Неразгаданные тайны воды
Вода представляет собой вещество с простейшей химической формулой, она тщательно исследована и, казалось бы, не должна таить в себе никаких загадок. Активное изучение воды ведется со второй половины 19 столетия, однако многие ее свойства до сих пор не нашли объяснения. За все это время исследователи выявили множество феноменов, число которых не уступает официально доказанным фактам.
Стоит отметить, что удивительные свойства других жидких веществ достаточно просто объясняются физическими законами. Это еще больше увеличивает интерес ученых к воде и заставляет проводит все новые и новые опыты. Единственное вещество, которое составляет достойную конкуренцию по количеству аномальных свойств, — это гелий. Однако он является достаточно редким элементом. Гелий превращается в жидкость только при низких температурах и в основном встречается в газообразном виде. Вода же присутствует во всех точках земного шара. При этом ее можно без труда найти в любых трех состояниях.
Согласно общепринятому научному мнению жидкая вода имеет простейшую структуру, неспособную к изменениям. Если молекулы льда имеют форму тетраэдра, то после таяния они ее неизбежно утрачивают. Это объясняется тем, что вода в жидком виде не может удерживать устойчивых водородных связей. При этом ряд ученых имеют совершенно иную точку зрения. Они считают, что водородные атомы жидкой воды способны иметь прочную связь, но образуется она на очень краткий промежуток времени, который не в состоянии уловить даже инновационные приборы. В этот момент и проявляются феноменальные свойства, которые не находят объяснений с позиций современной физики. Существуют мнения, что вода может заряжаться энергетикой окружающего пространства, запоминать информацию, менять свою структуру под различными воздействиями, увеличивать биологическую активность после разморозки. Также замечено и множество других невероятных свойств, которые только предстоит доказать ученым.
Наибольшее удивление вызывают 5 аномальных особенностей воды:
Горячая вода замерзает быстрее холодной.
Это необычное свойство было замечено еще в древние времена. Его упоминали Аристотель, Р. Декарт и Ф. Бэкон. Официально оно было открыто только в 1963 г. школьником из Танзании Э. Б. Мпемба. Он заметил эту странную особенность у молока во время практики по поварскому делу. Затем Мпемба провел опыты с водой и сообщил о феномене университетскому профессору по физике, который читал лекции в его школе. В дальнейшем они вместе организовали ряд исследований, но разгадку так и не нашли. Это свойство по сей день не имеет общепризнанного объяснения. В честь своего открывателя оно называется «эффект Мпемба».
Вода иногда не замерзает при минусовой температуре.
Всем известно, что при 0°С вода превращается в лед. Однако в некоторых случаях она остается в жидком виде даже при значительных минусовых температурах. Такой эффект наблюдается только в том случае, если в ее составе полностью отсутствуют посторонние примеси. Незамерзающая вода получила название сверхохлажденной. При появлении мельчайшего инородного включения начинается кристаллизация, и жидкость моментально переходит в твердое состояние.
«Стеклянная» вода
В школьном курсе физики рассказывается о том, что вода может находится в трех состояниях. На самом деле их гораздо больше. Вода имеет по меньшей мере 5 видов жидких и 14 твердых состояний. Наиболее необычные из них она принимает при низких температурах. При -120°C вода представляет собой тягучее вещество с высокой степенью вязкости, при -135°C ее структура практически полностью повторяет стекло, она теряет все кристаллические включения.
Память воды
В 2002 г. международная научная группа, возглавляемая профессором М. Эннис из Белфаста, сообщила о том, что вода способна «запоминать» информацию. Другие лаборатории не подтвердили открытие. Тем не менее, исследователи не прекращают поиск доказательств в пользу этого феномена.
Несмотря на то что открытие памяти у воды не получило научного подтверждения, оно легло в основу гомеопатии – неофициального медицинского направления. Его последователи утверждают, что препараты не утрачивают своих свойств даже при растворении в значительном количестве воды. Она сохраняет информацию о целебных веществах и оказывает на организм человека необходимый эффект.
Квантовое число воды
В 1995 г. ученые обнаружили еще одно удивительное свойство воды. Оказывается, что ее формула подвержена трансформациям. Из H2O она переходит в H1,5O, а затем возвращается в первоначальное состояние. Процесс происходит в течение 10-18 секунд – за этот период свет проходит расстояние, соответствующее размеру водной молекулы. Это доказывает опыт по рассеиванию нейтронов. Когда они направлены на молекулы воды, то «улавливают» на четверть меньше водородных протонов. Феномен трансформации был назван квантовым.
