Saat membeku, volume air. Ensiklopedia bagus tentang minyak dan gas

11. Mengapa air memuai jika dibekukan

Pembekuan molekul air berarti kehilangan akumulasi foton asal matahari dari permukaan unsur kimia pembentuknya. Sebagian besar foton ini terakumulasi pada permukaan hidrogen, karena lapisan permukaan hidrogen mengandung sebagian besar foton Yin (menyerap eter). Paparan hidrogen mengarah pada fakta bahwa molekul air mulai terbuka relatif satu sama lain. Hidrogen telanjang dari molekul tetangga mulai saling tarik menarik. Dalam keadaan cair air, hidrogen “ditutupi” oleh partikel bebas. Mereka menyaring foton Yin dalam komposisinya, dan dengan cara ini mengurangi manifestasi eksternal Bidang Ketertarikan foton-foton tersebut. Di antara partikel matahari (yang dipancarkan oleh Matahari), partikel Yang (yang dipancarkan oleh eter) mendominasi. Karena adanya pelindung ini, daya tarik hidrogen dalam air cair tidak begitu kuat.

Ketika air membeku dan molekul-molekul “berputar” ke arah satu sama lain dengan “bagian hidrogennya”, “ujung oksigen” juga berputar ke arah satu sama lain. Dalam keadaan cair, molekul-molekulnya terhubung seperti ini: "hidrogen-oksigen-hidrogen-oksigen" . Dan secara solid seperti ini: "oksigen-oksigen-hidrogen-hidrogen-oksigen-oksigen-hidrogen-hidrogen" .

Lebih tepatnya, dalam keadaan padat, ikatan terjadi karena ikatan hidrogen. Dan unsur-unsur oksigen dipaksa untuk berputar ke arah satu sama lain.

Karena unsur oksigen tidak mengandung foton Yin sebanyak hidrogen di lapisan permukaannya, proses pembekuan—hilangnya foton bebas—tidak mempengaruhi karakteristik Medan Gaya unsur secara signifikan. Sama seperti Medan Tolakan yang besarnya signifikan, namun tetap demikian. Oleh karena itu, ketika molekul air diarahkan satu sama lain oleh oksigen, unsur-unsur oksigen mempunyai efek transformatif satu sama lain. Ingatlah bahwa transformasi adalah pemanasan, peningkatan suhu. Unsur-unsur memancarkan eter satu sama lain (berkat partikel Yang), dan. sehingga memanaskan (mengubah). Eter yang dipancarkan setiap elemen terhadap elemen lainnya mencegahnya memancarkan eter. Karena perlawanan ini, terjadi transformasi kualitas partikel dalam komposisi unsur. Dan pemanasan, seperti diketahui, selalu disertai dengan pemuaian materi. Itu sebabnya air memuai ketika dibekukan. Tapi tidak banyak. Tidak akan mengembang jika Anda mulai merebusnya.

Titik beku telah terlewati, molekul telah berbalik arah, dan oksigen telah diubah (dipanaskan) di dalam molekul. Namun pemanasan ini sangat tepat dan sangat lemah. Ini bukan pemanasan, misalnya, akibat pembakaran bahan bakar atau aliran arus listrik, ketika sejumlah besar partikel bebas dengan Medan Tolakan (Yang) terakumulasi.

Di masa depan, jika pendinginan air terus berlanjut, tidak akan terjadi pemuaian lagi.

Jadi, kami telah menganalisis alasan pemuaian air selama pendinginan.

Kami sangat menyarankan Anda untuk membaca artikel tentang transformasi kualitas partikel - di Bagian 2, yang didedikasikan untuk mekanika partikel. Jika tidak, alasan utama pemuaian air dan zat saat dipanaskan akan tetap tidak jelas bagi Anda.

Dari buku Kekuatan Keheningan pengarang Mindell Arnold

Kenapa aku, kenapa sekarang? Meskipun di dunia mimpi kita dapat memahami bahwa pengalaman “kita” bersifat non-lokal, bagian dari diri kita yang termasuk dalam realitas arus utama masih dapat mengajukan pertanyaan: “Mengapa saya?”, “Mengapa sekarang?” “Apa yang telah saya lakukan hingga pantas menerima pertempuran ini?”

Dari kitab Pythagoras. Jilid I [Hidup sebagai Ajaran] pengarang Byazyrev Georgy

AIR Di sana, Tuhan menangis dengan hujan, Membasuh raja dan sampah, Dan Katedral tergantung di bulu mata seperti setetes dongeng... Di balik fasad rumah tiga lantai Thales, sebuah kebun buah-buahan menebarkan dahan-dahannya yang harum. Dan di halaman belakang, di rimbunan pepohonan kicau purba, orang bisa melihat gazebo marmer yang dihias

Dari buku Semua tentang jimat, jimat dan jimat pengarang Razumovsky Ksenia

Air Air suciAir suci, yaitu disucikan di gereja oleh seorang pendeta atau diucapkan oleh Anda melalui doa, dapat melindungi rumah Anda dan Anda dari kerusakan dan mata jahat. Fakta bahwa air memiliki kekuatan penyembuhan disebutkan lebih dari satu kali dalam Kitab Suci: mandi nabi Elisa

Dari buku Hexes on water untuk memenuhi keinginan Anda. Air membawa kesehatan dan keberuntungan pengarang Kakak Stefania

Mengapa air dari mata air suci tidak membantu semua orang? Argumen utama yang diberikan oleh para penentang segala mukjizat Tuhan adalah: mengapa mata air suci tidak menyembuhkan semua orang sakit? Jika air suci begitu ajaib, mengapa masih ada orang sakit di dunia?

Dari buku Cara Merawat Diri dengan Air pengarang Kakak Stefania

Air Suci dan Air Mata Air Suci Air suci adalah esensi yang tinggi di mana dua roh bersatu secara misterius: roh kehidupan (melekat pada setiap air) dan Roh Kudus, yang turun ke dalam air biasa berkat sakramen khusus yang disebut pemberkatan. air. Air suci dan air

Dari buku Buku Besar Sifat Penyembuhan Air. Cara merawat diri dengan air pengarang Kakak Stefania

Air suci dan air mata air suci Ini adalah esensi tinggi di mana dua roh bersatu secara misterius: roh kehidupan (melekat pada setiap air) dan Roh Kudus, yang turun ke dalam air biasa berkat sakramen khusus yang disebut pemberkatan. air. Air suci dan air orang suci

Dari buku Vampir di Rusia. Semua yang perlu Anda ketahui tentang mereka! pengarang Bauer Alexander

Air botolan, ya, keran - terserah. Cadangan minimal 200 - 250 liter, atau lebih baik lagi 400, dan pastikan airnya tidak rusak. Bagaimana jika keadaan menjadi sangat buruk sehingga Anda harus mengurung diri di apartemen atau rumah? Anda dapat bertahan hidup tanpa makanan selama dua puluh tahun

Dari buku Peta Keinginan. Memesan. Semuanya akan menjadi kenyataan! pengarang Runova Olesya Vitalievna

Arti Air. Sensitivitas emosional. Arah, bagian rumah, apartemen tempat elemen ini paling tepat. Utara. Warna. Semua corak biru (biru tua, biru, biru muda) dan hitam. Formulir. Bergelombang dan melengkung mulus, berliku-liku. Simbol, gambar

Dari buku Kimia penulis Danina Tatyana

25. Mengapa air mendinginkan tubuh? Mengapa sendok dalam sup atau teh bisa mendinginkannya? Air di permukaan benda padat (dan di kulit manusia) mendinginkannya. Dan bukan hanya air. Banyak cairan lain yang juga mendinginkan tubuh yang bersentuhan dengannya. Misalnya alkohol, eter, larutan

Dari buku The Wiccan Encyclopedia of Magical Ingredients oleh Rosean Lexa

Penguasa Air: dewa air, Venus, Neptunus, Bulan.

Jenis: elemen. pengarang Bentuk ajaib: mandi.

Unsur Air dikaitkan dengan kuadran barat dan melambangkan perasaan dan mimpi. Dengan ini

Dari buku Workshop Ilmu Sihir Sejati. ABC penyihir pengarang Nord Nikolay Ivanovich

Air seltzer (air mineral berkarbonasi) Penguasa: Merkuri.

Jenis: air. Bentuk ajaib: rasa jeruk atau jeruk nipis.

Air mineral berkarbonasi bisa diminum atau ditambahkan

Dari buku Aura di Rumah pengarang Iseng Roman Alekseevich

Bab 12 Air merupakan salah satu komponen kunci kehidupan manusia. Air itu beracun, air itu menyembuhkan. Meningkatkan kesehatan rumah dan tubuh manusia dengan bantuan air. Membersihkan jimat dan jimat dengan air Air adalah salah satu simbol universal alam semesta. Orang Cina, misalnya, percaya

Dari buku penulis

Mengapa orang tua membutuhkan ajaran Buddha dan mengapa umat Buddha harus menjadi orang tua Dimotivasi oleh cinta dan kasih sayang Bagi mereka yang belum mengetahui sifat sejati ini, saya mendedikasikan tindakan saya demi kebaikan orang lain: Semoga semua makhluk mencapai pembebasan! Saya memanifestasikan diri saya dalam kemanusiaan

Dari buku penulis

Air dan kita “Apa gunanya berkubang di dekat pantai dan bersikeras bahwa tidak ada mutiara di laut? Anda harus berenang menjauh dari pantai dan menyelam lebih dalam…” Bukan rahasia lagi bahwa semua makhluk hidup memulai perkembangannya di lingkungan perairan dan oleh karena itu hampir 80% terdiri dari air.

Air adalah zat yang paling tersebar luas dan paling misterius di planet kita. Ia memiliki sifat sederhana yang dikenal sejak zaman kuno. Berkat ciri-ciri inilah ia disebut sebagai “dasar kehidupan”. Jadi apa “keajaiban” dari sifat-sifat ini? Mari kita cari tahu.

Ketidakstabilan. Properti utama semua cairan, termasuk air. Di bawah pengaruh kekuatan eksternal, ia mampu mengambil bentuk kapal apa pun. Dan ini memastikan ketersediaannya secara universal. Air mengalir dalam pipa air dan membentuk danau, sungai, dan laut. Dan, yang terpenting, Anda selalu dapat membawanya dalam kemasan apa pun yang nyaman - mulai dari botol kecil hingga tangki besar.

Sifat suhu. Air hangat lebih ringan dari air dingin dan selalu naik. Oleh karena itu, kita bisa memasak sup dengan memanaskan wajan hanya dari bawah, dan tidak dari semua sisi sekaligus. Berkat fenomena yang disebut “konveksi” ini, sebagian besar penghuni badan air di bumi tinggal lebih dekat ke permukaan.

Namun sifat suhu air yang paling penting adalah kapasitas panasnya yang tinggi - 10 kali lebih besar dari besi. Artinya, memanaskannya memerlukan energi dalam jumlah besar, namun saat mendingin, jumlah energi yang dilepaskan sama besarnya. Sistem pemanas di rumah kita – dan sistem pendingin yang digunakan dalam industri – didasarkan pada prinsip ini.

Selain itu, laut dan samudera berperan sebagai termoregulasi bumi, melunakkan perubahan suhu musiman, menyerap panas di musim panas dan melepaskannya di musim dingin. Dan dengan kombinasi kapasitas panas dan konveksi, Anda bahkan dapat memanaskan seluruh benua! Kita berbicara tentang “baterai utama Eropa”, Arus Teluk yang hangat. Aliran air hangat yang sangat besar, bergerak di sepanjang permukaan Atlantik, memberikan suhu yang nyaman di pantainya, yang tidak khas untuk garis lintang ini.

Pembekuan. Titik beku air secara konvensional sama dengan 0 derajat, tetapi sebenarnya parameter ini bergantung pada sejumlah faktor: tekanan atmosfer, wadah tempat air ditempatkan, dan adanya kotoran di dalamnya.

Air memiliki keunikan karena, tidak seperti zat lain, ia memuai ketika dibekukan. Mengingat musim dingin yang keras, hal ini mungkin bisa disebut sebagai properti negatif. Membekukan dan meningkatkan volumenya, air (atau lebih tepatnya, es) hanya merobek pipa logam.

Jadi, ketika berubah menjadi padat, volume air bertambah, tetapi massa jenisnya berkurang. Oleh karena itu, es selalu lebih ringan dari air dan terletak di permukaannya. Selain itu, ia menghantarkan panas dengan buruk: bahkan di musim dingin yang paling dingin pun, kehidupan tetap ada di reservoir di planet ini. Lagi pula, semakin tebal “bantalan” es, semakin hangat air di bawahnya. Selain itu, berkat properti ini, beberapa orang masih membangun apa yang disebut "gletser" - gudang bawah tanah atau gua yang dilapisi es, yang tidak mencair bahkan di musim panas, dan memungkinkan makanan disimpan untuk waktu yang sangat lama.

