Агрегатні стани води в природі – хмари, дощ, сніг, лід, град, роса, іній, туман… ми знайомі з ними з раннього дитинства.
Агрегатні стани води у звичайних умовах у природі
Агрегатні стани води щодня зустрічаються нам у навколишній природі. Вони активно впливають на всі аспекти життєдіяльності людини.
В природі у звичайних умовах вода, як правило, трапляється нам у 3-х агрегатних станах – це твердий стан (лід, сніг, град, іній…); рідкий (вода, дощ, туман, роса, веселка, хмари…); газоподібний (пара…).
До вище сказаного, важливо уточнити, що туман і хмари, насправді, не є газоподібним станом води. Вони є результатом конденсації водяної пари, а не самою парою як такою. Детальніше про Водяну пару читайте в статті ВОДЯНА ПАРА – ГАЗОПОДІБНИЙ СТАН ВОДИ → .
Колообіг води в природі
Унікальна властивість води – можливість бути в природних умовах у трьох різних базових агрегатних станах, забезпечує нашій планеті життєво важливий процес – гідрологічний цикл або кругообіг води в природі. Якщо коротко, кругообіг води складається з таких процесів – опадів, випаровування і конденсації. Кругообіг води в природі забезпечує її присутність практично у всіх куточках нашої планети, а вода, як відомо, джерело життя. Більш докладно про нього читайте в нашій статті КОЛООБІГ ВОДИ В ПРИРОДІ → .
Рідкий стан води в природі
Без води в рідкому стані більшість живих істот на нашій планеті просто загине.
Хімічна формула води – H2O . Два атоми водню мають позитивний заряд, а один атом кисню негативний. Зв’язок між атомами “не сильний”. Тому він легко розривається, втім як і встановлюється.
Акумулюється вода в рідкому стані в добре всім нам відомих формах – це океани, моря, річки, озера, ставки, ставки, канали, атмосферні опади…
Зазначимо цікавий факт – вода в рідкому стані за фіксованого об’єму не має фіксованої форми.
Твердий стан води в природі
Вода з рідкого стану переходить у твердий за температури 0º C (плюс/мінус залежно від тиску). Процес переходу води з рідкого стану в твердий має цікаву аномалію. При зниженні температури молекули води, як і в інших матеріях, зближуються одна з одною. Так відбувається аж до температури 4º C. За цієї температури у води максимальна густина. При подальшому зниженні температури густина починає зменшуватися. Завдяки саме цій дивовижній властивості лід плаває, а не тоне. Щільність льоду становить приблизно 90% від щільності води.
Вода у твердому стані має як фіксований об’єм, так і фіксовану форму.
Газоподібний стан води в природі
З рідкого стану в пароподібний вода переходить за температури 100º C (плюс/мінус залежно від тиску). Водяну пару не завжди можна побачити, але її можна відчути. Кількість пари в атмосфері визначається як вологість. За підвищеної вологості можна сказати, що за відчуттями повітря стає “липким”.
Агрегатні стани води – перехідні процеси
Процеси переходу води з одного агрегатного стану в інший визначаються таким чином…
Кипіння і пароутворення – перехід води з рідкого стану в пару.
Конденсація – процес переходу пари в рідкий стан води.
Кристалізація – перехід рідини в лід.
Плавлення – перехід льоду в рідину.
Сублімація – перехід льоду прямо в пароподібний стан.
Десублімація – перехід пари відразу в лід, прикладом може слугувати іній.
Точки переходу води в стани лід/вода і вода/пара визначили відповідно як 0 і 100 градусів за Цельсієм за умови атмосферного тиску 760 мм рт. ст. або 101 325 Па. Усім з дитинства добре відома проста прикмета, температура за вікном опустилася нижче нуля, чекайте снігу :)
Четвертий або другий рідкий агрегатний стан води
Відносно недавно фізики виявили новий стан води. Цей стан проявляється за температур у проміжку від 40º до 60º C і проявляється в тому, що рідка вода безперервно перемикається між двома станами, які мають різний набір фізичних властивостей.
Цю якість рідкої води виявила фізик Лаура Маестро з Оксфордського університету у Великій Британії. Вона разом зі своїми колегами провела дослідження, під час яких, за різних температур вимірювалися такі фізичні параметри рідкої води, як показник заломлення, поверхневий натяг, теплопровідність, діелектрична проникність … .
Дати чітке пояснення цьому феномену вчені поки що не змогли. Можливо, цей факт пов’язаний з іншими аномальними властивостями води, про які ми докладно писали в нашій статті АНОМАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ → .
Важливо знати…
Необхідно відзначити такий, важливий для людини факт – при зниженні атмосферного тиску температура кипіння падає. Це необхідно враховувати, наприклад, в умовах високогір’я. Зазначимо також ще одне явище, яке корисно знати людині в повсякденному житті – об’єм води в твердому стані більший, ніж у рідкому. Цей факт ілюструє загальновідомий приклад – пляшка з водою, залишена на морозі, буде розірвана льодом, що утворився в ній.
Очевидно, що в різних своїх агрегатних станах Вода володіє різними базовими фізичними властивостями, як-от плинність, твердість, летючість.
Необхідно зазначити, що пар визначає такий важливий для людини та інших живих організмів параметр як “вологість повітря”. Вологість повітря безпосередньо залежить від кількості водяної пари в атмосфері, більше пари – вища вологість. На землі існують місця як з дуже високою, так і з низькою вологістю атмосфери. Одним із найвологіших місць планети вважається індійське місто Черрапунджі (Cherrapunji), а одним із найсухіших Сухі долини в Антарктиці.
Висновок
Ще раз зробимо акцент на тому, що багато в чому завдяки саме здатності води перебувати в природних природних умовах у трьох різних агрегатних станах і існує життя на нашій планеті.
Рекомендуємо до вивчення за цією темою
- Виробництво прісної води.
- ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ → .
- Використання та застосування води людиною в промисловості.
- Використання та застосування води людиною в домашньому господарстві.
- Будова молекули води.
- КОЛООБІГ ВОДИ→ .
Джерела
http://www.inderscienceonline.com/doi/pdf/10.1504/IJNT.2016.079670