Поверхностное натяжение воды
Феномен натяжения заключается в том, что вода всегда стремится минимизировать площадь своей поверхности. При отсутствии этого свойства она бы моментально улетучивалась. Поверхностное натяжение при 20°C составляет 0,073 Н/м2. Аналогичное его значение имеет только ртуть – жидкий металл с уникальными химическими характеристиками.
Водные молекулы имеют настолько тесную взаимосвязь, что образуют упругую поверхность, напоминающую пленку. Если аккуратно положить на нее швейную иглу, то она не утонет до тех пор, пока не будет нарушено спокойствие воды. Большое поверхностное натяжение делает возможным множество удивительных природных явлений. Маленькие улитки и комариные личинки прикрепляются к водной глади и охотятся на свою добычу, а водомерки скользят по ее поверхности как на коньках. Определенные виды насекомых способны садится на воду и взлетать с нее также как и с земли. Кроме того, феномен натяжения объясняет возможность смачивания предметов. Молекулы воды «прилипают» к поверхностям, с которыми они соприкасаются, и делают их влажными.
Источник
Может ли вода оставаться жидкой при температуре ниже нуля?
Да, может. Температура замерзания воды падает ниже нуля градусов по Цельсию, если вы оказываете на неё давление. И не только.
Это может произойти несколькими способами. Рассмотрим их далее.
Давление
Прежде всего, фаза материала (будь то газ, жидкость или твёрдое вещество) сильно зависит как от его температуры, так и от давления.
Для большинства жидкостей давление поднимает температуру, при которой жидкость замерзает. Твёрдое тело образуется, когда свободные молекулы жидкости становятся достаточно медленными и достаточно близко располагаются друг к другу, чтобы сформировать стабильные связи, которые закрепляют их на месте. Когда мы оказываем давление на жидкость, мы заставляем молекулы сближаться. Поэтому они могут образовывать стабильные облигации и стать твёрдыми при более высокой температуре, чем температура замерзания при стандартном давлении.
Однако вода несколько уникальна.
Молекулы воды распространяются, когда они связываются в твёрдую кристаллическую структуру. Это действие делает лёд менее плотным, чем жидкостная вода, поэтому лёд плавает, а не тонет. Это действие молекул воды при замерзании также означает, что давление воды понижает температуру замерзания. Если вы примените достаточное давление (что затрудняет распространение молекул воды в твёрдую структуру), вы можете получить жидкую воду на несколько градусов ниже нуля градусов по Цельсию.
Добавки
Даже без давления вы можете получить жидкую воду при минусовой температуре, используя добавки. Такие добавки, как соль, могут помешать сформировать твёрдое тело и понизить температуру замерзания воды.
Соль состоит из сильных ионов натрия и хлора. Растворённые в воде, молекулы воды присоединяются к ионам соли, и поэтому не замерзают как охотно. По мере того, как вы добавляете больше соли в воду, точка замерзания продолжает падать, пока вода не достигнет насыщения и не сможет удерживать соль.
Если добавить достаточное количество соли, температура замерзания воды может упасть до -21 градуса Цельсия.
Этот факт означает, что вода при температуре -21 градус Цельсии может всё ещё быть жидкой (с достаточным количеством соли).
Это мощное свойство соли можно также использовать для того, чтобы дать льду превратиться обратно в воду. Посыпание солью ледяных тротуаров снижает температуру замерзания льда ниже температуры окружающей среды, и лёд тает.
Но посыпать солью обледеневшие дорожки не поможет, если температура окружающей среды ниже -21 градуса по Цельсию.
Воздействие соли на точку замерзания воды также оказывает глубокое воздействие на океаны Земли.
Другие методы. Переохлаждённая вода
Даже если вы не применяете давление и ничего не добавляете в воду, вы всё равно можете иметь жидкую воду при температуре ниже нуля градусов по Цельсию.
Для того, чтобы вода замёрзла до льда, ей нужно замёрзнуть, чтобы начать процесс. Эти отправные точки называются «центрами нуклеации». В большинстве случаев немного пыли, примесей или даже небольшие колебания в воде обеспечивают центры зарождения для замерзания воды. Но если ваша вода очень чистая и неподвижная, молекулам воды не на что кристаллизоваться. В результате вы можете охладить очень чистую воду ниже нуля градусов по Цельсию без замерзания.
Вода в таком состоянии называется «переохлаждённой».
Чистую воду можно переохладить до около -40 градус Цельсия.
