Ледът е твърдо вещество, което е в агрегатно състояние, което има тенденция да има газообразна или течна форма при стайна температура. Свойствата на леда започват да се изучават преди стотици години. Преди около двеста години учените откриха, че водата не е просто съединение, а сложен химичен елемент, състоящ се от кислород и водород. След откриването, формулата на водата започна да изглежда като H2O.
Структурата на леда
H2O се състои от два водородни атома и един кислороден атом. В покой водородът се намира в върховете на кислородния атом. Кислородните и водородните йони трябва да заемат върховете на равнобедрен триъгълник: кислородът се намира в горната част на прав ъгъл. Тази структура на водата се нарича дипол.
Ледът е 11,2% водород, а останалото е кислород. Свойствата на леда зависят от неговата химическа структура. Понякога съдържа газообразни или механични образувания -примеси.
Ледът се среща в природата под формата на няколко кристални вида, които стабилно запазват структурата си при температури от нула и по-ниски, но при нула и повече започва да се топи.
Кристална структура
Свойствата на леда, снега и парата са напълно различни и зависят от структурата на кристалите. В твърдо състояние H2O е заобиколен от четири молекули, разположени в ъглите на тетраедъра. Тъй като координационният номер е нисък, ледът може да има ажурна структура. Това се отразява в свойствата на леда и неговата плътност.
Ледени форми
Ледът е едно от най-разпространените вещества в природата. На Земята има следните разновидности от него:
- река;
- езеро;
- морски;
- firny;
- ледниково черно;
- земя.
Има лед, който се образува директно чрез сублимация, т.е. от парното състояние. Този изглед придобива скелетна форма (наричаме ги снежинки) и агрегати от дендритен и скелетен растеж (скреж, скреж).
Една от най-често срещаните форми са сталактитите, т.е. ледените висулки. Те растат по целия свят: на повърхността на Земята, в пещерите. Този вид лед се образува от потока от водни капки при температурна разлика от около нула градуса през есенно-пролетния период.
Образуванията под формата на ледени ивици, които се появяват по ръбовете на резервоарите, на границата на водата и въздуха, както и по ръба на локви, се наричат ледени банки.
Ледът може да се образува в порести почви под формата на влакнестивена.
Ice properties
Вещество може да бъде в различни състояния. Въз основа на това възниква въпросът: какво свойство на леда се проявява в определено състояние?
Учените идентифицират физични и механични свойства. Всеки от тях има свои собствени характеристики.
Физически свойства
Физическите свойства на леда включват:
-
Плътност. Във физиката нехомогенната среда се представя чрез границата на съотношението на масата на веществото на самата среда към обема, в който е затворена. Плътността на водата, подобно на други вещества, е функция на температурата и налягането. Обикновено при изчисленията се използва постоянна плътност на водата, равна на 1000 kg/m3. По-точен индикатор за плътност се взема предвид само когато е необходимо да се направят много точно изчисленията поради важността на резултата от разликата в плътността.
При изчисляване на плътността на леда се взема предвид коя вода стана лед: както знаете, плътността на солената вода е по-висока от дестилираната вода.
-
Температура на водата. Обикновено кристализацията на водата се случва при температура от нула градуса. Процесите на замръзване протичат в скокове с отделяне на топлина. Обратният процес (топене) се получава, когато се абсорбира същото количество топлина, което е отделено, но без скокове, но постепенно.
В природата има условия, при които водата се преохлажда, но не замръзва. Някои реки остават течни дори при -2 градуса.
- Топлинен капацитет. Това е количеството топлина, което се абсорбира при нагряване на тялото за всекистепен. Има специфичен топлинен капацитет, който се характеризира с количеството топлина, необходимо за загряване на килограм дестилирана вода с един градус.
- Сгъваемост. Друго физическо свойство на снега и леда е свиваемостта, която влияе върху намаляването на обема под въздействието на повишено външно налягане. Реципрочната се нарича еластичност.
- Сила на лед.
- Цветът на леда. Това свойство зависи от поглъщането на светлината и разсейването на лъчите, както и от количеството примеси в замръзналата вода. Речен и езерен лед без чужди примеси се вижда в бледосиня светлина. Морският лед може да бъде напълно различен: син, зелен, син, бял, кафяв, има стоманен оттенък. Понякога можете да видите черен лед. Той придобива този цвят поради голямото количество минерали и различни органични примеси.
Механични свойства на леда
Механичните свойства на леда и водата се определят от устойчивостта на външната среда по отношение на единица площ. Механичните свойства зависят от структурата, солеността, температурата и порьозността.
Ледът е еластична, вискозна, пластична формация, но има условия, при които става твърда и много крехка.
Морският лед и сладката вода са различни: първата е много по-пластмасова и по-малко издръжлива.
Когато корабите преминават, трябва да се вземат предвид механичните свойства на леда. Също така е важно, когато използвате заледени пътища, кръстовища и други.
Има вода, сняг и ледподобни свойства, които определят характеристиките на дадено вещество. Но в същото време много други фактори влияят на тези показания: температура на околната среда, примеси в твърдото вещество, както и първоначалният състав на течността. Ледът е едно от най-интересните вещества на Земята.