Beberapa ilmuwan bahkan mengusulkan penggunaan es untuk melawan pemanasan global. Inti dari idenya adalah ini: sebuah kapal khusus menarik gunung es yang hanyut di suatu tempat dekat Antartika. Dan kemudian dia menyeretnya ke daerah hangat di mana orang-orang menderita kepanasan. Gunung es yang mencair memberikan kesejukan di seluruh wilayah pesisir. Ini adalah Arus Teluk terbalik yang hanya diciptakan oleh manusia.

Mendidih. Mari beralih dari es dingin ke uap panas. Semua orang tahu bahwa air mendidih pada suhu 100 derajat Celcius. Tapi ini hanya dalam kondisi komposisi udara normal dan tekanan atmosfer. Namun di puncak Everest, yang tekanannya lebih rendah dan udaranya lebih tipis, ketel Anda sudah mendidih pada suhu 68 derajat! Air mendidih membantu membunuh mikroorganisme berbahaya. Makanan yang dikukus juga jauh lebih sehat dibandingkan makanan yang digoreng.

Selain itu, uap air bisa disebut sebagai mesin peradaban yang sesungguhnya. Belum genap seratus tahun berlalu sejak era mesin uap, dan masih banyak orang yang salah menyebut lokomotif kereta api (yang kini beroperasi terutama dengan tenaga listrik) sebagai “lokomotif uap”.

Berbicara tentang listrik. Tanpa uap, hal itu akan tetap menjadi keingintahuan yang langka dan mahal. Bagaimanapun, prinsip pengoperasian sebagian besar pembangkit listrik didasarkan pada putaran rotor di bawah tekanan uap panas. Pembangkit listrik tenaga nuklir modern berbeda dengan pembangkit listrik tenaga batu bara atau minyak kuno hanya dalam prinsip memanaskan air. Bahkan energi surya yang inovatif dan aman menggunakan uap: cermin besar, seperti kaca pembesar, memfokuskan sinar matahari pada tangki air, mengubahnya menjadi uap untuk turbin listrik.

Pembubaran. Sifat penting lainnya dari air, yang tanpanya tidak hanya ilmu pengetahuan dan industri, tetapi juga kehidupan itu sendiri tidak mungkin terjadi! Menurut Anda apa persamaan plasma darah dengan soda favorit Anda? Jawabannya sederhana: soda adalah larutan berbagai garam, mineral, dan gas. Plasma terdiri dari 90% air, serta protein dan zat lainnya. Dan setiap sel organisme hidup menerima zat yang dibutuhkannya, juga dalam bentuk larutan air.

Air adalah pelarut alami yang paling sederhana, teraman, namun paling dapat diandalkan. Hampir semua zat dapat “terjepit” di antara molekul-molekulnya yang bergerak - dari cairan hingga logam. Properti luar biasa ini telah diketahui sejak awal umat manusia. Seniman zaman dahulu melarutkan pewarna alami dalam air untuk melukis di dinding gua. Kemudian para alkemis abad pertengahan mengambil alih tongkat estafet, melarutkan berbagai zat dalam air dengan harapan mendapatkan “batu bertuah” yang dapat mengubah bahan apa pun menjadi emas. Dan kini sifat ini berhasil digunakan oleh ahli kimia modern.

Ketegangan permukaan. Kebanyakan orang, ketika mendengar tentang tegangan permukaan air, hanya mengingat serangga water strider yang meluncur melintasi permukaan kolam atau genangan air. Sementara itu, tanpa khasiat air ini, mustahil untuk mencuci tangan! Berkat inilah busa sabun terbentuk. Dan sulit juga mengeringkan tangan dengan handuk tanpa handuk. Bagaimanapun, semua bahan penyerap (tidak peduli serbet kertas atau kain mikrofiber) memiliki pori-pori mikroskopis di mana kelembapan diserap karena tegangan permukaan. Untuk alasan yang sama, air mengalir melalui kapiler tertipis yang menembus akar tanaman. Dan pembuatan campuran bangunan kering juga dimungkinkan karena tegangan permukaan air yang ditambahkan.

Molekul air secara aktif tertarik satu sama lain, akibatnya permukaannya cenderung minimum pada volume tertentu. Itulah sebabnya bentuk alami setiap cairan adalah bola. Hal ini dapat dengan mudah diperiksa dengan berada dalam kondisi gravitasi nol. Meskipun untuk percobaan seperti itu tidak perlu terbang ke luar angkasa, cukup gunakan jarum suntik untuk menyuntikkan air ke dalam segelas minyak sayur dan perhatikan bagaimana air itu berkumpul menjadi bola-bola.

Apakah itu meluas atau menyusut? Jawabannya adalah: dengan datangnya musim dingin, air memulai proses pemuaiannya. Mengapa ini terjadi? Sifat ini membedakan air dari semua cairan dan gas lainnya, yang sebaliknya memadat saat didinginkan. Apa alasan perilaku cairan yang tidak biasa ini?

Fisika kelas 3: apakah air memuai atau menyusut ketika dibekukan?

Sebagian besar zat dan bahan bertambah volumenya bila dipanaskan dan mengecil volumenya bila didinginkan. Gas menunjukkan efek ini lebih nyata, namun berbagai cairan dan logam padat menunjukkan sifat yang sama.

Salah satu contoh paling mencolok dari pemuaian dan penyusutan gas adalah udara di dalam balon. Saat kita membawa balon ke luar dalam cuaca di bawah nol derajat, ukuran balon langsung mengecil. Jika kita membawa sebuah bola ke dalam ruangan yang panas, maka bola itu langsung membesar. Namun jika kita membawa balon tersebut ke dalam pemandian, balon tersebut akan pecah.

Molekul air membutuhkan lebih banyak ruang

Alasan terjadinya proses pemuaian dan kontraksi berbagai zat ini adalah molekul. Mereka yang menerima lebih banyak energi (ini terjadi di ruangan hangat) bergerak jauh lebih cepat dibandingkan molekul di ruangan dingin. Partikel yang memiliki lebih banyak energi bertumbukan lebih aktif dan lebih sering; mereka membutuhkan lebih banyak ruang untuk bergerak. Untuk menahan tekanan yang diberikan oleh molekul, ukuran material mulai bertambah. Apalagi hal ini terjadi cukup cepat. Jadi, apakah air memuai atau menyusut ketika dibekukan? Mengapa ini terjadi?

Air tidak mematuhi aturan-aturan ini. Jika kita mulai mendinginkan air hingga empat derajat Celcius, volumenya akan berkurang. Namun jika suhu terus turun, tiba-tiba air mulai mengembang! Ada sifat seperti anomali kepadatan air. Sifat ini terjadi pada suhu empat derajat Celcius.

Sekarang setelah kita mengetahui apakah air mengembang atau menyusut ketika membeku, mari kita cari tahu bagaimana anomali ini terjadi. Alasannya terletak pada partikel penyusunnya. Molekul air tercipta dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Semua orang mengetahui rumus air sejak SD. Atom-atom dalam molekul ini menarik elektron dengan cara yang berbeda. Hidrogen menciptakan pusat gravitasi positif, sedangkan oksigen, sebaliknya, menciptakan pusat gravitasi negatif. Ketika molekul air bertabrakan satu sama lain, atom hidrogen dari satu molekul ditransfer ke atom oksigen dari molekul yang sama sekali berbeda. Fenomena ini disebut ikatan hidrogen.

Air membutuhkan lebih banyak ruang saat mendingin

Pada saat proses pembentukan ikatan hidrogen dimulai, tempat-tempat mulai muncul di dalam air di mana molekul-molekulnya berada dalam urutan yang sama seperti di kristal es. Bagian yang kosong ini disebut cluster. Mereka tidak tahan lama, seperti kristal air padat. Ketika suhu meningkat, mereka runtuh dan mengubah lokasinya.

Selama proses tersebut, jumlah cluster dalam cairan mulai meningkat dengan cepat. Mereka membutuhkan lebih banyak ruang untuk menyebar, akibatnya ukuran air bertambah setelah mencapai kepadatan yang tidak normal.

Ketika termometer turun di bawah nol, gugusan tersebut mulai berubah menjadi kristal es kecil. Mereka mulai bangkit. Akibat semua ini, air berubah menjadi es. Ini adalah kemampuan air yang sangat luar biasa. Fenomena ini diperlukan untuk sejumlah besar proses di alam. Kita semua tahu, dan jika kita belum mengetahuinya, kita ingat bahwa massa jenis es sedikit lebih kecil daripada massa jenis air dingin atau dingin. Berkat ini, es mengapung di permukaan air. Semua perairan mulai membeku dari atas ke bawah, yang memungkinkan penghuni perairan di dasar hidup dengan tenang dan tidak membeku. Jadi sekarang kita tahu secara detail apakah air memuai atau menyusut ketika membeku.

Air panas membeku lebih cepat dibandingkan air dingin. Jika kita mengambil dua gelas identik dan menuangkan air panas ke dalam satu gelas dan air dingin dalam jumlah yang sama ke gelas lainnya, kita akan melihat bahwa air panas akan membeku lebih cepat daripada air dingin. Ini tidak logis, setujukah Anda? Air panas perlu didinginkan sebelum mulai membeku, tetapi air dingin tidak perlu didinginkan. Bagaimana menjelaskan fakta ini? Para ilmuwan hingga saat ini belum bisa menjelaskan misteri tersebut. Fenomena ini disebut “Efek Mpemba”. Ditemukan pada tahun 1963 oleh seorang ilmuwan dari Tanzania dalam keadaan yang tidak biasa. Seorang siswa ingin membuat es krim untuk dirinya sendiri dan memperhatikan bahwa air panas membeku lebih cepat. Dia menceritakan hal ini kepada guru fisikanya, yang pada awalnya tidak mempercayainya.

Halaman 1


Retak batu. Selama musim dingin, gumpalan es terbentuk di atasnya, menghalangi air di bagian bawah retakan.  

Perluasan air selama pembekuan adalah salah satu penyebab fenomena penting lainnya dalam kehidupan Bumi - penghancuran batuan. Selama musim dingin, lapisan atas membeku terlebih dahulu; dalam hal ini, lapisan yang lebih dalam akan dikunci. Ketika lapisan-lapisan ini mulai membeku, volumenya yang semakin besar akan memperluas retakan.  


Pemuaian air selama pembekuan disebabkan oleh fakta bahwa dengan susunan yang tidak teratur (atau dengan susunan yang teratur hanya di daerah yang sempit), molekul air menempati volume yang lebih kecil dibandingkan dengan orientasi yang benar-benar teratur dalam kasus pembentukan struktur tridimit. Karena pemuaian air saat membeku (menurut prinsip Le Chatelier), titik beku menurun seiring dengan meningkatnya tekanan. Namun jika setelah dibekukan tekanannya melebihi nilai tertentu, maka akan terbentuk modifikasi es lainnya yang lebih padat dari biasanya, bahkan sebagian besar lebih padat dari air cair. Oleh karena itu, efek ledakan yang ditimbulkan oleh air yang terbungkus dalam bejana besi atau terakumulasi dalam retakan batuan tidak terjadi jika air telah berada pada tekanan yang sangat tinggi sebelum membeku.  

Pemuaian air selama pematangannya cukup signifikan dan diperhitungkan selama pengoperasian ketel uap: pembakaran ketel dimulai pada ketinggian air terendah dalam meter air, dengan TBMI, sehingga pada saat tekanan uap di dalam ketel mencapai tingkat operasi, tingkat ini, yang meningkat akibat pemuaian air, akan mencapai posisi normal.  

Pemuaian air ketika dipanaskan berbeda dengan pemuaian cairan lain, yang volumenya berangsur-angsur meningkat seiring dengan meningkatnya suhu. Jika tekanan atmosfer normal, maka air menempati volume terkecil pada suhu 4 C. Ketika suhu turun hingga O C (titik beku), volume air bertambah. Pada Gambar. Gambar 9.4 menunjukkan grafik volume air yang bergantung pada suhu hanya sampai 14 C, namun sudah jelas kurvanya naik lebih curam hingga titik didih.  

Pemuaian air selama pembekuan juga menjelaskan fakta bahwa es mengapung di atas air dan tidak jatuh ke dasar.  

Karena pemuaian air ketika membeku di dalam kotak 2 dan ketidakmungkinan keluarnya air ke saluran beku 8 di dalam kotak, tekanan yang signifikan terbentuk, yang bekerja pada piston 3, menggerakkannya menuju jaket air, menekan tutupnya. 4 dan membuka lubang yang ditutup oleh penutup ini, mengakibatkan air dari jaket air keluar.  


Karena pemuaian air saat membeku (menurut prinsip Le Chatelier), titik beku menurun seiring dengan meningkatnya tekanan. Namun, jika setelah pembekuan tekanannya melebihi nilai tertentu, maka akan terbentuk modifikasi es lainnya yang lebih padat dari biasanya, bahkan sebagian besar lebih padat dari air cair. Oleh karena itu, efek robeknya air pada bejana besi atau terbentuknya retakan pada batu ketika dibekukan tidak terjadi jika air sudah berada pada tekanan yang sangat tinggi sebelum dibekukan.  


Karena pemuaian air saat membeku (menurut prinsip Le Chatelier), titik beku menurun seiring dengan meningkatnya tekanan. Namun jika setelah dibekukan tekanannya melebihi nilai tertentu, maka akan terbentuk modifikasi es lainnya yang lebih padat dari biasanya, bahkan sebagian besar lebih padat dari air cair. Oleh karena itu, efek robeknya air pada bejana besi atau terbentuknya retakan pada batu ketika dibekukan tidak terjadi jika air sudah berada pada tekanan yang sangat tinggi sebelum dibekukan.  

Karakteristik pemuaian air sangat penting bagi iklim bumi. Sebagian besar (79%) permukaan bumi tertutup air. Sinar matahari yang jatuh ke permukaan air sebagian dipantulkan darinya, sebagian menembus ke dalam air dan memanaskannya. Jika suhu air rendah, maka lapisan yang dipanaskan (misalnya, pada 2 C) lebih padat daripada lapisan dingin (misalnya, pada 1 C), sehingga tenggelam. Tempatnya digantikan oleh lapisan dingin, yang kemudian memanas. Dengan demikian, terjadi perubahan lapisan air secara terus menerus, yang berkontribusi terhadap pemanasan seragam seluruh kolom air hingga suhu yang sesuai dengan kepadatan maksimum tercapai. Dengan pemanasan lebih lanjut, lapisan atas menjadi semakin berkurang kepadatannya, sehingga tetap berada di atas.  

Karakteristik pemuaian air sangat penting bagi iklim bumi. Sebagian besar (79%) permukaan bumi tertutup air. Sinar matahari yang jatuh ke permukaan air sebagian dipantulkan darinya, sebagian menembus ke dalam air dan memanaskannya. Jika suhu air rendah, maka lapisan yang dipanaskan (misalnya, pada suhu 2°C) akan lebih padat dibandingkan lapisan yang dingin (misalnya, pada suhu 1°C), sehingga akan tenggelam. Tempatnya digantikan oleh lapisan dingin, yang kemudian memanas. Dengan demikian, terjadi perubahan lapisan air secara terus menerus, yang berkontribusi terhadap pemanasan seragam seluruh kolom air hingga suhu yang sesuai dengan kepadatan maksimum tercapai. Dengan pemanasan lebih lanjut, lapisan atas menjadi semakin berkurang kepadatannya, sehingga tetap berada di atas.  

Kepadatan

Massa jenis es murni ρ h pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm (1,01105 Pa) sama dengan 916,8 kg/m 3. Ketika tekanan meningkat, kepadatan es sedikit meningkat. Jadi, di dasar lapisan es Antartika di tempat yang ketebalannya paling besar, mencapai 4.200 m, kepadatan esnya bisa mencapai 920 kg/m3. Kepadatan es juga meningkat seiring dengan penurunan suhu (kira-kira 1,5 kg/m 3 ketika suhu menurun sebesar 10 °C).

Deformasi termal

Dengan penurunan suhu, dimensi linier dan volume sampel dan massa es berkurang, dan dengan peningkatan suhu, proses sebaliknya diamati - ekspansi termal es. Koefisien ekspansi linier es bergantung pada suhu, meningkat seiring kenaikannya. Dalam kisaran suhu dari -20 hingga 0 °C, koefisien ekspansi linier rata-rata 5,5-10~5. dan koefisien muai volumetriknya adalah 16,5-10"5 per 1 °C. Dalam kisaran -40 hingga -20 °C, koefisien muai linier menurun menjadi 3,6-10"5 per 1 °C.

Panas fusi dan sublimasi

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk melelehkan satu satuan massa es tanpa mengubah suhunya disebut kalor jenis peleburan es. Air yang membeku melepaskan jumlah panas yang sama. Pada 0 °C dan tekanan atmosfer normal, kalor jenis peleburan es adalah L pl = 333,6 kJ/kg.

Panas laten penguapan air, bergantung pada suhunya, adalah sama dengan
L isp = 2500 - 246 kJ/kg,
dimana 6 adalah suhu es dalam °C.

Panas spesifik sublimasi es, yaitu. jumlah kalor yang diperlukan untuk peralihan langsung es segar menjadi uap pada suhu konstan sama dengan jumlah kalor yang diperlukan untuk mencairkan es L dan menguapkan air L eva:
L sub =L sub +L digunakan

Panas jenis sublimasi hampir tidak bergantung pada suhu es yang menguap (pada 0 °C L sublim = 2834 kJ/kg, pada -10 °C - 2836, pada -20 °C - 2837 kJ/kg). Ketika uap menyublim, jumlah panas yang sama dilepaskan.

Kapasitas panas

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu satuan massa es sebesar 1 °C pada tekanan tetap disebut kapasitas kalor jenis es. Kapasitas panas es segar C l menurun dengan menurunnya suhu:
C l = 2,12 + 0,00786 kJ/kg.

Hubungan

Es memiliki sifat resorpsi (pembekuan), yang ditandai dengan fakta bahwa ketika dua potong es bersentuhan dan dikompres, keduanya membeku. Di bawah pengaruh peningkatan tekanan lokal pada kontak, pencairan es dapat terjadi. Air yang dihasilkan diperas ke tempat yang tekanannya lebih kecil, dan membeku di sana. Pembekuan permukaan es dapat terjadi tanpa tekanan dan tanpa partisipasi fase cair.

Berkat sifat resorpsi, retakan pada lapisan es dan massa mampu “menyembuhkan” dan retakan es dapat berubah menjadi es monolitik. Hal ini sangat penting ketika menggunakan es sebagai bahan bangunan untuk konstruksi struktur teknik (gudang es, inti struktur hidrolik tahan air, dll.).

Metamorfisme

Metamorfisme es adalah perubahan struktur dan teksturnya di bawah pengaruh proses molekuler dan termodinamika. Proses-proses ini paling termanifestasi dalam pembentukan es metamorf, ketika kumpulan kristal es yang terus menerus dan tidak dapat ditembus terbentuk dari akumulasi awal partikel salju yang hampir tidak bersentuhan satu sama lain. Dalam hal ini, terjadi perpindahan relatif kristal, perubahan permukaan dalam bentuk dan ukurannya, deformasi dan pertumbuhan beberapa kristal dengan mengorbankan kristal lainnya.

Dalam es kristal, metamorfisme terjadi terutama dalam bentuk rekristalisasi kolektif dengan peningkatan ukuran rata-rata kristal dan penurunan jumlah per satuan volume. Dengan bertambahnya ukuran kristal, intensitas rekristalisasi melambat.

Sifat optik

Es adalah kristal positif optik uniaksial yang bersifat birefringent dan memiliki indeks bias terendah dari semua mineral yang diketahui. Akibat birefringence, fluks cahaya dalam kristal menjadi terpolarisasi. Hal ini memungkinkan untuk menentukan posisi sumbu kristal menggunakan Polaroid.

Ketika cahaya melewati es polikristalin, fluks melemah karena penyerapan dan hamburan, dan energi cahaya diubah menjadi energi panas, menyebabkan pemanasan radiasi dan pencairan es. Cahaya yang tersebar merambat di dalam es ke segala arah, termasuk keluar melalui permukaan yang disinari. Karena hamburan cahaya, es terlihat biru dan bahkan zamrud, dan jika ada banyak udara yang masuk ke dalam es, es menjadi putih.

Perbandingan jumlah energi radiasi hamburan yang dipantulkan dari permukaan es dan keluar melalui permukaan dengan energi total cahaya yang tiba di permukaan disebut albedo es. Nilai albedo tergantung pada kondisi permukaan es - untuk es dingin yang bersih, nilai albedonya sekitar 0,4, dan ketika permukaannya meleleh dan kotor, nilainya turun menjadi 0,3-0,2. Ketika salju mengendap di permukaan es, albedo meningkat secara signifikan. Albedo salju bervariasi dari 0,95 untuk salju kering yang baru turun di daerah kutub dan pegunungan hingga 0,20 untuk salju basah dan terkontaminasi.

Voitkovsky K.F. Dasar-dasar glasiologi. M.: Nauka, 1999, 255 hal.



Apakah Anda menyukai artikelnya? Bagikan dengan teman Anda!