Սառույցի և ջրի անոմալ խտություն

Սառույցի և ջրի անոմալ խտություն
Սառույցի և ջրի անոմալ խտություն
Anonim

Ջուրը խորհրդավոր հեղուկ է։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ նրա հատկությունների մեծ մասը անոմալ է, այսինքն. տարբերվում է այլ հեղուկներից: Պատճառը նրա հատուկ կառուցվածքի մեջ է, որը պայմանավորված է մոլեկուլների ջրածնային կապերով, որոնք փոխվում են ջերմաստիճանի և ճնշման հետ: Սառույցը նույնպես ունի այս յուրահատուկ հատկությունները. Արժե ասել, որ խտությունը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով ρ=m/V բանաձեւը։ Համապատասխանաբար, այս չափանիշը կարող է սահմանվել միջին ծավալի նյութի զանգվածի ուսումնասիրության միջոցով։

Սառույցի խտություն
Սառույցի խտություն

Դիտարկենք սառույցի և ջրի որոշ հատկություններ: Օրինակ՝ խտության անոմալիա։ Հալվելուց հետո սառույցի խտությունը մեծանում է՝ անցնելով 4 աստիճան կրիտիկական նշագծի միջով և միայն դրանից հետո ջերմաստիճանի բարձրացման հետ սկսում է նվազել։ Սակայն սովորական հեղուկներում այն միշտ նվազում է սառեցման գործընթացում։ Այս փաստը լիովին գիտական բացատրություն է գտնում։ Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան ավելի արագ են մոլեկուլները: Սա հանգեցնում է նրանց իրարից հրելու, և, համապատասխանաբար, նյութը դառնում է ավելի թուլացած: Ջրի հանելուկը կայանում է նաև նրանում, որ չնայած աճինմոլեկուլների արագությունը ջերմաստիճանի աճով,

Խտության որոշում
Խտության որոշում

խտությունը նվազում է միայն բարձր ջերմաստիճաններում։

Երկրորդ հանելուկը կայանում է նրանում, որ «Ինչու՞ սառույցը կարող է լողալ ջրի մակերեսին», «Ինչու՞ այն չի սառչում մինչև հատակը գետերում» հարցերում։ Բանն այն է, որ սառույցի խտությունն ավելի ցածր է, քան ջրի խտությունը։ Իսկ ցանկացած այլ հեղուկի հալման գործընթացում նրա խտությունը ավելի քիչ է ստացվում, քան բյուրեղինը։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ վերջիններիս մեջ մոլեկուլներն ունեն որոշակի պարբերականություն և կանոնավոր դասավորված են։ Սա բնորոշ է ցանկացած նյութի բյուրեղների համար: Սակայն, բացի դրանից, նրանց մոլեկուլները բավականին խիտ են «փաթեթավորված»։ Բյուրեղների հալման գործընթացում անհետանում է օրինաչափությունը, ինչը հնարավոր է միայն մոլեկուլների ավելի քիչ խիտ կապով։ Ըստ այդմ, նյութի խտությունը նվազում է հալման գործընթացում։ Բայց այս չափանիշը բավականին փոխվում է, օրինակ՝ մետաղները հալեցնելիս այն նվազում է միջինը ընդամենը 3 տոկոսով։

Սառույցի հատկությունները
Սառույցի հատկությունները

Սակայն սառույցի խտությունը տասը տոկոսով պակաս է ջրի խտությունից։ Ուստի կարելի է ասել, որ այս ցատկն անոմալ է ոչ միայն իր նշանով, այլև իր մեծությամբ։

Այս գլուխկոտրուկները բացատրվում են սառցե կառուցվածքի առանձնահատկություններով։ Այն ջրածնային կապերի ցանց է, որտեղ յուրաքանչյուր հանգույցում կա դրանցից չորսը։ Հետեւաբար, ցանցը կոչվում է քառակի: Նրա բոլոր անկյունները հավասար են qT-ի, ուստի այն կոչվում է քառանիստ։ Ավելին, այն բաղկացած է կոր ձևի վեցանդամ օղակներից։

Պինդ ջրի կառուցվածքի առանձնահատկությունն այն էմոլեկուլները ազատորեն լցված են դրա մեջ: Եթե նրանք մտերիմ հարաբերությունների մեջ լինեին, ապա սառույցի խտությունը կլիներ 2,0 գ/սմ3, մինչդեռ իրականում այն 0,92 գ/սմ3 է։ Այստեղից պետք է հետևություն աներ, որ մեծ տարածական ծավալների առկայությունը պետք է հանգեցնի անկայունության ի հայտ գալուն։ Փաստորեն, ցանցը չի դառնում պակաս ամուր, բայց այն կարող է վերակառուցվել: Սառույցն այնքան ամուր նյութ է, որ նույնիսկ ժամանակակից էսկիմոսների նախնիները սովորել են դրանից իրենց խրճիթները կառուցել: Մինչ օրս Արկտիկայի բնակիչները որպես շինանյութ օգտագործում են սառցե բետոն։ Համապատասխանաբար, ճնշման աճով փոխվում է սառույցի կառուցվածքը։ Հենց այս կայունությունն է կազմում H2O մոլեկուլների միջև ցանցերի ջրածնային կապերի հիմնական հատկությունը: Համապատասխանաբար, ջրի յուրաքանչյուր մոլեկուլ հեղուկ վիճակում պահպանում է չորս ջրածնային կապ, բայց միևնույն ժամանակ անկյունները տարբերվում են qT-ից, ինչը հանգեցնում է նրան, որ սառույցի խտությունն ավելի փոքր է, քան ջրինը։

Խորհուրդ ենք տալիս: