Физико-химические свойства воды
Химическое соединение кислорода и водорода образует важнейшее, самое распространенное и самое необыкновенное вещество планеты – обычную воду.
В химически чистой воде водорода содержится 11,19% и кислорода 88,81%.
На Земле вода может находиться в 3-х агрегатных состояниях:
- твердом,
- жидком,
- газообразном.
При температуре 100 градусов вода состоит из простых молекул, которые называются гидролями ($H_2O$).
Жидкая фаза воды представляет собой смесь гидролей ($H_2O$) двойных молекул – дигидролей ($H_2O$)2 и тройных молекул – тригидролей ($H_2O$)3.
Тригидроли являются преобладающими в воде твердой фазы (лед).
Из одного состояния в другое вода переходит очень быстро и сопровождается поглощением или выделением тепла, хотя на температуру самой воды это не оказывает никакого влияния. Физические и химические свойства воды при этом изменяются скачкообразно.
Температура кипения химически чистой воды при нормальном давлении составляет 100 градусов, а замерзает она при 0 градусов. При температуре +4 градуса вода имеет наибольшую плотность и является одним из теплоёмких природных тел.
Теплоёмкость вещества – это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 градус.
В летний период водная поверхность поглощает огромное количество тепла, а зимой, охлаждаясь, океан отдает тепло атмосфере.
Этим объясняется охлаждающее и отепляющее влияние океанов и морей на побережья материков.
В районе экватора и тропиков вода нагревается круглый год и с помощью течений и воздушных потоков передает это тепло в умеренные и полярные широты.
Тепло, таким образом, перераспределяется в течение всего года, что имеет очень большое значение для формирования климата.
Вода обладает таким свойством, как теплопроводность, но она очень незначительна. Ещё меньшая теплопроводность у льда и снега, поэтому лед на реках и озерах предохраняет воду от дальнейшего охлаждения, а снег защищает почву от промерзания.
От солености и температуры воды зависит её плотность. При температуре +4 градуса плотность воды максимальная, правда, если она химически чистая.
Выше и ниже этой температуры плотность уменьшается, и вода становится легче.
Для воды характерно очень необычное свойство – при замерзании она способна увеличиваться в объеме.
Если сравнить воду и лед, то объем льда на 10% больше относительно первоначального объема воды. При таянии льда происходит сжатие воды и уменьшение её объема.
Это свойство воды играет большую роль в процессе разрушения горных пород, поскольку лед в трещинах породы разрывает её на мелкие кусочки.
В районах с вечной мерзлотой при оттаивании льда, образуются особые формы рельефа – бугры пучения.
Свойством жидкой воды является её подвижность, происходит это под действием силы тяжести, разной плотности, под воздействием ветра, Лунного и Солнечного притяжения.
При перемешивании воды происходит выравнивание температуры, солености, химического состава и др.
Благодаря подвижности воды происходит размывание и перемещение горных пород, в результате чего происходит их отложение.
Вода обладает очень высокой термической устойчивостью, так, например, водяной пар только выше 1000 градусов разлагается на водород и кислород.
Вода среди всех жидкостей, кроме ртути, имеет самое большое поверхностное натяжение, благодаря которому она может подниматься вверх по капиллярам в грунтах, растениях, обеспечивая их питание.
Являясь прекрасным растворителем, вода содержит в себе растворенные вещества и характеризуется соленостью. Соленость воды выражается в промилле (1%0).
Промилле показывает, какое количество соли растворено в 1 литре воды.
Льды в океане
Лед в океане может быть сезонным и может существовать более одного года. Образование его происходит в несколько стадий.
Начальными формами льда являются иглы-кристаллы, длиной до 10 см. Когда они срастаются, образуются пятна-диски, получившие название ледяное сало.
Почти одновременно с ними появляется кашеобразная масса из снега, пропитанного водой – это снежура. Ледяное сало и снежура, сбившиеся при ветре и скопившиеся в виде полос и пятен, образуют шугу.
На мелководьях побережий образуются полосы льда, примерзающие к суше и, образующие, так называемые ледяные забереги. Постепенно их мощность и размеры увеличиваются, и образуется береговой припай.
Низкие температуры и волнения способствуют образованию блинчатого льда – это ледяные диски, диаметр которых более 30 см.
Когда начальные формы льда при тихой погоде смерзаются происходит образование сплошной тонкой ледяной корки. В морях, где вода опреснена, эту корку называют склянкой, а в соленой воде – ниласом.
При толщине льда до 10 см его называют молодик. Через такой лед вода просвечивает, а сам он имеет серый цвет. При утолщении он становится взрослым льдом белого цвета и достигает мощности 30-70 см.
В тех морях, которые имеют сезонное замерзание, это будет предельная форма льда.
Кроме сезонного льды бывают однолетние, двухлетние, многолетние. Такие льды характерны для Арктики и Антарктики.
Однолетние льды имеют мощность около метра и существуют в течение лета и сохраняются для начала нового ледообразования.
Двухлетние льды толще, их мощность около 2-х метров.
Многолетние льды голубого цвета существуют более 2-х лет – это полярный пак, толщиной 5-7 метров. Паковые льды занимают 70% всей площади льдов Северного Ледовитого океана.
Айсберги в океане
Айсберг представляет собой огромную ледяную гору, отколовшуюся от шельфовых ледников и свободно плавающую в океане.
Рисунок 1. Айсберг. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Над поверхностью воды обычно видна только небольшая часть айсберга и около 90% его объема находится под водой.
Местом рождения айсбергов в Северном полушарии является остров Гренландия, в Южном полушарии – материк Антарктида.
По своей форме айсберги могут быть столообразные, пирамидальные, наклонные, округлые, с арками и др.
Столообразные айсберги могут иметь структуру от фирна до глетчерного льда, а их цветовая гамма непостоянна.
Отколовшийся кусок имеет белый матовый оттенок, а со временем, когда из него капли воды вытеснят газы, он окрасится в светло-голубой цвет.
В среднем их длина составляет 580 м, а высота над поверхностью воды доходит до 30 м, хотя бывают и гиганты.
Иногда на поверхности айсбергов образуются реки и озера с талой водой.
Пирамидальные айсберги являются результатом ледяных оползней. Они отличаются острыми вершинами и большой высотой над поверхностью воды.
Такой тип айсбергов имеет длину около 130 м и высотой надводной части около 54 м. Их цвет зеленовато-голубоватый, но бывает и темнее.
В толще таких айсбергов бывают включения горных пород, ила, песка.
Айсберги северной части Атлантического океана принято считать самыми опасными для судоходства. Опасность заключается в том, что в этой части океана часто возникает густой туман и увидеть эту ледяную гору возможно только с расстояния 0,5 км, а этого недостаточно, чтобы отвернуть судно в сторону.
Старые подтаявшие глыбы наиболее опасны, потому что они уже подтаяли и почти не поднимаются над поверхностью воды.
Куда будет двигаться такая ледяная глыба предсказать невозможно, поэтому в целях безопасности их окрашивают в яркий цвет, либо помечают радиомаяком, работающим в авторежиме.
Столообразные айсберги в приполярных широтах Северного полушария встречаются значительно реже и имеют небольшие размеры. Процесс разрушения айсберга начинается с момента его образования независимо от типа.
