Zakaj led ne potopi v vodo: odgovori

V polarnih ledenih blokih in ledenih gorah, pa tudi v pijačah, ledu nikoli ne potone dno. Lahko sklepamo, da se led ne potopi v vodo. Zakaj? Če razmišljate o tem, se lahko to vprašanje zdi malo čudno, ker je led trdno in - intuitivno - mora biti težji od tekočine. Čeprav ta izjava velja za večino snovi, je voda izjema od pravila. Voda in led se odlikujejo z vodikovimi vezmi, ki v trdnem stanju olajšajo led kot pa v tekočem stanju.

Znanstveno vprašanje: zakaj led v vodi ne potopi

Predstavljajte si, da smo v lekciji "Svet okoli" v 3. razredu. "Zakaj se led ne potopi v vodo?" - učitelj vpraša otroke. In otroci, ki nimajo globokega znanja iz fizike, začnejo trditi. "Mogoče je to čarobno?" - pravi eden od otrok.

Pravzaprav je led zelo nenavaden. Praktično ni drugih naravnih snovi, ki bi v trdnem stanju lahko plavale na površini tekočine. To je ena od lastnosti, ki naredi vodo tako nenavadno snov in, če jo priznavamo, spremeni načine evolucije planetov.

Obstaja nekaj planetov, ki vsebujejo ogromno količino tekočih ogljikovodikov, kot je amoniak, vendar pa je ta, ko je zmrznjen, ta potopi na dno. Razlog, zakaj se led ne potopi v vodo, je, da ko voda zamrzne, se voda razširi, hkrati pa se njegova gostota zmanjša. Zanimivo je, da lahko širjenje ledu prelomi kamenje - zato je nenavaden proces oplaščenja vode.

Znanstveno govori, da se v procesu zamrzovanja vzpostavijo hitri cikli vremenskih vplivov in nekatere kemikalije, ki se sproščajo na površju, lahko raztopijo minerale. Na splošno so z zamrzovanjem vode povezani s takimi postopki in možnostmi, ki jih fizikalne lastnosti drugih tekočin ne prevzemajo.

Gostota ledu in vode

Tako odgovor na vprašanje, zakaj se led ne potopi v vodo, ampak plava na površini, je, da ima manjšo gostoto kot tekočina - to je prvi odgovor. Za boljše razumevanje morate vedeti, zakaj ima led z nizko gostoto, zakaj stvari najprej plavajo, kako gostota vodi v plavanje.

Spomnimo se grškega genija Arhimeda, ki je ugotovil, da se po potopitvi določenega predmeta v vodo poveča količina vode za število, ki je enako volumnu potopljenega predmeta. Z drugimi besedami, če postavite globoko posodo na površino vode in nato v njej postavite težek predmet, se bo količina vode, ki jo bomo vlili v posodo, natančno enaka prostornini predmeta. Ni važno, ali je predmet potopljen v celoti ali delno.

Lastnosti vode

Voda je neverjetna snov, ki v bistvu neguje življenje na zemlji, ker jo potrebuje vsak živi organizem. Ena najpomembnejših lastnosti vode je, da ima največjo gostoto pri 4 ° C. Tako je vroča voda ali led manj gosta kot hladna voda. Manj gosta snovi plavajo na zgornjih gostih snovi.

Na primer, med pripravo solate lahko vidite, da je olje na površini kisa - to se lahko razloži z dejstvom, da ima manjšo gostoto. Isto pravilo velja tudi za pojasnitev, zakaj se led ne potopi v vodo, temveč se utaplja v bencinu in kerozinu. Le ti dve snovi imajo manjšo gostoto kot led. Torej, če vodite napihljivo žogo v bazen, bo plavajoče na površini, če vržete kamen v vodo - se bo potopilo na dno.

Kakšne spremembe se pojavijo pri vodi med zamrzovanjem

Razlog, zakaj se led ne potopi v vodo, je povezan z vodikovimi vezmi, ki se spreminjajo, ko voda zamrzne. Kot je znano, voda sestoji iz enega atoma kisika in dveh atomov vodika. Pripirajo jih kovalentne vezi, ki so neverjetno močne. Vendar pa je druga vrsta vezi, ki se tvori med različnimi molekulami, imenovano vodikova vez, šibkejša. Ti odnosi so nastali, ker pozitivno nabite atome vodika pritegnejo negativno nabiti atomi kisika sosednjih molekul vode.

Ko je voda topla, so molekule zelo aktivne, premikajo se, hitro oblikujejo in razgrajujejo vezi z drugimi molekulami vode. Imajo energijo, da se približata in hitro premikata. Torej, zakaj se led ne potopi v vodo? Kemija skriva odgovor.

Fizikalno kemijo ledu

Ker temperatura vode pade pod 4 ° C, se kinetična energija tekočine zmanjša, zato se molekule ne premikajo več. Nimajo energije, da se premikajo in so tako lahki, kot so pri visoki temperaturi, zlom in oblikovanje vezi. Namesto tega tvorijo več vodikovih vezi z drugimi molekulami vode s tvorbo heksagonalnih mrežastih struktur.

Te strukture tvorijo za podporo negativno obremenjenih molekul kisika drug od drugega. Sredi šesterokotnikov, nastalih kot posledica aktivnosti molekul, je veliko praznino.

Ledeni koriti v vodi - vzroki

Led je dejansko 9% manj gosta kot tekoča voda. Zato led prevladuje več prostora kot voda. Praktično je smiselno, ker se led širi. Zato ni priporočljivo zamrzniti steklenico vode - zamrznjena voda lahko povzroči velike razpoke tudi v betonu. Če imate litrsko steklenico ledu in litrsko steklenico vode, bo steklenica ledene vode lažja. Molekule so v tej točki še bolj razdrobljene, kot kadar je snov v tekočem stanju. Zato se led ne potopi v vodo.

Ko se led zliva, se stabilna kristalna struktura zruši in postane gostejša. Ko se voda segreje do 4 ° C, postane energija, molekule pa se premikajo hitreje in naprej. Zato topla voda zavzame več prostora kot mrzla voda in plava nad hladno vodo - ima manj gostote. Ne pozabite, ko ste na jezeru, je pri kopanju zgornji sloj vode vedno prijeten in tople, vendar ko globlje spustite noge, občutite mraz spodnjega sloja.

Pomembnost procesa zamrzovanja vode pri delovanju planeta

Kljub temu, da "Zakaj led plava na vodi" 3. razreda, je to vprašanje pomembno, da razumemo, zakaj se ta proces in kaj je pomembno za naš planet. Torej, vzgon ledu ima pomembne posledice za življenje na Zemlji. V hladnem prostoru pozimi zamrznejo jezera - to omogoča, da ribe in druge vodne živali preživijo pod ledeno odejo. Če je dno zamrznjeno, je verjetnost velika, da bi se lahko celotno jezero zamrznilo.

V takih razmerah ne bi preživel nobenega posameznega organizma.

Če bi gostota ledu bila višja od gostote vode, bi se v oceanih znižal led in ledene kapice, ki bi bile nato na dnu, nikomur ne bi dovolile živeti tam. Na dnu oceana bi bilo polno ledu - in v kaj bi to postalo vse? Med drugim je pomemben polarni led, ker odraža svetlobo in ščiti planet Zemlje pred pretiranim pregrevanjem.