Вода до состояния тумана

Туман — что это за явление … краткое определение, виды тумана и как он образуется

Туман (далее возможно Т.) — одно из самых красивых и мистических явлений природы …

Туман — это …

Вначале дадим туману краткое определение.

Туман — это скопление в воздухе мелких капелек воды, расположенных, как правило, в нижних слоях атмосферы непосредственно над поверхностью земли.

Можно интерпретировать, что туман — это облако, находящееся непосредственно над землёй и состоящее из мелких капелек воды. У Т. плотность капелек должна быть достаточной для того, что бы уменьшить горизонтальную видимость максимум до 1000 метров (1000 метров и менее).

Если видимость более 1000 метров, но менее 10 км, то такой Т. называется дымкой.

Отметим что термины «туман» или «дымка» часто так же используют к облакам образованных дымом, мелкими частицами льда или какими либо другими твёрдыми частицами.

Как образуется туман

Механизм образования тумана схож с механизмом образования облаков. Про которые мы писали в статье ОБЛАКА — ЧТО ТАКОЕ ОБЛАКО, ВИДЫ ОБЛАКОВ И КАК ОНИ ОБРАЗУЮТСЯ → .

Если кратко то механизм таков. В момент когда относительная влажность достигает насыщения — точки росы, вокруг взвешенных в воздухе твёрдых частиц происходит процесс конденсации и в воздухе образуются мелкие частицы воды. Твердые взвешенные частицы, принимающие участие в данном процессе, называются ядрами конденсации.

Например, у так называемого морского тумана ядрами конденсации являются частицы соли.

Отметим, что на величину капелек Т. во многом влияет «чистота воздуха», а если быть более точными то от «загрязнения воздуха».

Относительная влажность воздуха может подниматься, и достигать точки росы, за счет таких факторов:

• охлаждение влажного воздуха через адиабатическое расширение;
• охлаждения воздуха через смешивание двух воздушных масс с разной температурой;
• прямое охлаждение воздуха.

Образовываться и исчезать Т. может очень быстро — внезапно.

Типы и виды тумана

Для лучшего понимания мы приведём линейную классификацию .

Адвективный туман

Адвективный туман образуется, когда сравнительно теплый и влажный воздух «течёт» над более холодной и влажной поверхностью — например над различными водоёмами, в том числе и над морями …

Важным фактором в образовании адвективных туманов является ветер. Он должен быть и не слабым, и не сильным — приблизительно около 5 м/с .

Высота адвективных туманов доходит до нескольких сот километров.

Радиационный туман (наземный туман)

Радиационный туман возникает в ясные безветренные ночи в результате охлаждения земли. Вся энергия солнца покидает землю. Температура понижается, достигается точка росы.

Нижняя граница радиационного тумана находится на малых высотах — несколько метров от земли. Верхняя граница, как правило, достигает высоты 100 / 200 метров.

Как правило, радиационный туман — «выгорает» на утреннем солнце.

Инверсионный туман

В процессе возникновения инверсионных туманов участвуют слоистые облака. Инверсионный Т. возникает когда увеличивается и опускается нижний слой выше упомянутых облаков.

Фронтальный туман

Фронтальный Т. возникает на границе атмосферных фронтов.

Ледяной туман

Ледяной туман образуется в результате охлаждения воздуха ниже 0 °C . П В промежутке от 0 °C до — 10 °C замерзает лишь часть капелек воды образующих Т. При -35 °C и ниже капелек воды в тумане уже не остаётся и он полностью состоит из кристаллов льда. Видимость при ледяном Т. в большинстве случаях хуже чем при обычном с той же концентрацией влаги.

Морской туман

Морской туман образуется в непосредственной близости от водоёмов с морской водой. Ядрами морского тумана являются частицы соли.

Восходящий туман

Восходящий туман возникает в результате адиабатического процесса, как правило в горных районах. Адиабатический процесс — это когда поднимающий вверх воздух охлаждается, а опускающиеся воздушные массы нагреваются. Поэтому если ветер перемещает к подножию горы влажный воздух, он поднимаясь вверх охлаждается и достигается точка росы. Поэтому мы часто видим туман на вершинах гор.

Долинный туман

Долинный туман — это туман, который образуется в долинах гор.

