14:04 Дмитрий Махонин поручил к 2030 году создать в Прикамье инфраструктуру для отрасли кинопроизводства

13:13 В Чайковском округе вводится особый противопожарный режим

12:03 В Пермь приедет поезд Минобороны России «Сила в правде»1

11:00 В Чайковском выявили самых талантливых юных экскурсоводов

09:55 Чайковская команда «Ветераны спорта» стала лучшей в плавании1

09:20 Новый театр (учебный) приглашает на спектакль

16:30 В Чайковском округе стартовал сезон субботников5

15:22 Свалку в Фоках ликвидируют до конца года

14:16 В «Шкатулке композитора» объявлены претенденты на Оскар

13:18 Всей семьёй по закулисью!

12:19 Чайковский тренер отмечен Федерацией хоккея Пермского края

10:32 Две двойни родилось в Чайковском в апреле

Все новости

Опросы

•	Реклама на остановочных павильонах

•	Реклама на билбордах в Чайковском

•	Бессмертный полк Чайковского района

Основа жизни на Земле

Вода - исключительное природное соединение. Еще в IV веке до нашей эры греческий философ Фалес провозгласил воду началом всех вещей. В XVII веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс предложил принять температуру кипения воды и таяния льда, за опорные точки шкалы температур, а в 1783 г. французский естествоиспытатель Антуан Лавуазье вывел её формулу - Н2О.

Ср 25 апреля 2018, 12:35

Фото: psyezo.ru

Необыкновенность воды главным образом в наличии многих аномальных только ей присущих свойств. Почти все физико-химические свойства воды - исключение в природе, и только благодаря этим аномалиям воды возможна жизнь на нашей планете, по крайней мере, в той форме, в которой она существует.

Из школьного курса химии известно, что молекула воды H2O - состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Атомы водорода образуют с атомом кислорода угол примерно 105°, поэтому одна сторона молекулы имеет общий положительный заряд, а другая - отрицательный. Так как электрические заряды разделены, то молекула воды представляет собой электрический диполь (гантельки с противоположными зарядами). Благодаря электрическому дипольному моменту в жидкой воде каждая молекула может соединяться с другими молекулами воды, но не более чем в двух водородных связях, имеющих электростатическую природу. Вследствие этого в воде появляются молекулярные агрегаты в виде цепочек, колец и более сложных систем.

В постоянном объеме общее количество водородных связей зависит от термодинамических условий. Структурные особенности изменяются не только под действием температуры и давления, но и под влиянием растворенных солей и газов, электрического и магнитного полей и даже речи.

Многие все вещества в твердом состоянии имеют большую плотность, чем в жидком. А у воды наоборот: лед - плавает в воде. Жидкости, как правило, замерзают снизу вверх, вода же - сверху вниз. Это первое ее необычное свойство.

Если это было бы не так, то наши реки и озера промерзали бы до дна и никакая жизнь в них не могла бы существовать. Благодаря этому водоемы замерзают с поверхности и образовавшаяся ледяная корка защищает их от полного промерзания, а живые организмы - от гибели.

Вода обладает высокой энергоемкостью - удельная теплоемкость (4,19 кДж/ кг °С), температуры кипения (100 °С) и плавления воды (0 °С). Тепловая емкость воды, т.е. количество тепла, необходимое для увеличения температуры воды на один градус выше, чем у большинства других жидкостей. Теплоемкость воды превышает теплоемкость спирта в 8 раз, бензола в 10,7 раза и песка более чем в 20 раз. Поэтому вода медленно нагревается и медленно остывает. Нужны большие затраты энергии для превращения льда в жидкость и жидкой воды в пар. Эти свойства определяют роль воды как аккумулятора энергии и главного регулятора климата на Земле.

Отличительные тепловые свойства воды уникальны: все известные твердые вещества при охлаждении сокращаются в объеме. Это справедливо и для всех известных жидкостей: при понижении температуры уменьшается их объем. При уменьшении объема возрастает плотность, и более холодные части жидкости становятся тяжелее. Только в одном случае этот «закон» нарушается - когда мы имеем дело с водой. Подобно другим жидкостям, вода сокращается в объеме при охлаждении, но не ниже +4°С. При дальнейшем понижении температуры, в отличие от всех других известных жидкостей, она вдруг начинает расширяться и, когда она замерзает, т. е. оказывается в твердом состоянии, она расширяется еще больше. В результате «твердая вода» легче «жидкой воды».

По законам физики твердая вода, т.е. лед, должен быть тяжелее жидкой воды и тонуть, однако он плавает на поверхности воды. Когда лед тает и вода испаряется, тепло поглощается из окружающей среды. Когда этот процесс протекает в обратном направлении (т.е. вода замерзает или пар конденсируется), высвобождается тепло. Тепловая проводимость воды, т.е. способность передавать тепло, в четыре раза выше, чем у других жидкостей. Тепловая проводимость льда и снега, напротив, низка, благодаря чему грунт меньше охлаждается. Оказывается, роль каждого из этих аномалий огромна, поскольку жизнь вообще и наша жизнь в частности возможна в этом мире только потому, что эти свойства воды такие, какие они есть.

Очень важны для нас перечисленные свойства воды, а именно тепловая емкость. Эти свойства - ключ к пониманию того, почему мы потеем. В самом деле, что хорошего в потении? У всех млекопитающих температура тела приблизительно одинакова и находится в пределах 35 - 40С. У человека при нормальных условиях температура тела около 37С. Это оптимальная температура, которую нужно поддерживать на одном и том же уровне. Если температура тела падает, могут приостановиться многие жизненные процессы. Повышение температуры тела даже на несколько десятых долей градуса, когда мы болеем, может привести к разрушительным последствиям. При длительном повышении температуры свыше 40С наступает смерть. Другими словами, температура нашего тела имеет очень узкий диапазон, в рамках которого она может изменяться.

Нарушение зыбкого равновесия в ту или другую сторону чревато очень серьезными последствиями. Однако здесь и возникает проблема: наше тело находится в постоянном движении. Физическое движение любого рода требует энергии. Каким бы образом ни производилась энергия, попутно вырабатывается тепло. Вы можете испытать это на себе. Сделайте десятикилометровую пробежку на ярком солнце, вы почувствуете, как разогреется ваше тело. Но, если вы задумаетесь об этом, вы поймете, что ваше тело не разогрелось в той степени, в какой оно должно было разогреться. Единица теплоты - калория. Обычный человек, пробегая десять километров за один час, вырабатывает тысячу калорий. Это тепло нужно вывести из организма. Если бы этого не случилось, вы впали бы в кому, прежде, чем пробежали первый километр.

Вы избегаете этой опасности благодаря двум свойствам воды. Первое из них - это тепловая емкость. Оно состоит в том, что для повышения температуры воды требуется большое количество тепла. Вода составляет 70% нашего тела, но благодаря своей тепловой емкости она не нагревается быстро. Большая тепловая емкость воды не позволяет нашей температуре подниматься слишком высоко. Чтобы избежать перегрева, наше тело включает механизм потения. Когда мы потеем, вода, распространяясь по всей поверхности кожи, быстро испаряется. Но, поскольку удельная теплота испарения воды очень велика, это испарение требует большого количества тепла, которое отбирается у нашего тела, и, таким образом, оно не перегревается.

Ещё одна аномалия воды. Для испарения ее единичного объема, нагретого до 100°С требуется в 5,5 раз больше тепла, чем для нагрева её от 0° до 100°С. Не будь этой аномалии на Земле не могла бы зародиться и существовать жизнь. Поясним. Каждый день на Землю выпадает в виде дождя, снега, града огромное количество воды. Под действием солнечной радиации вода испаряется, пар поднимается в верхние слои атмосферы и, конденсируясь, превращается в мельчайшие капельки воды. Часть из этих капелек укрупняется и вновь возвращается на Землю в виде дождя, снега или града, а часть под действием солнечного тепла снова испаряется. На солнце превращается в энергию 250 миллионов тонн солнечного вещества, и это колоссальное количество энергии частично направляется в сторону Земли. Если бы Земля не была защищена от такого потока тепловой энергии, то все на её поверхности было бы испепелено. Так вот таким тепловым щитом и являются эти мелкие капельки воды. Из-за высокой теплоты парообразования воды, до поверхности Земли доходит только одна двух миллиардная часть той тепловой энергии, которая направляется солнцем в сторону Земли.

Среди необычных свойств воды трудно обойти вниманием еще одно - ее исключительно высокое поверхностное натяжение 0,073 Н/м (при 20 0С). Из всех жидкостей более высокое поверхностное натяжение имеет только ртуть. Оно проявляется в том, что вода постоянно стремится стянуть, сократить свою поверхность, хотя она всегда принимает форму емкости, в которой находится в данный момент. Вода лишь кажется бесформенной, растекаясь по любой поверхности. Сила поверхностного натяжения заставляет молекулы ее наружного слоя сцепляться, создавая упругую внешнюю пленку.

Благодаря пленке некоторые предметы, будучи тяжелее воды, не погружаются в воду (например, осторожно положенная плашмя стальная иголка). Многие насекомые (водомерки, ногохвостки и др.) не только передвигаются по поверхности воды, но взлетают с нее и садятся, как на твердую опору. Более того, живые существа приспособились использовать даже внутреннюю сторону водной поверхности. Личинки комаров повисают на ней с помощью не смачиваемых щетинок, а маленькие улитки - прудовики и катушки - ползают по ней в поисках добычи.

Поведение воды в капиллярах подчиняется и более сложным физическим закономерностям. Вода сама поднимается в деревьях до самой вершины, благодаря чему они живут.

«Вода - это самое драгоценное ископаемое. Вода - это не просто минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства. Вода - это действенный праздник культуры, это та живая кровь, которая создает жизнь там, где её не было», - говорил академик А.П. Карпинский.

Валериан Чупин

Источник информации: Чайковские.Новости