Επιπλέει ο πάγος στο ζεστό νερό; Τι Πρέπει να Γνωρίζετε

Επιπλέει ο πάγος σε ζεστό νερό

Όλοι γνωρίζουμε ότι ο πάγος μπορεί να επιπλέει. Τι συμβαίνει όμως όταν το νερό γύρω από αυτόν τον πάγο θερμαίνεται; Λιώνει ξαφνικά το χιόνι; Όπως θυμόμαστε αμυδρά από το μάθημα της επιστήμης. ζεσταίνω Θα ανέβει το ζεστό νερό πάνω από τον κρύο πάγο;

Ο πάγος επιπλέει σε πολύ ζεστό νερό. Αυτό οφείλεται στη διαφορά στην πυκνότητα και τη μοριακή δομή μεταξύ υγρού νερού και στερεού νερού (πάγος) Οι δεσμοί υδρογόνου κάνουν τον πάγο λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό και το θερμότερο υγρό νερό. κάνει τον πάγο να επιπλέει

Η πυκνότητα και η μοριακή δομή συνδέονται (επίσης, η θερμότητα δεν αυξάνεται αυτόματα-Ο καιρός είναι πολύ ζεστός!) Παρακάτω, θα δούμε πώς λειτουργούν και τα δύο χαρακτηριστικά για να επηρεάσουν την ιδιόμορφη και ζωντανή συμπεριφορά του H20.

Μπορεί ο πάγος να επιπλέει σε ζεστό νερό;

πυκνότητα νερού

Πριν όμως βουτήξουμε στις ιδιαιτερότητες του νερού. Θα πρέπει να διευκρινίσετε τι ακριβώς είναι. έχω Πυκνότητα?

“Στην πράξη Η πυκνότητα είναι το βάρος μιας ουσίας ανά μονάδα όγκου», εξηγεί. Γεωλογικό Ινστιτούτο Ηνωμένων Πολιτειών«Αρκεί η ένωση να περιέχει μόρια και να έχει όγκο ή μάζα Αυτή η ουσία θα έχει πυκνότητα. Η πυκνότητα είναι απλώς το βάρος (όγκος) της επιλεγμένης ουσίας.

Για να το βάλετε σε καθημερινό πλαίσιο, δοκιμάστε να χρησιμοποιήσετε εικόνες. μόλυβδος και αφρόςΟ μόλυβδος είναι ένα πυκνό υλικό. (βαρύ, ανεξάρτητα από το πόσο πολύ ή πόσο λίγο μόλυβδο παίρνετε), ενώ ο αφρός με φυσαλίδες δεν είναι πολύ πυκνός.

το νερό είναι πολύ πυκνό 4 ℃ (39℉) σε αυτή τη θερμοκρασία. Η πυκνότητα είναι περίπου 1 g/cm³ (0,58 oz/in³)

Αλλά η πυκνότητα του νερού αλλάζει καθώς αλλάζει η θερμοκρασία. Σημειώστε τα εξής:

  • η δροσιά 0 ℃ (32℉)
  • βραστό νερό 100 ℃ (212℉)
  • ο πυκνότητα Ο πάγος έχει θερμοκρασία 0℃ (32℉). ,9168 g/cm³ (.5299 oz/in³)
  • ο πυκνότητα Νερό 100℃ (212℉) ,958 g/cm³ (.553 oz/in³)

Οι αριθμοί μας δείχνουν ότι ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το βραστό νερό. Γνωρίζουμε ότι τα αντικείμενα είναι λιγότερο πυκνά. (ή πιο ελαφρύ) επιπλέων πάνω από πυκνές (ή βαριές) ουσίες

Μπορείτε να το δείτε σε ένα σύντομο βίντεο. Αυτό καταγράφει ένα παγάκι που επιπλέει σε μια κατσαρόλα με βραστό νερό:

Τώρα όμως έχουμε στην πραγματικότητα βλέπω Ο πάγος πρέπει να είναι λιγότερο πυκνός από το νερό Ερώτηση: Γιατί συμβαίνει αυτό;

μοριακή δομή του νερού

Ο μοριακός τύπος για το νερό είναι γνωστό ότι λαμβάνεται μαζί με το νερό χωρίς να προκαλείται σύγχυση, αλλά το H20 είναι περισσότερο συντομογραφία.

