центр тяжести заряда у водорода и отрицательный у кислорода. Когда молекулы воды сталкиваются, атомы водорода одной молекулы притягиваются и присоединяются к атомам кислорода другой молекулы — образуется так называемая водородная связь.

Когда вода охлаждается, нужно ещё больше места

Из-за формирования водородных связей в жидкой воде появляются места, где молекулы упорядочены так же, как и в кристаллах льда. Эти так называемые кластеры не так прочны, как в твёрдом кристалле. При более высоких температурах они очень быстро меняются.

Когда вода охлаждается, появляется всё больше и больше таких кластеров. И им нужно всё больше и больше пространства. По этой причине вода начинает расширяться после достижения порогового значения 4 градуса Цельсия. Если температура опускается ниже нуля, то мельчайшие кристаллы льда образуются из кластеров и одерживают верх. И вода замерзает.

Для многих природных процессов эта необычная особенность воды очень важна. Так как плотность льда немного меньше плотности холодной воды, он может плавать на поверхности водоёма. Благодаря этому вода замерзает сверху вниз, а внизу располагается 4-градусный слой воды с максимальной плотностью. Это позволяет рыбе и другим водным обитателям пережить зиму на дне водоёма и не замёрзнуть.

Источник

11. Почему вода расширяется при замерзании

11. Почему вода расширяется при замерзании

Замерзание молекулы воды означает, что она теряет с поверхности образующих ее химических элементов накопленные фотоны солнечного происхождения. Больше всего этих фотонов накапливается на поверхности водорода, так как поверхностные слои водорода содержат большой процент фотонов Инь (поглощающих эфир). Оголение водорода ведет к тому, что молекулы воды начинают разворачиваться друг относительно друга. Оголенный водород соседних молекул начинает притягиваться друг к другу. В жидком состоянии воды водород был «прикрыт» свободными частицами. Они экранировали фотоны Инь в его составе, и уменьшали таким путем проявление вовне Полей Притяжения этих фотонов. Среди солнечных частиц (испускаемых Солнцем) преобладают частицы Ян (испускающие эфир). Из-за этого экранирования притяжение со стороны водорода воды в жидком состоянии не столь сильное.

Когда вода замерзает и молекулы «разворачиваются» друг к другу «водородными частями», «кислородные концы» тоже поворачиваются друг к другу. В жидком состоянии молекулы соединены так – «водород-кислород-водород-кислород». А в твердом так: «кислород-кислород-водород-водород-кислород-кислород-водород-водород».

Точнее говоря, в твердом состоянии соединение идет за счет водородных связей. А элементы кислорода просто вынуждены поворачиваться друг к другу.

Так как элементы кислорода не содержат в составе поверхностных слоев столько фотонов Инь, сколько водород, то процесс замерзания – потери свободных фотонов – существенно не сказывается на особенностях Силового Поля элементов. Как было значительное по величине Поле Отталкивания, так оно и остается. Поэтому, когда молекулы воды разворачиваются друг к другу кислородом, элементы кислорода оказывают друг на друга трансформирующее влияние. Напомним, что трансформация – это нагрев, повышение температуры. Элементы испускают в сторону друг друга эфир (благодаря частицам Ян), и. тем самым, нагревают (трансформируют). Эфир, испускаемый каждым из элементов в сторону другого, мешает тому испускать эфир. Из-за этого противодействия и происходит трансформация качества частиц в составе элементов. А нагрев, как известно, всегда сопровождается расширением вещества. Вот потому то вода, замерзая, расширяется. Но не намного. Не так, как она будет расширяться, если начать ее кипятить.

Пройдена точка замерзания, молекулы развернулись, и кислород трансформировался (нагрелся) в составе молекул. Но этот нагрев точечный, очень слабый. Это не нагрев, например, за счет сгорания топлива или пропусканием электрического тока, когда накапливается огромное число свободных частиц с Полями Отталкивания (Ян).

В дальнейшем, если охлаждение воды продолжится, больше расширения не произойдет.

Таким образом, мы разобрали причины расширения воды при охлаждении.

Настоятельно советуем вам прочесть статьи, посвященные вопросам трансформации качества частиц – в Части 2, посвященной механике частиц. Иначе основная причина расширения воды, да и вещества при нагревании так и останется непонятой вами.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Святая вода и вода святых источников

Святая вода и вода святых источников Святая вода – это высокая сущность, в которой таинственным образом соединены два духа: дух жизни (присущий каждой воде) и Дух Святой, Который сходит в обычную воду благодаря особому таинству, называемому водосвятием. Святая вода и вода

Вода Значение. Эмоциональная чувствительность. Направление, часть дома, квартиры, где данный элемент наиболее уместен. Север. Цвет. Все оттенки синего (темно-синий, синий, голубой) и черный. Формы. Волнообразные и плавно изгибающиеся, извилистые. Символы, образы

Вода В известной довоенной советской комедии «Волга-Волга» поется: «И без воды – мы ни туды и ни сюды!» А в колдовстве – тем более.Мы уже разобрали ранее тему мертвой воды и то, каким образом можно зарядить воду для оккультных дел. Мы уже знаем, что сведение порчи,

Вода Мы уже отмечали силу мертвой кладбищенской воды. Еще в колдовстве используется вода, которая остается после обмывки покойника. Обычно используется в черном колдовстве. Добыть можно

Вода В бутылках, колодезная, водопроводная — какая угодно. Запасите не меньше 200 — 250 литров, а лучше все 400, и следите, чтобы вода не портилась. Вдруг дело зайдет так далеко, что вам придется забаррикадироваться в квартире или в доме? Продержаться без пищи вы можете двадцать

Глава 12 Вода — одна из ключевых составляющих жизни человека. Вода ядовитая, вода целебная. Оздоровление дома и организма человека при помощи воды. Очищение амулетов и талисманов при помощи воды

Глава 12 Вода — одна из ключевых составляющих жизни человека. Вода ядовитая, вода целебная. Оздоровление дома и организма человека при помощи воды. Очищение амулетов и талисманов при помощи воды Вода — один из универсальных символов мироздания. Китайцы, например, считали

Вода Правитель: водные божества, Венера, Нептун, Луна. Тип: стихия. Магическая форма: ванны. Стихия Воды ассоциируется с западным квадрантом и символизирует чувства и мечты. С этой

Сельтерская вода (газированная минеральная вода)

Сельтерская вода (газированная минеральная вода) Правитель: Меркурий. Тип: вода. Магическая форма: со вкусом апельсина или лайма. Газированную минеральную воду можно пить или добавлять

25. Почему вода охлаждает тела? Почему ложка в супе или чае охлаждает их?

25. Почему вода охлаждает тела? Почему ложка в супе или чае охлаждает их? Вода на поверхности любого плотного тела (и на коже человека) охлаждает его. И не только вода. Многие другие жидкости также охлаждают тела, с которыми соприкасаются. Например, спирты, эфиры, растворы

Почему вода святых источников помогает не всем?

Почему вода святых источников помогает не всем? Главный аргумент, который приводят противники всяческих чудес Божиих, звучит так: почему святой источник исцеляет не всех болящих? Если святая вода такая чудотворная, почему в мире есть еще больные и

ВОДА Там бог дождями плакал,Смывал царей и сор,И сказочною каплейС ресниц свисал Собор…За фасадом трехэтажного дома Фалеса раскинул благоухающие ветви фруктовый сад. А на заднем дворе в первобытных зарослях щебечущих деревьев виднелась мраморная беседка, украшенная

Вода Святая водаСвятая вода, то есть освященная в церкви священником или наговоренная вами с помощью молитвы, может оберечь ваш дом и вас от нанесения порчи и сглаза. О том, что воде свойственна целебная сила, не раз говорится в Священном писании: купание пророка Елисея

Святая вода и вода святых источников

Святая вода и вода святых источников Это высокая сущность, в которой таинственным образом соединены два духа: дух жизни (присущий каждой воде) и Дух Святой, Который сходит в обычную воду благодаря особому таинству, называемому водосвятием. Святая вода и вода святых

Вода и мы

Вода и мы «Какой смысл в том, что вы барахтаетесь у берега и уверяете, что жемчуга в море нет? Нужно отплыть от берега и нырнуть глубоко…» Ни для кого уже не является больше секретом, что все живое, начинало свое развитие в водной среде и поэтому, почти на 80 % состоит из воды.

Почему я, почему сейчас?

Почему я, почему сейчас? В то время как в мире сновидения мы способны понимать, что «наши» переживания нелокальны, та часть нас, что принадлежит к общепринятой реальности, все равно может задаваться вопросами: «Почему я?», «Почему сейчас?» «Чем я заслужил эту битву?»

Почему родителям нужен буддизм и почему буддистам стоит стать родителями

Почему родителям нужен буддизм и почему буддистам стоит стать родителями Движимый любовью и сочувствием К тем, кто еще не узнал эту подлинную природу, Я посвящаю свои действия благу других: Пусть все существа достигнут освобождения! Я проявился в человеческом

Источник