Туман и человек

Т. существенно влияет на некоторые аспекты жизни человека. Например для авиации Т. представляет одну из самых больших опасностей.

«Ловцы тумана» или вода из воздуха

Для многих регионов планеты добыча питьевой из воздуха, а точнее из Т., является вопросом жизни и смерти.

Получать воду из Т. люди научились давно. Однако поскольку во многих регионах существуют другие, гораздо более продуктивные источники пресной воды, этот способ сохранился лишь в отдельных наиболее засушливых частях планеты.

Одним из древних методов получения воды из Т. заключался в следующем. Люди ставили на ночь пустые глиняные горшки под деревья и кустарники. Вода из Т. собиралась на листьях и уже с них «скапывала» в горшки.

В настоящее время инженеры работают над разработками, позволяющими получать воду из ночных туманов гораздо более эффективно и в больших объёмах.

Тем не менее пока в большинстве случаях эти системы можно рассматривать лишь как кратковременные меры в экстренных ситуациях.

Ради справедливости отметим, что, например, в перуанской деревне Беллависта этот метод является основным. Благодаря нему люди обеспечены пресной водой в достаточных количествах чтобы удовлетворять свои потребности. Воды хватает для питья, бытовых нужд и полива садов и огородов.

Забавные факты

Гороховый суп

Существует специфический вид Т. который встречается только в регионах, добывающих уголь. Этот Т. называется — «гороховый суп». Это название Т. получил благодаря своему коричнево-жёлтому цвету. Такой цвет Т. приобретает поскольку его ядрами являются микроскопические частицы угля.

Самое туманное место в мире

Самым туманным местом в мире является Гранд-Бэнкс — место в Атлантическом океане возле острова Ньюфаундлент.

Выводы

Мы видим, что столь хорошо всем нам известное и простое, с первого взгляды, явление как Т. имеет разнообразные и сложные механизмы образования. Их надо знать и понимать дабы иметь возможность прогнозировать возможность его возникновения.

Источник

Агрегатные состояния воды в обычных условиях

Агрегатные состояния воды в природе — облака, дождь, снег, лед, град, роса, иней туман … мы знакомы с ними с раннего детства.

Агрегатные состояния воды в обычных условиях в природе

Агрегатные состояния воды ежедневно встречаются нам в окружающей нас природе. Они активно влияют на все аспекты жизнедеятельности человека.

В природе в естественных условиях вода может в изобилии существовать в 3-х основных агрегатных состояниях:

• Твердое состояние – лед, снег, град, иней … ;
• Жидкое – вода, дождь, туман, роса, радуга, облака …;
• Газообразное – пар …

К выше сказанному, важно уточнить, что туман и облака, на самом деле, не являются газообразным состоянием воды. Они являются результатом конденсации водяного пара, а не самим паром как таковым. Подробнее про Водяной пар читайте в статье ВОДЯНОЙ ПАР — ГАЗООБРАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ → .

Круговорот воды в природе

Уникальное свойство воды — возможность быть в природных условиях в трех разных базовых агрегатных состояниях, обеспечивает нашей планете жизненно важный процесс – гидрологический цикл или круговорот воды в природе. Если кратко круговорот воды состаит из таких процессов — осадков, испарения и конденсации. Круговорот воды в природе обеспечивает ее присутствие практически во всех уголках нашей планеты, а вода, как известно, источник жизни. Более подробно про него читайте в нашей статье КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ → .

Жидкое состояние воды в природе

Без воды в жидком состоянии большинство живых существ на нашей планете просто погибнет.

Химическая формула воды — H2O . Два атома водорода имеют положительный заряд, а один атом кислорода отрицательный. Связь между атомами «не сильная». Поэтому она легко разрывается, впрочем как и устанавливается.

Аккумулируется вода в жидком состоянии в хорошо всем нам известных формах — это океаны, моря, реки, озёра, пруды, ставки, каналы, атмосферных осадках …

Отметим интересный факт — вода в жидком состоянии при фиксированном объёме не имеет фиксированной формы.

