Естественные науки

Если твердые вещества тонут в своих расплавах, то почему не тонет лед в воде?

Елена Лисович
Елена Лисович
1 692
А вода вообще вещество (прямо так и подмывает написать "существо") загадочное:

- Почему вода при Н. У. - жидкость, хотя по всем признакам должна быть газом?
- Почему вода кипит при нагревании в обычных условиях - при ста градусах Цельсия, а в микроволновке в чистой посуде (при атмосферном давлении) выдерживает перегрев как минимум до 112 градусов (сведений о достижении бОльшего перегрева не имею, во всяком случае - пока) ?
- Почему снежинки (кристаллы льда) неповторимы по форме, однако все, как на подбор шестилучевые и симметричны во всех 6-и направлениях? Откуда при кристаллизации "левая" сторона снежинки знает, как строится "правая", или даже соседний луч? Почему полученный при обычном замерзании воды лёд вообще лишён кристаллической структуры?
- Как классифицировать воду согласно общепринятым правилам? Оксид водорода? Гидрид кислорода? Гидроксид водорода? Кислородная кислота или едкий водород? Она же удовлетворяет всем этим определениям (вообще-то, в "Химии и Жизни" когда-то, помнится, набрали больше 10 таких названий, и все в определённых реакциях соответствуют реакциям воды) .

Смутно понимаю, что дело в присущих воде ярко выраженных водородных связях (Ван-дер-Ваальса) и НАСТОЯЩЕЙ, а не классической формуле воды (H2O)n, но, к сожалению, тут для меня начинается тёмный лес.... Тем более - с формой снежинки.. . С вопросом же о разнице плотности льда и воды могу только предположить, что ()n для льда в среднем меньше ()n для жидкой воды, отсюда - в среднем бОльшее межмолекулярное расстояние и меньшая плотность. Впрочем, это именно ИМХО, догадки чисто на основе знаний типа "я тут мимо проходил - интересовался"...
НТ
Надежда Титаренко
56 617
Лучший ответ
Татьяна Старикова Большинство вопросов о воде, конечно, занимательны, но имеют вполне понятные ответы. Любое явление можно при небольшой подтасовке представить как парадоксальное. И не мудрено - вспомните, как Р.Фейнман в своих лекциях определял парадокс. Например, все снежинки шестилучевые, потому что только такая конфигурация решетки с шестью осями симметрии наиболее выгодна энергетически (определяется строением молекулы и электронных оболочек водорода-кислорода) - т.е. можно спуститься в этом вопросе на несколько уровней глубже. Откуда каждый лучик "знает", какую форму принимать? Вероятно нет никакого внешнего обмена информацией между лучами, а есть общий микрозародыш в центре, структура которого и определяет структуру всей снежинки. А дальше построение идет как складывание паззла - каждая следующая молекула занимает определенное место и вариантов не много.
Такая вот у воды особенность. Обычный, формирующийся при "нормальных" условиях, лёд имеет меньшую плотность, чем жидкая вода.
Но вообще-то лёд бывает разный. Есть и "тяжелее" воды :)
Таня Кичаева
Таня Кичаева
73 270
Света, у Вас неправильна изначальная постановка вопроса!
Дело в том, что НЕ ВСЕ твердые вещества тонут в своих расплавах и вода здесь совсем не исключение) .
Собственно, "утонет - не утонет" зависит от изменений кристаллической решетки вещества при плавлении. Действительно, большинство веществ в твердом состоянии имеют более компактную кристаллическую решетку нежели чем в расплавленном. В переводе на русский язык, при плавлении плотность вещества уменьшается (например, у металлов плотность расплава уменьшается примерно на 3%).
Но в природе существуют и вещества с рыхлой упаковкой атомов в твердом состоянии, к примеру, Германий (Ge), Кремний (Si), Бериллий (Be). Так вот эти вещества в твердом состоянии в своих расплавах тоже не тонут. Тот же кремний в твердом состоянии имеет плотность 2,328 г/cм^3, а в расплавленном - до 2,52 г/см^3.
Ну а уникальность льда заключается еще и в том, что при замерзании воды в собственно кристаллическую решетку попадают еще и микроскопические воздушные полости.
Для подавляющего большинства веществ плотность твердой фазы выше плотности жидкости, поэтому они нормально тонут в своих расплавах. Вода в этом отношении - аномалия, плотность льда меньше плотности воды. Читал, что такая же аномалия наблюдается и у чугуна, и еще у каких-то сплавов, но каких - не помню.
Вода пожалуй самое загадочное вещество, с которым мы каждый день имеем дело.
Вот почитай, если интересно:

http://fithica.ru/fizika/voda-znakomaya-i-zagadochnaya-nauchnyj-referat-37646.html
Зомби Фермер
Зомби Фермер
30 667
потому что он приравнюется к олие
Елена Лисович Олия?! А это хто?

Похожие вопросы