При комнатной температуре вода находится

Почему вода испаряется при комнатной температуре?

В школе нас учили, что когда вода закипает, она меняет фазу с жидкости на пар. Чтобы вызвать это изменение, требуется высокая температура, называемая точкой кипения. Для воды эта точка составляет 100 °C. Однако вспомните, что во время дождя лужи испаряются после прояснения неба, особенно когда выходит солнце. При испарении фаза воды также переходит из жидкой в ​​парообразную, и это происходит при температурах, далеко не равных 100 °C.

Итак . почему это происходит?

Ответ кроется в физических и химических свойствах молекул воды и связей, образующихся между этими молекулами (межмолекулярных связей).

Химические свойства молекул воды

Молекула воды состоит из двух атомов водорода, соединенных с одним атомом кислорода. Связи между атомами O и H образуются за счет обмена электронами. Эти связи называются ковалентными. Каждый элемент стремится достичь энергетически наименьшего состояния (т.е. наиболее стабильного состояния), теряя или приобретая электроны, чтобы достичь ближайшей конфигурации благородного газа.

Кислород содержит шесть электронов во внешней оболочке и нуждается в двух электронах, чтобы завершить октет и войти в конфигурацию благородного газа — неона. Водород имеет один электрон в своей внешней оболочке и, получив один электрон, может достичь конфигурации благородного газа гелия. Таким образом, один атом кислорода делится двумя электронами, а два атома водорода — одним электроном, образуя одну молекулу воды, т.е. H2O.

Молекула воды имеет слегка изогнутую форму благодаря электронам на атоме кислорода. Это способствует образованию межмолекулярной водородной связи.

Кислород имеет высокую склонность притягивать к себе электроны. Это свойство называется электроотрицательностью. Из-за высокой электроотрицательности электроны проводят больше времени вблизи O, и на O образуется частичный отрицательный заряд. Аналогично, на H образуется частичный положительный заряд. Геометрия молекулы воды такова, что происходит разделение положительных (вблизи двух атомов H) и отрицательных зарядов (на O).

Когда две молекулы воды находятся рядом друг с другом, частично отрицательный O одной молекулы имеет тенденцию притягивать частично положительный атом H другой молекулы, что приводит к слабой связи, называемой водородной связью. Эта связь существует между двумя разными молекулами (межмолекулярная связь). Поскольку водородная связь слабая, для ее разрыва требуется меньше энергии, поэтому вода остается жидкостью при комнатной температуре.

Температура и молекулярная энергия

Температура — это мера средней кинетической энергии, которой обладает молекула. Чем выше температура, тем больше средняя энергия, и тем легче молекулам преодолеть межмолекулярное притяжение и двигаться более свободно. Для того чтобы жидкость перешла в парообразное состояние, необходимо преодолеть две силы.

Первая — это межмолекулярное притяжение близлежащих молекул, называемое когезионными силами. Вторая — нисходящее давление, оказываемое атмосферой. Когда жидкость меняет фазу на пар, ее молекулы приобретают достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть все межмолекулярные силы, а также преодолеть нисходящее давление, оказываемое окружающей атмосферой.

Влажность

Количество водяного пара, присутствующего в атмосфере, называется влажностью. При любой заданной температуре атмосфера может удерживать только фиксированное количество водяного пара. Чем выше температура, тем большее количество водяного пара присутствует в атмосфере. Концентрация водяного пара в атмосфере имеет верхний предел, за которым водяной пар не может удерживаться.

При испарении, в отличие от кипения, только некоторые молекулы на поверхности обладают достаточной энергией для перехода в парообразную фазу.

Испарение при комнатной температуре

Предположим, что вода налита на стол тонким слоем. Молекулы расположены слоями. Молекулы в самом верхнем слое испытывают межмолекулярные силы притяжения только снизу и с боков, тогда как молекулы в объеме жидкости испытывают межмолекулярное притяжение со всех сторон. Таким образом, молекулы наверху испытывают меньшие суммарные межмолекулярные силы, чем молекулы внутри объема. Поскольку эти межмолекулярные силы (водородные связи) слабы, когда верхний слой подвергается воздействию солнечного света, некоторые молекулы получают достаточно кинетической энергии, чтобы уйти в атмосферу при комнатной температуре.

Более того, чем ниже влажность, тем легче испаряется жидкость. По мере испарения концентрация водяного пара в атмосфере увеличивается. За критическим порогом атмосфера больше не может удерживать водяной пар. Это называется состоянием насыщения. Если состояние насыщения не достигнуто, испарение продолжается.

Таким образом, сочетание влажности и высокой молекулярной энергии делает возможным испарение некоторых молекул на поверхности даже при низких температурах!

Источник

ГДЗ по физике 7 класс Генденштейн, Булатова БИНОМ Лаборатория знаний Задание: §6 Три состояния вещества

Вопросы к параграфу

Существование воздуха доказывает, например, медленное падение листа бумаги или птичьего пера. Их медленное падение обусловлено сопротивлением воздуха.

Свойство сжимаемости газов используется в газовых баллонах и воздушных шарах.

В верхней части бутылки находится не пустота, а воздух и водяной пар.

Свойство несжимаемости жидкости используется в гидравлическом прессе, свойство текучести жидкости используется в водопроводных трубах и на гидроэлектростанциях.

а) хрупкость твердых тел;

б) твердость твердых тел;

в) пластичность твердых тел.

Чтобы определить на опыте, является ли твердое тело кристаллическим или аморфным, нужно начать его нагревать: если тело начнет размягчаться, значит оно аморфное.

Дополнительные вопросы и задания

Базовый уровень

Состояние вещества	Свойства
Твердое тело	Имеет собственную форму и объем
Жидкость	Не имеет собственной формы, но сохраняет объем
Газ	Не имеют собственной формы и не сохраняет объем

Состояние вещества	Молекулярное строение
Твердое тело	Молекулы расположены близко друг к другу и колеблются около определенной точки
Жидкость	Расстояние между молекулами меньше размеров молекул, и силы притяжения между ними значительны
Газ	Расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул, и между ними почти не действуют силы притяжения

Кристаллические и аморфные тела находятся в твердом состоянии, а жидкости – в жидком состоянии. Расположение молекул в кристаллических телах имеет определенную структуру, и тела имеют определенную форму, а расположение молекул в аморфных телах и жидкостях не имеет определенного порядка, тела обладают текучестью.

При комнатной температуре не все металлы находятся в твердом состоянии. Например, ртуть находится в жидком состоянии при комнатной температуре.

При плавлении меди расстояние между молекулами атомов меди увеличилось, а их движение превратилось из колебательного в поступательное.

Вода в тумане находится в жидком состоянии в виде мельчайших капелек воды.

Повышенный уровень

Общее свойство жидкостей и газов: способность принимать форму сосуда, в котором они находятся.

Общие свойства жидкостей и твердых тел: способность сохранять объем, несжимаемость.

В толпе у нового расписания: жидкость, т.к. ученики (молекулы) расположены вплотную друг к другу и движутся относительно друг друга;

На перемене: газ, т.к. ученики (молекулы) находятся на расстоянии друг от друга и движутся хаотически;

На уроке: твердое тело, т.к. ученики (молекулы) расположены неподвижно, образуя определенную структуру.

Высокий уровень

Утверждение о том, что медный купорос и поваренная соль относятся к кристаллическим телам, можно сделать на основании того, что они образуют кристаллическую решетку.

Выберите из списка легко сжимаемое вещество: газ, жидкость, твердое тело.

Выберите из списка вещество, сохраняющее свою форму: газ, жидкость, твердое тело.

Строение алмаза Строение поваренной соли

Домашняя лаборатория

Если пластиковую бутылку заполнить водой доверху, то сжать ее практически невозможно. Однако, если вылить часть воды, бутылка легко сжимаема. Из этих опытов можно сделать вывод, что газ легко сжимаем, а жидкость практически несжимаема.

Правильная форма кристалликов соли обусловлена тем, что молекула в кристаллах расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решетку.

Источник

Почему вода испаряется при комнатной температуре?

Ответить на этот вопрос можно очень просто и лаконично.

Вода испаряется при любой температуре, в том числе и при комнатной. Возле любого водоёма и над его поверхностью всегда есть влажный воздух. Именно поэтому так комфортно находиться на берегу реки, озера или моря в жаркое время года.

Так почему же вода испаряется при любой температуре.

Молекулы воды находятся в постоянном движении и двигаются хаотически, сталкиваясь друг с другом. В результате такого случайного, теплового движения, одни молекулы получают большую энергию, другие меньшую. Соответственно, скорости их движения также различаются. В объеме жидкости создаётся статистическое распределение молекул по энергиям и по скоростям движения. Наиболее энергичные и скоростные молекулы могут «выпрыгнуть» из воды, оторвавшись от поверхности водоёма. Часть из них снова возвращается в водоём, но некоторые сталкиваются между собой уже в воздухе, образуя капельки пара. Именно такие капельки и создают влажный воздух над водоёмом. С повышением влажности воздуха процесс испарения замедляется и в конечном итоге наступает состояние насыщения – количество пара над поверхностью воды стабилизируется. Реально ощутить такое состояние насыщения возможно только в закрытом помещении, например, в ванной комнате. Над открытой поверхностью природных водоёмов состояние насыщения пара практически никогда не создаётся, т. к. ветер и солнце постоянно перемешивают воздух и изменяют его состав. Особенно активно действует ветер, сдувая водяной пар от поверхности водоема и перенося влагу на земную поверхность. Так создаются облака и дождевые тучи, из которых временами идёт благодатный дождь, а иногда выливаются сокрушительные грозовые ливни.

Чем ниже температура воды, тем медленнее она испаряется. Этот процесс не прекращается даже при 0оС, т.е. при температуре замерзания. И даже если температура понизится ниже 0оС, вода, превратившаяся в лёд, тоже будет испаряться. И ничего странного в этом нет, т. к. все жидкости испаряются и даже все твёрдые вещества также испаряются. Вода, испаряясь, превращается в пар, который насыщает окружающий воздух влагой. Именно поэтому человек ощущает комфорт, находясь вблизи водоемов – будь это река, озеро или море. Именно из-за недостатка влаги в атмосфере человеку так тяжело дышать в жарких и сухих пустынях. Но, даже маленькие водоёмы, образующиеся в результате редких дождей в пустыне, также испаряются, лишая обитателей этих суровых мест главного компонента для продолжения жизни – воды.

Итак, мы выяснили главное – вода испаряется при любой температуре, от момента превращения льда в жидкость и до момента полного превращения жидкости в пар в результате испарения. Наиболее интенсивно испарение происходит при кипении. В этом случае вода достаточно быстро выкипает, т.е. превращается в пар. Даже пар может испаряться. При дальнейшем повышении температуры капельки влаги становятся всё меньше и меньше, в конечном итоге разделяясь на молекулы воды. Образуется сухой насыщенный пар. Если продолжать его нагревать, то можно получить перегретый пар, который широко используется в тепловых машинах, турбинах, способствуя существенному повышению к.п.д. этих устройств.

С вопросом, почему вода испаряется при комнатной температуре мы разобрались.

Осталось выяснить, что такое комнатная температура. Согласно Википедии, неформальное понятие «комнатная температура» соответствует диапазону от 15 до 25 градусов Цельсия и обозначает температуру в замкнутых помещениях, при которой человек чувствует себя комфортно, находясь в комнатной одежде. Как известно, комфорт зависит от многих факторов, в том числе и от состояния самого субъекта и его привычек.

На этом обсуждение вопроса — почему вода испаряется при комнатной температуре — следует закончить, чтобы не утонуть в терминологических подробностях, испаряющихся также при любой температуре, а не только при комнатной.

Источник

Ученые обнаружили второе жидкое состояние воды — в чем секрет феномена?

Все мы еще со школьной скамьи знаем, что вода бывает в трех состояниях — жидком, твердом и газообразном, то есть существует непосредственно в виде воды, в виде льда и пара. Однако у одного и того же вещества может быть несколько твердых состояний. Различие заключается только в том, как атомы расположены друг относительно друга. Причем это их расположение является решающим для таких свойств, как плотность, прочность, прозрачность, а порой даже стоимость. Лучшим тому примером служит алмаз и графит — оба этих вещества являются углеродом, но в разных состояниях. Спутать их, согласитесь, не получится так же, как не получится и превратить графит в алмаз или наоборот. У воды тоже существуют разные твердые состояния, причем их открыто уже 14. Причем во вселенной преобладает вода в необычных для Земли формах. Несколько десятков лет назад ученые предположили, что и у жидкой воды есть несколько состояний. И вот совсем недавно эта гипотеза получила научное подтверждение. Но, что представляет собой второе состояние воды и в каких условиях возникает?

Ученые обнаружили второе жидкое состояние воды, которое возникает при температуре -60 градусов

Второе состояние воды — откуда взялась гипотеза

Впервые ученые предположили, что жидкая вода может иметь второе состояние около тридцати лет назад. Основой для нее послужило компьютерное моделирование. Тогда ученые рассчитали, что второе состояние жидкой воды возникает при температуре -70 градусов. При этом давление должно составлять тысячи атмосфер. Соответственно, жидкость обладает более высокой плотностью, так как молекулы расположены ближе друг к другу.

По этой причине два состояния воды в одной емкости будут образовывать слои и никогда не смешаются между собой. Примерно так же, как масло и вода — растворить одно в другом не получится, так как масло имеет меньшую плотность, в результате чего всплывает на поверхность воды и распределяется тонкой пленкой.

Учитывая условия, при которых появляется второе состояние воды, ученые длительное время не могли подтвердить гипотезу. Ведь при температуре -60 градусов вода, независимо от ее состояния, почти моментально затвердевает. То есть исследователи долгое время просто не успевали уловить другое состояние.

Во втором жидком состоянии вода смогла просуществовать не более трех микросекунд

Как второе жидкое состояние воды удалось зафиксировать

Спустя 30 лет ученым-физикам наконец удалось доказать, что вода действительно может иметь, как минимум, два состояния. Результаты опытов опубликованы в журнале Science. Для эксперимента авторы использовали два фемтосекундных лазера. Один из них инфракрасный, который позволяет моментально нагревать лед и превращать его в воду. Второй, рентгеновский, использовался для зондирования образца, то есть позволял ученым отслеживать в каком состоянии находится вода в тот или иной момент времени.

В результате им удалось зафиксировать образование необычных пузырей, которые содержали воду во втором жидком состоянии. Правда, существовала она непродолжительное время — от 20 наносекунд до 3 микросекунд. Через несколько микросекунд вода переходила в твердое состояние. Но главное, что теория тридцатилетней давности была подтверждена.

Ознакомиться с другими, не менее увлекательными и поражающими воображения исследованиями ученых можно на нашем Яндекс.Дзен-канале

Аномальные свойства воды и в чем практическая польза эксперимента

Вода — весьма загадочное вещество с точки зрения химии и физики. Она является отличным растворителем, и это свойство служит основой физиологии живых существ. К примеру, человек состоит из воды на 70-80%. Каждый из нас, по сути — большая вертикальная лужа. Но это не единственная ее интересная особенность.

Человек на 70-80% состоит из воды

Как известно, все вещества в твердом состоянии обладают более высокой плотностью, чем в жидком. Но только не вода! Замерзая, она увеличивается в объеме и становится легче. Если бы не это свойство, вся жизнь на Земле выглядела бы иначе, ведь водоемы промерзали бы до дна, а в полярных широтах не было бы плавучих льдов, так сильно влияющих на климат.

Поэтому, изучая свойства воды, ученые лучше понимают основы самых разных процессов, начиная от климатических, и заканчивая биохимическими. Конечно, на земле второе состояние воды, не встретить. Для этого требуется высокое давление, не говоря уже о том, что существует такая жидкость несколько мгновений. Однако выявленный феномен может возникать в результате определенных свойств, которые, возможно, проявляются и в нормальных земных условиях.

Если вы хотите больше узнать о загадочных природных явлениях и феноменах, которым ученые не могут найти объяснения, обязательно подпишитесь на наш Telegram-канал.

Напоследок еще несколько интересных фактов. Мало кто знает, что воздействие низких температур на воду приводит к самым неожиданным результатам. Так при температуре -120 градусов она из твердого состояния становится сверхвязкой и тягучей. А если ее продолжить охлаждать до -135 градусов, вода превратится в твердое вещество без кристаллической структуры, аналогично стеклу.

Источник