Твердое состояние воды в природе

Вода из жидкого состояния переходит в твердое при температуре 0º C (плюс/минус в зависимости от давления). Процесс перехода воды из жидкого состояния в твердое имеет интересную аномалию. При понижении температуры молекулы воды, как и в других материях, сближаются друг с другом. Так происходит вплоть до температуры 4º C. При этой температуре у воды максимальная плотность. При дальнейшем понижении температуры плотность начинает уменьшаться. Благодаря именно этому удивительному свойству лёд плавает, а не тонет. Плотность льда составляет приблизительно 90% от плотности воды.

Вода в твердом состоянии имеет как фиксированный объём, так и фиксированную форму.

Газообразное состояние воды в природе

Из жидкого состояния в парообразное вода переходит при температуре 100º C (плюс/минус в зависимости от давления). Водяной пар не всегда можно увидеть, но его можно почувствовать. Количество пара в атмосфере определяется как влажность. При повышенной влажности можно сказать, что по ощущениям воздух становится «липким».

Агрегатные состояния воды — переходные процессы

Процессы перехода воды с одного агрегатного состояния в другое определяются следующим образом:

• Кипение и парообразование — переход воды из жидкого состояния в пар;
• Конденсация — процесс перехода пара в жидкое состояние воды;
• Кристаллизация — переход жидкости в лед;
• Плавление – переход льда в жидкость;
• Сублимация – переход льда прямо в парообразное состояние;
• Десублимация – переход пара сразу в лед, примером может служить иней.

Граничные точки перехода воды в состояния лед/вода и вода/пар определили соответственно как 0 и 100 градусов по Цельсию при условии атмосферного давления 760 мм рт. ст. или 101 325 Па. Всем с детства хорошо известна простая примета, температура за окном опустилась ниже нуля, ждите снега 🙂

Четвёртое или второе жидкое агрегатное состояние воды

Относительно недавно физики обнаружили новое состояние воды. Это состояние проявляется при температурах в промежутке от 40º до 60º C и проявляется в том, что жидкая вода непрерывно переключается между двумя состояниями, которые имеют разный набор физических свойств.

Данное качество жидкой воды обнаружила физик Лаура Маэстро из Оксфордского университета в Великобритании. Она вместе со своими коллегами провела исследования в ходе которых, при разных температурах измерялись такие физические параметры жидкой воды — показатель преломления, поверхностное натяжение, теплопроводность, диэлектрическая проницаемость … .

Дать объяснение этому феномену учёные пока не смогли. Возможно этот факт связан с другими аномальными свойствами воды, про которые мы подробно писали в нашей статье АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ, ИЛИ УДИВИТЕЛЬНОЕ РЯДОМ → .

Важно знать …

Необходимо отметить такой, важный для человека факт – при понижении атмосферного давления температура кипения падает. Это необходимо учитывать, например, в условиях высокогорья. Отметим также еще одно явление, которое полезно знать человеку в повседневной жизни — объем воды в твердом состоянии больше чем в жидком. Этот факт иллюстрирует общеизвестный пример – бутылка с водой оставленная на морозе будет разорвана, образовавшимся в ней льдом.

Очевидно, что в разных своих агрегатных состояниях Вода обладает разными базовыми физическими свойствами такими как – текучесть, твердость, летучесть.

Необходимо отметить, что пар определяет такой важный для человека и других живых организмов параметр как «влажность воздуха«. Влажность воздуха напрямую зависит от количества водяного пара в атмосфере, больше пара выше влажность. На земле существуют места как с очень высокой, так и с низкой влажностью атмосферы. Одним из самых влажных мест планеты считается индийский город Черрапунджи (Cherrapunji), а одним из самых сухих Сухие долины в Антарктике.

Выводы

Еще раз сделаем акцент на том, что во многом благодаря именно способности воды находиться в природных естественных условиях в трех разных агрегатных состояниях и существует жизнь на нашей планете.

Источник

Агрегатные состояния воды

В природе вода содержится в трех состояниях:

• твердое состояние (снег, град, лед);
• жидкое состояние (вода, туман, роса и дождь);
• газообразное состояние (пар).

С раннего детства, еще в школе изучают разные агрегатные состояния воды: туман, дождевые осадки, град, снег, лёд и тп. Существует три состояния воды, которые в школе изучают подробно. Они каждый день встречаются нам в жизни и влияют на жизнедеятельность. Агрегатные состояния – это состояние воды при определенном температурном режиме и давлении, которое характеризуется в пределе некоторого интервала.

К основным понятиям состояния воды следует внести уточнения, что состояние тумана и облачное состояние не относится к газообразованию. Они появляются при конденсации водяного пара. Это уникальное свойство воды которое может находиться в трех разных агрегатных состояниях. Три состояния воды жизненно важны для планеты, они образуют гидрологический цикл, обеспечивают процесс круговорота воды в природе. В школе показывают различные опыты по испарению и конденсации. В любом уголочке природы вода считается источником жизни. Есть и четвертое состояние, не менее важное – Дерягинская вода (Российский вариант), или как её принято называть в данный момент — Нанотрубочная вода (Американский вариант).

Твердое состояние воды

В твердом состоянии сохраняется форма и объем. При пониженной температуре вещество замерзает и превращается в твердое тело. Если высокое давление, то температура затвердевания требуется выше. Твердое тело бывает кристаллическим и аморфным. В кристалле положение атома строго упорядоченно. Формы кристаллов естественные и напоминают многогранник. В аморфном теле точки расположены хаотично и колеблются, в них сохраняется только ближний порядок.

Жидкое состояние воды

В жидком состоянии вода сохраняет свой объем, но ее форма не сохраняется. Под этим понимает, что жидкость занимает лишь часть объема, может протекать по всей поверхности. Изучая в школе вопросы жидкого состояния, следует понимать, что это промежуточное состояние между твердой средой и газовой средой. Жидкости делятся на чистые и состояния смеси. Некоторые смеси очень важны для жизни, например кровь или морская вода. Жидкости могут выполнять функцию растворителя.

Состояние газа

В газообразном состоянии форма и объем не сохраняются. По-другому газообразное состояние, изучение которого происходит еще в школе, называется водяным паром. Опыты показывают наглядно, что пар невидим, он растворим в воздухе, и показывает относительную влажность. Растворимость зависит от температуры и давления. Насыщенный пар и точка росы – это показатель предельной концентрации. Пар и туман это разные агрегатные состояния.

Четвертое агрегатное состояние — плазма

Изучение плазмы и современные опыты стали рассматриваться чуть в более позднем сроке. Плазмой называется полностью или частично ионизированный газ, она возникает в состоянии равновесия при высокой температуре. В условиях земли образуется газовый разряд. Свойства плазмы определяют его газообразное состояние, за исключением того, что огромную роль во всем этом играет электродинамика. Среди агрегатных состояний плазма самое распространенное во Вселенной. Изучение звезд и межпланетного пространства показало, что вещества находятся в состоянии плазмы.

Как меняются агрегатные состояния?

Изменение процесса перехода из одного состояния в другое:

— жидкость — пар (парообразование и кипение);

— пар — жидкость (конденсация);

— жидкость — лед (кристаллизация);

— лед – жидкость (плавление);

— лед – пар (сублимация);

— пар – лед, образование инея (десублимация).

Вода названа интересным природным земным минералом. Вопросы эти сложные и изучение требуется постоянное. Агрегатное состояние в школе подтверждают проведенные опыты и если возникают вопросы, то опыты наглядно дают разобраться в рассказанном на уроке материале. При испарении жидкость переходит в состояние газа, процесс способен начаться уже с нуля градусов. При повышении температуры увеличивается испарение. Интенсивность этого подтверждают опыты кипения при 100 градусах. Вопросы испарения находят ответ в испарении с поверхностей озер, рек и даже с суши. При охлаждении получается процесс обратного превращения, когда из газа образуется жидкость. Этот процесс называется конденсацией, когда из водяного пара, находящегося в воздухе образуются мелкие капельки облака.

Ярким примером является ртутный градусник, в котором ртуть представлена в жидком состоянии, при температуре -39 градусов ртуть становится твердым телом. Изменить состояние твердого тела можно, но это потребует дополнительных усилий, например при сгибании гвоздя. Зачастую школьники задают вопросы, о том, как же придают форму твердому телу. Этим занимаются на заводах и в специализированных цехах на специальном оборудовании. Абсолютно любое вещество может существовать в трех состояниях, в том числе и вода, это зависит от физических условий. При переходе воды из одного состояния в другое изменяется молекулярное расположение и движение, состав молекулы не меняется. Экспериментальные задания помогут понаблюдать за такими интересными состояниями.

Источник