Четыре состояния воды (часть-2)

Лёд

Лёд — вода в твёрдом агрегатном состоянии, минерал. Лёд — это твёрдое состояние такого вещества, которое может находиться в жидком или газообразном состоянии.

1000307

Например, сухой лёд. В природных условиях Земли во льду каждая молекула Н2O окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от неё, равных 2,76 A и размещенных в вершинах правильного тетраэдра. Ажурная структура такого льда приводит к тому, что его плотность, равная 916,7 кг/м? при 0°C, ниже плотности воды (999,8 кг/м?) при той же температуре. Поэтому вода, превращаясь в лёд, увеличивает свой объём примерно на 9 %. Кроме того, лёд, будучи легче жидкой воды, образуется на поверхности водоёмов, что препятствует дальнейшему замерзанию воды.

Высокая удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж/кг, (для сравнения — удельная теплоты плавления железа равна 270 кДж/кг), служит важным фактором в обороте тепла на Земле. Так, чтобы растопить 1 кг льда или снега, нужно столько же тепла, чтобы нагреть литр воды до 80°C

Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), а также в виде снега, инея и т. д. Под действием собственного веса лёд приобретает пластические свойства и текучесть.

Природный лёд обычно значительно чище, чем вода, так как при кристаллизации воды в первую очередь в решётку встают молекулы воды. Лёд может содержать механические примеси — твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа. Наличием кристалликов соли и капелек рассола объясняется солоноватость морского льда.

Искусственный лёд получается охлаждением, происходящим при растворении некоторых солей в воде или кислотах или охлаждением при испарении жидкостей в разрежённом пространстве. Общие запасы льда на Земле около 30 млн км?. Основные запасы льда на Земле сосредоточены в полярных шапках (главным образом, в Антарктиде, где толщина слоя льда достигает 4 км).

Вода в мировом океане солёная и это препятствует образованию льда, поэтому лёд образуется только в полярных и субполярных широтах, где зима долгая и очень холодная. Замерзают некоторые неглубокие моря, расположенные в умеренном поясе. Различают однолетние и многолетние льды. Морской лёд может быть неподвижным, если связан с сушей, или плавучим, то есть дрейфующим. В океане встречаются льды, отколовшиеся от ледников суши и спустившиеся в океан, — айсберги.

Пар

Пар — газообразное состояние воды в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами воды. Процесс возникновения пара из жидкой (твёрдой) фазы — называется «парообразованием». Обратный процесс называется конденсация. При низких давлениях и высоких температурах свойства пара приближаются к свойствам идеального газа. В разговорной речи под словом пар почти всегда понимают водяной пар. Пары прочих веществ оговариваются в явном виде.

Различают следующие виды состояний пара:

- Ненасыщенный водяной пар — пар, не достигший динамического равновесия с водой. При данной температуре давление ненасыщенного пара всегда меньше давления насыщенного пара. При наличии над поверхностью жидкости ненасыщенного пара, процесс парообразования преобладает над процессом конденсации, и потому жидкости в сосуде с течением времени становится все меньше и меньше.

- Насыщенный пар — пар, находящийся в термодинамическом равновесии с водой или льдом. Давление насыщенного пара обычно сильно зависит от температуры. При равенстве внешнего давления давлению насыщенного пара происходит кипение воды. При температуре кипения парообразование начинается во всей массе воды и при достаточном притоке тепла извне к воде продолжается до тех пор, пока вся вода не перейдет в пар. Увеличивая внешнее давление, можно повышать температуру кипения, но лишь до определённого предела — критической температуры, выше которой вода при всяком давлении может существовать лишь в газообразном виде. По мере увеличения количества выделившегося пара будет расти и производимое им давление, а следовательно, и его упругость, но лишь до известного предела, после которого дальнейшее выделение пара прекращается (но не парообразование).

Пар в промышленности является теплоносителем, рабочим телом в паровых машинах и турбинах. Используется в качестве огнетушащего вещества в системах паротушения. В кулинарии применяется для приготовления блюд «на пару?», например — паровой рыбы.