Розповідь про воду

Дві третини поверхні Землі займає вода, маса якої 1,5 * 1021 кг. Вода здійснює круговорот у природі. З поверхні морів і океанів вода інтенсивно випаровується, утворюючи хмари. З хмар вона проливається знову на Землю, просочується крізь ґрунт, утворюючи чималих розмірів підземні резервуари прісної води. А з них беруть початок річки. Вода є і в космосі. Дані радіоастрономії свідчать про наявність величезних водяних хмар протяжністю десятки астрономічних одиниць (одна астрономічна одиниця дорівнює відстані від Землі до Сонця).

Дві третини поверхні Землі займає вода

У зв’язку з таким велику поширеність в природі, вода стала еталоном багатьох фізичних властивостей. Щільність і в’язкість її прийняті за одиницю. Температура затвердіння води прийнята за нуль, а кипіння – за 100 градусів (за шкалою Цельсія).

Вода у великій кількості витрачається на повсякденні потреби людини, причому вона повинна бути прісною і очищеної від всяких домішок. Ще в Давньому Римі водопровід постачав щодня до 3 л чистої води на кожного жителя. Але якщо говорити тільки про ту кількість, яка людина повинна вживати щодня для підтримки життя, то це всього 2,5 л. З іншого боку, за 60 років життя людина випиває 50 м³ води – залізничну цистерну…

Вода використовується в різноманітних приладах і пристроях. Вона крутить колеса водяних млинів і ротори гідротурбін. В античній Греції були відомі водяний годинник – клепсидри, аналогом яких є пісочний годинник. Греки ставили клепсидру в суді: обвинувачу і захиснику відводили однаковий час, яке вимірювали за обсягом витікання води.
Вода є найкращим розчинником: у ній в тій чи іншій мірі розчиняються майже всі неорганічні речовини і чимало органічних речовин. Води Світового океану містить в розчиненої стані понад 60 елементів періодичної системи. Так, золота в Світовому океані міститься стільки, що якщо його повністю витягти, то на кожного жителя Землі дістанеться по три кілограми.

За періодичної таблиці Д.І. Менделєєва можна передбачити всі властивості будь-якої речовини. Але вода і тут є винятком. При звичайному атмосферному тиску вода повинна була б закипати при -70 градусів Цельсія. Тут варто саме мінус, а не тире. Тобто, вона зобов’язана кипіти на 170 градусів Цельсія нижче, ніж вона закипає в дійсності. Замерзнути ж вода повинна при -90 градусів Цельсія, а зовсім не при 0 градусів Цельсія. І лід, що утворився при цьому, повинен був би відразу тонути, а не плавати на поверхні води.

З погано закрученого крана вода не повинна була б капати, а мала б литися тоненькою цівкою. А цукор у воді мав би розчинятися повільно і погано – в кращому випадку кілька крупинок на склянку води. Так що меду в природі бути не повинно. І солодкий чай, і варення теж не мають особливих прав на існування. При охолодженні нижче +4 градусів Цельсія вода розширюється. Вона також розширюється при затвердінні, і лід легше води. Взимку в водоймах, ставках, озерах, річках під шаром льоду зберігається аж до дуже великих морозів незатверділому вода з температурою +4 градусів Цельсія, і в цій воді зимують риби. Якби вода не мала такої аномалії, водойми вимерзли б до дна, і вся риба загинула. Вода володіє багатьма іншими аномаліями. Так в’язкість її зменшується з ростом тиску (у всіх інших рідин в’язкість зростає). Швидкість звуку в воді зростає з ростом температури (у всіх інших рідин вона зменшується). Теплопровідність і діелектрична проникність води більше, ніж у всіх інших рідин. За поверхневому натягу вода займає друге місце після ртуті, по теплоті плавлення – друге місце після аміаку. Теплоємність води втричі більше, ніж у інших поширених речовин. При підвищенні температури від 0 до 70-75 градусів Цельсія стисливість води зменшується, тоді як у всіх інших рідин стисливість зростає. За цим показником вона стає схожою на звичайні рідини лише поблизу температури кипіння.

Розповідь про наступну аномалії води найкраще почати з опису відчуттів недосвідченого мандрівника, яка вперше потрапила в пустелю Сахару. Мандрівник, звичайно, припускав, що в пустелі жарко, але щоб до такої міри … Швидше б зайшло Сонце і настала довгоочікувана прохолода! І сонце заходить. І дійсно відразу ж стає прохолодніше. Ще прохолодніше. Зовсім прохолодно. Холодно. Дуже холодно. Швидше б зійшло сонце … Так, теплоємність води – а тут йдеться саме про цю властивість – набагато перевищує теплоємність переважної більшості інших речовин. У місцевостях, багатих водою, навіть при сильно пекучому сонці температура піднімається порівняно повільно: значна частина приходить тепла захоплюється водою. Але і після того, як світило ховається за горизонтом, температура в таких місцевостях падає теж повільно: вода поступово віддає повітрю значну кількість тепла, накопиченого нею. Ось чому вона служить прекрасним регулятором клімату. Тепер стає зрозумілим, що саме мав врахувати мандрівник, що відправився в Сахару. Води в Сахарі немає. Зате є пісок. Теплоємність піску уп’ятеро менше, ніж води. Тому днем, під жарким сонцем пісок дуже швидко нагрівається – йому для цього тепла потрібно зовсім небагато. Але зате вночі, віддавши весь свій небагатий запас тепла, швидко остигає. І тому в південних пустелях ночами дуже холодно.

Читач, мабуть, підготовлений до того, що і за величиною прихованої теплоти пароутворення вода є абсолютним чемпіоном. Відразу можна відзначити, що ця аномалія безумовно корисна. Не май вода такої високої теплоти пароутворення, навряд чи на нашій планеті були б річки і озера, океани – велика частина води, а то і вся перебувала б у вигляді пари атмосфері. Гарний був би ландшафт нашої планети, яка не мала б рідкої води, але зате була б оповита щільною і непроникною атмосферою, що складається майже суцільно з парів води! Високе значення прихованої теплоти випаровування води пояснює і регулює дію води на клімат Землі. Вода, випаровуючись, охолоджує атмосферу, а проливаючись дощем, нагріває її.

Раз ми заговорили про льоді, то тут природно згадати про одну аномалії води, пов’язаної з властивостями саме кристалічної модифікації цієї речовини. Йдеться про аномальний зміні властивостей льоду зі зміною тиску. Ковзаняр так легко котиться по льоду тому, що під тиском, який чинять на лід леза ковзанів, лід плавиться і утворюється рідка вода є чудовою мастилом. Про це знають всі. Але не всі знають, що цього бути не повинно. Тому що у всіх інших речовин, скільки їх налічує хімія, за винятком хіба двох-трьох, при підвищенні тиску температура плавлення НЕ знижується, а підвищується. У води ж навпаки: зниження тиску веде до зниження температури плавлення льоду.

Скажіть, ви ніколи не замислювалися, яким чином вода піднімається від коренів до верхівок високих дерев? Адже відповідно до відомими законами механіки неможливо шляхом створення різниці тисків здійснити мимовільний підйом води на висоту понад 10 м. Втім, в рослинах природа підйому води інша, капілярна. Відомо, що якщо опустити в рідину капіляр, то рідина в ньому підніметься. Підйом цей буде тим більше, чим менше діаметр капіляра і чим вище поверхневий натяг рідини.

Перераховані дивовижні властивості води вимагають пояснення з якихось єдиних позицій, але цього ще нікому не вдалося зробити. Можна зробити висновок, що проста вода – далеко не вивчене речовина.

...
ПОДІЛИТИСЯ: