Парадокс води
Одне з небагатьох винятків із прямого зв’язку між температурою та об'ємом води. Коли охолоджується тепла вода, її об'єм зменшується, як очікувалося. Це зниження триває до тих пір, поки його температура не впаде приблизно до 39.2F (4C). Температура води досягає своєї максимальної густини і, отже, невеликий об'єм. Коли вода продовжує охолоджувати нижче 39.2 F (4C), вона починає розширюватися. Це розширення триває до тих пір, поки температура продовжує падати відносно його потрійної точки (32F, 0C). При температурі штампу потрійної точки рідка вода починає змінюватися в твердій фазі, продовжуючи розширюватися. При її зміні у фазі завершення 1.0 ft3 (0.0283 m3) вода замерзає для льоду 1.085 ft3 (0.0307 m3). Це збільшення обсягу робить чимало сили, яка може лопнути труби та інші контейнери, а також розтрощити посудини, причали та інші споруди, плаваючи у воді.
Незважаючи на те, що розширення води суперечить температурі та об'єму взаємозв'язку, як описано вище, це не так. Середня відстань між охолодженням молекул продовжує зменшуватися в міру зниження температури, оскільки їх кінетична енергія також зменшується, як і передбачалося.
Але фізичні, замість теплового розширення та розпаду молекул води розташовані в кристалічній структурі. Оскільки атоми водню та кисню утворюють зв’язки, вони з'єднуються так, щоб залишати в один бік молекули води дещо вищий позитивний заряд, ніж інший бік. Ця дія призводить до того, що молекули діють як зубчасті магніти, з одного боку, електростатично негативні, а з іншого електростатично позитивні. Коли вода знаходиться в рідкому стані, ці електростатичні полюси притягують комплементарний заряд сусідніх молекул, внаслідок чого рідина трохи скорочується. Коли рідина починає змінюватися до твердого стану, її молекули змінюються самі, утворюючи нижчу ентропічну кристалічну структуру. Це жорстка структура перекриває електростатичний потяг між молекулами штампу, оскільки він фіксує їх на місці. Оскільки просторова відстань між молекулами в структурі решітки трохи більше, ніж відстань відмирання між молекулами штампу, коли вони електростатично притягуються одна до одної, кількість води збільшується в міру зміни статусу твердого тіла. Якщо це не конструктивна особливість, об’єм води більший за масу льоду, аналогічну іншим речовинам.
..
|
Промисловий