όπως με όλα μόριαΤο H20 είναι μια ομάδα δύο ή περισσότερων ατόμων που συνδέονται με χημικούς δεσμούς.Είναι ουδέτερο. λογαριασμός ρεύματος.

στο κέντρο μόριο νερούΈχει ένα άτομο οξυγόνου (“O”) που έχει ένα ελαφρύ αρνητικό φορτίο. Και στις δύο πλευρές του ατόμου οξυγόνου υπάρχει ένα άτομο υδρογόνου («δύο Hs»), το οποίο έχει ελαφρώς θετικό φορτίο.

Οι χημικοί δεσμοί που συνδυάζουν άτομα οξυγόνου και υδρογόνου για να σχηματίσουν ένα μόριο ονομάζονται ομοτίμου δέσιμοΟ ομοιοπολικός δεσμός είναι σχετικά ισχυρός. Αλλά αυτό που μας ενδιαφέρει περισσότερο είναι οι δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ των μορίων. Αυτοί οι διαμοριακοί δεσμοί βοηθούν στον προσδιορισμό της πυκνότητάς τους σε διαφορετικές καταστάσεις (στερεό, υγρό, αέριο).

Μπορεί ο πάγος να επιπλέει σε ζεστό νερό;

Δεσμοί υδρογόνου και κινητική ενέργεια

Όταν ένα μόριο νερού συνδέεται με ένα άλλο μόριο νερού Και τα δύο μόρια υπακούουν στους κανόνες. «Απέναντι αξιοθέατο»

Ένας δεσμός μεταξύ δύο μορίων νερού σχηματίζεται όταν θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου σε ένα μόριο προσελκύουν αρνητικά φορτισμένα άτομα οξυγόνου σε ένα άλλο μόριο. Οι δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ των μορίων που τα συγκρατούν ονομάζονται δεσμοί. δεσμός υδρογόνου.

Οι δεσμοί υδρογόνου δεν είναι τόσο ισχυροί όσο οι ομοιοπολικοί δεσμοί. Γίνονται και σπάνε εύκολα. όταν το νερό είναι υγρό Οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται και σπάνε επανειλημμένα. όταν τα μόρια κινούνται μεταξύ τους

Αυτό είναι γνωστό ως μοριακή κίνηση. κινητική ενέργειαΗ θερμοκρασία μπορεί να αυξήσει ή να μειώσει την κινητική ενέργεια. (βασικα Πόσο γρήγορα ή αργά κινούνται τα μόρια), γεγονός που επηρεάζει την πυκνότητα του νερού. όπως βλέπουμε Είναι όλα συνδεδεμένα.

Δεσμός υδρογόνου και θερμοκρασία

η κινητική ενέργεια αυξάνεται Ή τα μόρια στο νερό θα κινούνται όλο και πιο γρήγορα όσο αυξάνεται η θερμοκρασία.

Για παράδειγμα, όταν βράζει νερό Τα μόρια κινούνται πολύ γρήγορα. και πολύ υψηλή κινητική ενέργεια έως ότου οι δεσμοί υδρογόνου συγκρατούν τα μόρια ενωμένα να καταστρέψει τελείως.Τα μόρια στη συνέχεια απελευθερώνονται στον αέρα με τη μορφή αερίων ή ατμών. Όταν το νερό είναι αέριο, η πυκνότητά του μειώνεται.

Από την άλλη πλευρά, όταν η θερμοκρασία αρχίζει να πέφτει κάτω από τους 4℃ (39℉), η κινητική ενέργεια επίσης μειώνεται. επιβραδύνει τα μόρια

Ίσως νομίζετε ότι αυτά τα μόρια είναι αδρανή στο κρύο—δεν έχουν την ίδια δύναμη και ικανότητα να σχηματίζουν δεσμούς όπως όταν έχουν υψηλή (κινητική) ενέργεια.

