Lód jest substancją stałą, która jest w stanie skupienia, który w temperaturze pokojowej ma tendencję do przybierania postaci gazowej lub ciekłej. Właściwości lodu zaczęto badać setki lat temu. Około dwieście lat temu naukowcy odkryli, że woda nie jest prostym związkiem, ale złożonym pierwiastkiem chemicznym składającym się z tlenu i wodoru. Po odkryciu formuła wody zaczęła wyglądać jak H2O.
Struktura lodu
H2O składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. W spoczynku wodór znajduje się na szczytach atomu tlenu. Jony tlenu i wodoru powinny zajmować wierzchołki trójkąta równoramiennego: tlen znajduje się u góry pod kątem prostym. Ta struktura wody nazywana jest dipolem.
Lód to 11,2% wodoru, a reszta to tlen. Właściwości lodu zależą od jego budowy chemicznej. Czasami zawiera formacje gazowe lub mechaniczne -zanieczyszczenia.
Lód występuje w naturze w postaci kilku form krystalicznych, które stabilnie zachowują swoją strukturę w temperaturach od zera i poniżej, ale przy temperaturze zera i powyżej zaczyna się topić.
Struktura kryształu
Właściwości lodu, śniegu i pary są zupełnie inne i zależą od struktury kryształów. W stanie stałym H2O jest otoczony czterema cząsteczkami znajdującymi się w rogach czworościanu. Ponieważ liczba koordynacyjna jest niska, lód może mieć strukturę ażurową. Znajduje to odzwierciedlenie we właściwościach lodu i jego gęstości.
Kształty lodu
Lód jest jedną z najczęstszych substancji występujących w przyrodzie. Na Ziemi istnieją następujące jego odmiany:
- rzeka;
- jezioro;
- morski;
- firny;
- czarny lodowcowy;
- ziemi.
Istnieje lód, który powstaje bezpośrednio przez sublimację, tj. ze stanu pary. Widok ten przybiera formę szkieletu (nazywamy je płatkami śniegu) i agregatów wzrostu dendrytycznego i szkieletowego (szron, mróz).
Jedną z najczęstszych form są stalaktyty, czyli sople lodu. Rosną na całym świecie: na powierzchni Ziemi, w jaskiniach. Ten rodzaj lodu powstaje w wyniku przepływu kropel wody przy różnicy temperatur około zera stopni w okresie jesienno-wiosennym.
Formacje w postaci pasów lodowych, które pojawiają się wzdłuż brzegów zbiorników, na granicy wody i powietrza, a także wzdłuż krawędzi kałuż, nazywane są brzegami lodu.
Lód może tworzyć się w glebach porowatych w postaci włóknistejżyła.
Właściwości lodu
Substancja może znajdować się w różnych stanach. Na tej podstawie pojawia się pytanie: jaka właściwość lodu przejawia się w określonym stanie?
Naukowcy identyfikują właściwości fizyczne i mechaniczne. Każdy z nich ma swoją własną charakterystykę.
Właściwości fizyczne
Właściwości fizyczne lodu obejmują:
-
Gęstość. W fizyce niejednorodny ośrodek jest reprezentowany przez granicę stosunku masy substancji samego ośrodka do objętości, w której jest on zamknięty. Gęstość wody, podobnie jak innych substancji, jest funkcją temperatury i ciśnienia. Zwykle w obliczeniach stosuje się stałą gęstość wody, równą 1000 kg/m3. Dokładniejszy wskaźnik gęstości brany jest pod uwagę tylko wtedy, gdy konieczne jest bardzo dokładne wykonanie obliczeń ze względu na wagę wyniku różnicy gęstości.
Przy obliczaniu gęstości lodu bierze się pod uwagę, która woda stał się lodem: jak wiesz, gęstość słonej wody jest wyższa niż wody destylowanej.
-
Temperatura wody. Zwykle krystalizacja wody następuje w temperaturze zero stopni. Procesy zamrażania zachodzą w skokach z uwolnieniem ciepła. Proces odwrotny (topienie) zachodzi, gdy pochłaniana jest ta sama ilość ciepła, która została uwolniona, ale bez skoków, ale stopniowo.
W naturze są warunki, w których woda jest przechłodzona, ale nie zamarza. Niektóre rzeki pozostają płynne nawet przy -2 stopniach.
- Pojemność cieplna. Jest to ilość ciepła, która jest pochłaniana, gdy ciało jest ogrzewane dla każdegostopień. Istnieje określona pojemność cieplna, która charakteryzuje się ilością ciepła potrzebną do podgrzania kilograma wody destylowanej o jeden stopień.
- Ściśliwość. Kolejną właściwością fizyczną śniegu i lodu jest ściśliwość, która wpływa na zmniejszenie objętości pod wpływem zwiększonego ciśnienia zewnętrznego. Odwrotność nazywa się elastycznością.
- Siła lodu.
- Kolor lodu. Ta właściwość zależy od pochłaniania światła i rozpraszania promieni, a także od ilości zanieczyszczeń w zamarzniętej wodzie. Lód rzeczny i jeziorny bez obcych zanieczyszczeń widoczny jest w jasnoniebieskim świetle. Lód morski może być zupełnie inny: niebieski, zielony, niebieski, biały, brązowy, mieć stalowy odcień. Czasami można zobaczyć czarny lód. Nabiera tego koloru dzięki dużej ilości minerałów i różnych zanieczyszczeń organicznych.
Właściwości mechaniczne lodu
Właściwości mechaniczne lodu i wody są określane przez odporność na środowisko zewnętrzne w stosunku do powierzchni jednostki. Właściwości mechaniczne zależą od struktury, zasolenia, temperatury i porowatości.
Lód jest elastyczną, lepką formacją plastyczną, ale istnieją warunki, w których staje się twardy i bardzo kruchy.
Lód morski i woda słodka różnią się od siebie: ta pierwsza jest znacznie bardziej plastyczna i mniej trwała.
Kiedy statki mijają, należy wziąć pod uwagę mechaniczne właściwości lodu. Jest to również ważne podczas korzystania z dróg lodowych, skrzyżowań i nie tylko.
Woda, śnieg i lód mająpodobne właściwości, które określają właściwości substancji. Ale jednocześnie na te odczyty wpływa wiele innych czynników: temperatura otoczenia, zanieczyszczenia w ciele stałym, a także początkowy skład cieczy. Lód to jedna z najciekawszych substancji na Ziemi.