Переохлаждённая вода удерживается от замерзания только отсутствием центров зарождения. Поэтому, как только появятся центры нуклеации (что может произойти от простой вибрации), супер-охлаждённая вода быстро замерзает.
Ледяной дождь — это естественный пример переохлаждённой жидкой воды. Как только дождь попадает на объект на поверхности Земли, объект обеспечивает центры нуклеации, и дождь замерзает до льда.
Какой обьект обеспечивает какие центры нуклеации? Что спрятано за этими терминами? — незнание!
Источник
Почему вода не замерзает под слоем льда?
Вода — самое таинственное и при этом самое важное для поддержания жизни на планете вещество. У нее нет ни запаха, ни цвета, однако существование какой-либо жизни в том виде, в котором мы ее знаем, без воды попросту бы свелось к нулю. Одним из уникальных качеств воды является ее способность сохранять подводную жизнь благодаря интересной природной аномалии, при которой лед покрывает собой массы воды, не давая ей полностью замерзнуть. Согласно обычным физическим законам, все должно происходить в точности до наоборот и вещество, находящееся долгое время в твердой форме, должно быть на дне, а не на поверхности. Так почему же вода нарушает основные законы физики?
Возможно, жизнь на планете появилась благодаря природной аномалии
Почему лед не тонет?
Считается, что уникальная способность льда не уходить под воду обусловлена появлением в нем особенной кристаллической решетки, которая часто обогащена мельчайшими пузырьками воздуха. Ледяной покров, постепенно расползаясь от берегов водоема к самому его центру, надежно защищает всех обитателей от сильных морозов, сохраняя положительную температуру под ледяным куполом.
Теоретически, любой, даже самый большой водоем, может промерзнуть до самого дня при соблюдении определенных природных и температурных условий. В обычное же время даже небольшой пруд с максимальной глубиной около трех метров не способен промерзнуть до самого дна по причине, что при достижении водой критической отметки в +4 градуса по Цельсию, в пруде/озере/реке и других аналогичных водоемах начинается интенсивный процесс перемещения слоев разной температуры. Наиболее холодные водные слои постепенно поднимаются вверх, в то время как теплые начинают опускаться вниз. С понижением средней температуры, на поверхности водоема постепенно образуется лед, который останавливает процесс перемещения слоев воды разной температуры и не дает подледному миру полностью замерзнуть.
Могут ли живые организмы выжить во льду?
Несмотря на то, что для человеческого организма долгое нахождение в условиях низких температур чревато гибелью, для некоторых амфибий не страшны даже очень длительные морозы. Так, лягушки и тритоны обладают уникальной способностью вмерзать прямо во лед без каких-либо последствий для своего здоровья. Обычные прудовые лягушки в холодное время года впадают в анабиоз и самостоятельно размораживаются только с первыми лучами теплого солнца. Такую природную сверхспособность амфибии получили в результате длительной эволюции, которая подарила их организмам особый природный антифриз. Наличие антифриза в теле лягушки позволяет предотвратить образование мельчайших кристалликов льда, которые и являются основной причиной гибели живых клеток.
Некоторые лягушки могут зимовать прямо во льду
Может ли замерзнуть океан?
Как уже говорилось выше, при соблюдении современных климатических условий, даже самый неглубокий пруд не способен полностью промерзнуть. Однако давайте попробуем себе представить, что в результате некоего природного катаклизма на Земле промерзли до дна все океаны. Может ли такое произойти в действительности?
Брайникл или подводная “сосулька смерти” способна моментально уничтожить все живое в ее окрестности
Известно, что температура замерзания соленой воды зависит от уровня ее солености. Так, при среднем количестве содержания морской соли в воде, обычной температурой, при которой океан начинает покрываться тонкой коркой льда, становятся примерно -2…-4 градуса по Цельсию. Несмотря на то, что наша планета в разные эпохи переживала множество больших и малых ледниковых периодов, океаны нашей планеты никогда не промерзали до самого дна. Теплые океанические течения даже в самые холодные годы Земли помогали поддерживать морскую воду в жидком состоянии. Иными словами, возможность того, что однажды океаны планеты полностью замерзнут, сводится к абсолютному нулю.
Кстати говоря, знаете ли вы, что на Плутоне имеется свой подледный океан жидкой воды? Если уж такой далекий объект смог сохранить свои водные ресурсы в жидком состоянии, то нашей планете в этом плане не о чем переживать. В любом случае, давайте попробуем пофантазировать в нашем Telegram-чате, что могло бы произойти с человечеством в случае, если бы океаны нашей планеты каким-то образом все же полностью замерзли.
Источник