Το νερό είναι διαφορετικό από τα άλλα στοιχεία.

όταν άλλα στοιχεία χάνουν την κινητική τους ενέργεια Αυτά τα στοιχεία θα κολλήσουν μεταξύ τους πιο σφιχτά. Και πάλι, δεν έχουν την ενέργεια να κουμπώσουν “τον χειμώνα”, αλλά να συμπυκνωθούν σε στερεό αντί για υγρό.

Αλλά όχι νερό, το νερό είναι διαφορετικό.

Μπορεί ο πάγος να επιπλέει σε ζεστό νερό;

Όταν το νερό παγώσει και παγώσει σε πάγο Το υδρογόνο σχηματίζει διαμοριακούς δεσμούς.Δημιουργήστε μια δομή εξαγωνικού πλέγματος.Αυτές οι δομές διατηρούν μια ορισμένη απόσταση μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων ατόμων υδρογόνου των μορίων. κρατώντας αυτά τα άτομα μακριά Τα ίδια τα μόρια απέχουν πολύ μεταξύ τους στον πάγο. Τα περισσότερα κενά μεταξύ των μορίων Η συνολική πυκνότητα θα είναι μικρότερη. (σκεφτείτε τις φυσαλίδες αέρα στον αφρό)

με άλλα λόγια Ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το υγρό νερό. Λόγω της «καθαρής» μοριακής δομής που χωρίζει τα μόρια

Παράπλευρη σημείωση: ζεστό νερό έναντι κρύου νερού.

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι το ζεστό νερό που ξεκινήσαμε να ερευνούμε είναι λιγότερο πυκνό από το κρύο νερό.Στο ζεστό νερό, τα μόρια έχουν κινητική ενέργεια για να απωθούν το ένα το άλλο. Δεν κινούνται γρήγορα ούτε ταξιδεύουν μακριά σε κρύο νερό.

Αν συγκρίνετε το ζεστό νερό με την ίδια ποσότητα κρύου νερού, θα σας αρέσει. βρείτε λιγότερο ζεστό νερό Τα μόρια είναι ελαφρώς λιγότερο πυκνά.

Ωστόσο, υπάρχει ακόμα ζεστό νερό. πυκνός Από το χιόνι, τα μόρια στο υγρό νερό δεν έχουν πάντα μια δομή «δικτυώματος», στην οποία οι χώροι του αέρα είναι γεμάτοι με πάγο. Γι’ αυτό ο πάγος επιπλέει πάντα. ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος υγρού νερού

Εφέ πραγματικού κόσμου

Τι σημαίνουν όλα αυτά για τον κόσμο που ζούμε;

Λίμνες, λίμνες και ωκεανοί Υπάρχουν πολλές οπτικές αρετές σχετικά με τις περίεργες ιδιότητες του νερού. όταν η θερμοκρασία φτάσει στο σημείο πήξης Η επιφάνεια αυτών των αντικειμένων παγώνει σε ένα στρώμα πάγου. Το νερό κάτω από αυτό το στρώμα είναι σε υγρή μορφή. Όλοι οι υδρόβιοι οργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν σε υγρό νερό όλο το χειμώνα.

αν χιόνι δεν έκανα Float Η παγωμένη επιφάνεια της λίμνης βυθίζεται απευθείας στον πυθμένα. Το στρώμα νερού που γίνεται η νέα επιφάνεια παγώνει και βυθίζεται. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται. μέχρι όλο το νερό της πισίνας Επιπλέον, όλα τα φυτά και τα ζώα είναι κατεψυγμένα.

συμπέρασμα

Το νερό δεν είναι πυκνό όταν στερεοποιείται όπως άλλα στοιχεία. Λόγω της επικρατούσας διάταξης «πλέγματος» των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων, το νερό (πάγος) σε στερεή μορφή είναι λιγότερο πυκνό από ότι σε υγρή μορφή.

Είναι μια τεχνική εξήγηση για ένα περίεργο και υπέροχο φαινόμενο: ο πάγος που επιπλέει σε ζεστό νερό.

Add a Comment

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *