Ус бол манай гараг дээрх хамгийн өргөн тархсан, хамгийн нууцлаг бодис юм. Энэ нь эртний үеэс мэдэгдэж байсан энгийн шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанаруудын ачаар үүнийг "амьдралын үндэс" гэж нэрлэдэг. Тэгвэл эдгээр өмчийн "гайхамшиг" нь юу вэ? Үүнийг олж мэдье.
Шингэн байдал.Ус зэрэг бүх шингэний гол шинж чанар. Гадны хүчний нөлөөн дор энэ нь ямар ч савны хэлбэрийг авах чадвартай. Мөн энэ нь түүний бүх нийтийн хүртээмжийг баталгаажуулдаг. Ус нь усны хоолойд урсаж, нуур, гол мөрөн, далай үүсгэдэг. Хамгийн гол нь та үүнийг ямар ч тохиромжтой сав баглаа боодол дээр авч явах боломжтой - жижиг лонхоос эхлээд асар том сав хүртэл.
Температурын шинж чанарууд.Халуун ус нь хүйтэн уснаас хөнгөн бөгөөд үргэлж дээшилдэг. Тиймээс бид хайруулын тавган дээр нэг дор биш харин доод талаас нь халааж шөл хийж болно. "Конвекц" гэж нэрлэгддэг энэхүү үзэгдлийн ачаар дэлхийн усны биетийн оршин суугчдын ихэнх нь гадаргад ойрхон амьдардаг.
Гэхдээ усны хамгийн чухал температурын шинж чанар нь түүний өндөр дулаан багтаамж юм - төмрийнхээс 10 дахин их. Энэ нь халаахад их хэмжээний эрчим хүч шаардагдах боловч хөргөхөд ижил хэмжээний энерги ялгардаг гэсэн үг юм. Манай орон сууцны халаалтын системүүд болон үйлдвэрлэлд ашигладаг хөргөлтийн системүүд нь энэ зарчим дээр суурилдаг.
Түүнчлэн, тэнгис, далай нь дэлхийн дулаан зохицуулагчийн үүргийг гүйцэтгэж, улирлын температурын өөрчлөлтийг зөөлрүүлж, зуны улиралд дулааныг шингээж, өвлийн улиралд ялгаруулдаг. Дулааны багтаамж ба конвекцийг хослуулснаар та бүхэл бүтэн тивийг халааж чадна! Бид "Европын гол батерей" буюу Персийн булангийн урсгалын тухай ярьж байна. Атлантын далайн гадаргын дагуу хөдөлж буй аварга том бүлээн усны урсгалууд нь түүний эрэг дээр тав тухтай температурыг бий болгодог бөгөөд энэ нь эдгээр өргөрөгт байдаггүй.
Хөлдөж байна.Усны хөлдөх цэг нь уламжлалт байдлаар 0 градустай тэнцүү байдаг боловч үнэн хэрэгтээ энэ параметр нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг: атмосферийн даралт, ус байрлуулсан сав, дотор нь хольц байгаа эсэх.
Ус нь бусад бодисоос ялгаатай нь хөлдөхдөө өргөсдөгөөрөө онцлог юм. Манай хатуу ширүүн өвлийг харгалзан үүнийг сөрөг өмч гэж нэрлэж болно. Хөлдөөж, хэмжээ нь нэмэгдэж, ус (эсвэл мөс) зүгээр л металл хоолойг урж хаядаг.
Тиймээс энэ нь хатуу төлөвт шилжих үед усны хэмжээ ихсэх боловч нягтрал багатай болдог. Тиймээс мөс үргэлж уснаас хөнгөн бөгөөд түүний гадаргуу дээр байрладаг. Нэмж дурдахад энэ нь дулааныг муу дамжуулдаг: хамгийн хүйтэн өвөл ч гэсэн гарагийн усан санд амьдрал үлддэг. Эцсийн эцэст, мөсөн "дэр" зузаан байх тусам түүний доорх ус илүү дулаан байдаг. Түүнчлэн, энэ өмчийн ачаар зарим ард түмэн "мөсөн гол" гэж нэрлэгддэг зоорь эсвэл мөсөөр доторлогоотой агуйг барьсаар байгаа бөгөөд энэ нь зуны улиралд ч хайлдаггүй бөгөөд хоол хүнсээ маш удаан хадгалах боломжийг олгодог.
Зарим эрдэмтэд дэлхийн дулаарлын эсрэг тэмцэлд мөс ашиглахыг ч санал болгосон. Уг санааны мөн чанар нь: тусгай хөлөг онгоц Антарктидын ойролцоо хаа нэгтээ хөвж буй мөсөн уулыг чирэх явдал юм. Тэгээд тэр түүнийг хүмүүс халуунд шаналж буй дулаан бүс рүү чирдэг. Мөсөн уул хайлж, далайн эргийн бүс нутгийг бүхэлд нь сэрүүн байлгадаг. Энэ бол зөвхөн хүний бүтээсэн урвуу Персийн булангийн урсгал юм.
Буцалж байна.Хүйтэн мөсөөс халуун уур руу шилжье. Цельсийн 100 градусын температурт ус буцалгадаг гэдгийг хүн бүр мэддэг. Гэхдээ энэ нь зөвхөн агаарын хэвийн найрлага, атмосферийн даралтын нөхцөлд л тохиолддог. Харин Эверестийн оргилд даралт бага, агаар нь нимгэрч байвал таны данх аль хэдийн 68 градуст буцалгана! Буцалж буй ус нь хортой бичил биетнийг устгахад тусалдаг. Уураар хийсэн хоол нь шарсан хоолноос хамаагүй эрүүл байдаг.
Үүнээс гадна усны уурыг соёл иргэншлийн жинхэнэ хөдөлгүүр гэж нэрлэж болно. Уурын хөдөлгүүрийн эрин үеэс хойш зуун жил ч өнгөрөөгүй бөгөөд олон хүмүүс төмөр замын зүтгүүрийг (одоо ихэвчлэн цахилгаанаар ажилладаг) "уурын зүтгүүр" гэж андуурсаар байна.
Дашрамд хэлэхэд цахилгааны тухай. Уур байхгүй бол энэ нь ховор бөгөөд үнэтэй сониуч зүйл хэвээр байх болно. Эцсийн эцэст ихэнх цахилгаан станцуудын үйл ажиллагааны зарчим нь халуун уурын даралтын дор роторыг эргүүлэхэд суурилдаг. Орчин үеийн атомын цахилгаан станцууд нь хуучин нүүрс эсвэл газрын тосны станцуудаас зөвхөн ус халаах зарчмаар ялгаатай байдаг. Нарны шинэлэг, аюулгүй эрчим хүч ч гэсэн уурыг ашигладаг: томруулдаг шил шиг асар том толь нарны туяаг усан сан дээр төвлөрүүлж, цахилгаан турбинуудад зориулсан уур болгон хувиргадаг.
Татан буулгах.Усны өөр нэг чухал шинж чанар, үүнгүйгээр зөвхөн шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэл төдийгүй амьдрал өөрөө боломжгүй юм! Цусны сийвэн нь таны дуртай содтой ямар ижил төстэй байдаг гэж та бодож байна вэ? Хариулт нь энгийн: сод нь янз бүрийн давс, эрдэс бодис, хийн усан уусмал юм. Плазм нь 90% ус, түүнчлэн уураг болон бусад бодисоос бүрддэг. Амьд организмын эс бүр шаардлагатай бодисыг усан уусмал хэлбэрээр хүлээн авдаг.
Ус бол хамгийн энгийн, аюулгүй, гэхдээ хамгийн найдвартай байгалийн уусгагч юм. Бараг ямар ч бодисыг хөдөлгөөнт молекулуудын хооронд "хавчуулж" болно - шингэнээс металл хүртэл. Энэхүү гайхамшигтай өмчийг хүн төрөлхтний үүрээр анзаарсан. Эртний зураачид байгалийн будгийг усанд уусгаж агуйн хананд зурдаг байжээ. Дараа нь дундад зууны алхимичид бороохойг гартаа авч, ямар ч материалыг алт болгон хувиргах "гүн ухааны чулуу" авах найдвараар төрөл бүрийн бодисыг усанд уусгажээ. Одоо энэ өмчийг орчин үеийн химичүүд амжилттай ашиглаж байна.
Гадаргуугийн хурцадмал байдал.Ихэнх хүмүүс усны гадаргуугийн хурцадмал байдлын талаар сонсохдоо зөвхөн усан сан, шалбаагны гадаргуу дээгүүр гулгадаг шавьжийг л санадаг. Үүний зэрэгцээ, усны энэ шинж чанаргүйгээр гараа угаах ч боломжгүй юм! Үүний ачаар савангийн хөөс үүсдэг. Мөн алчуургүйгээр гараа хатаах нь бас хэцүү байдаг. Эцсийн эцэст, бүх шингээгч материалууд (цаасан салфетка эсвэл микро фибр даавуунаас үл хамааран) гадаргуугийн хурцадмал байдлаас болж чийг шингэдэг бичил нүхтэй байдаг. Үүнтэй ижил шалтгаанаар ус нь ургамлын үндэс рүү нэвтэрдэг хамгийн нимгэн хялгасан судсаар дамждаг. Мөн нэмсэн усны гадаргуугийн хурцадмал байдлаас шалтгаалан хуурай барилгын хольц бэлтгэх боломжтой.
Усны молекулууд бие биедээ идэвхтэй татагддаг тул өгөгдсөн эзэлхүүний гадаргуу нь хамгийн бага байх хандлагатай байдаг. Тийм ч учраас аливаа шингэний байгалийн хэлбэр нь бөмбөрцөг юм. Хэрэв та таталцлын хүч байхгүй бол үүнийг амархан шалгаж болно. Хэдийгээр ийм туршилт хийхийн тулд сансарт нисэх шаардлагагүй, зүгээр л тариур ашиглан нэг аяга ургамлын тос руу ус шахаж, бөмбөгөнд хэрхэн хуримтлагдаж байгааг ажиглаарай.
Нягт
0 ° C температурт, 1 атм (1.01105 Па) даралттай цэвэр мөсний нягт ρ h нь 916.8 кг / м 3-тай тэнцүү байна. Даралт ихсэх тусам мөсний нягт бага зэрэг нэмэгддэг. Ийнхүү Антарктидын мөсөн бүрхүүлийн ёроолд 4200 м хүртэл зузаантай газруудад мөсний нягт 920 кг / м3 хүрч болно. Температур буурах тусам мөсний нягт нэмэгддэг (температур 10 ° C-аар буурахад ойролцоогоор 1.5 кг/м3).
Дулааны деформаци
Температур буурах тусам дээж, мөсний массын шугаман хэмжээ, эзэлхүүн буурч, температур нэмэгдэх тусам эсрэг үйл явц ажиглагдаж байна - мөсний дулааны тэлэлт. Мөсний шугаман тэлэлтийн коэффициент нь температураас хамаардаг бөгөөд өсөх тусам нэмэгддэг. -20-0 0С-ийн температурын хязгаарт шугаман тэлэлтийн коэффициент дунджаар 5.5-10~5 байна. Эзлэхүүний тэлэлтийн коэффициент нь 1 ° C тутамд 16.5-10"5 байна. -40-аас -20 ° C-ийн хооронд шугаман тэлэлтийн коэффициент 1 ° C тутамд 3.6-10"5 болж буурдаг.
Хайлмал ба сублимацын дулаан
Температурыг өөрчлөхгүйгээр нэгж массыг хайлуулахад шаардагдах дулааны хэмжээг мөсний хайлах хувийн дулаан гэнэ. Ус хөлдөхөд ижил хэмжээний дулаан ялгардаг. 0 ° C ба хэвийн атмосферийн даралттай үед мөсний хайлалтын хувийн дулаан L pl = 333.6 кЖ/кг байна.
Усны ууршилтын далд дулаан нь түүний температураас хамааран тэнцүү байна
L isp = 2500 - 246 кЖ/кг,
энд 6 нь мөсний температур °C байна.
Мөсний сублимацийн хувийн дулаан, өөрөөр хэлбэл Тогтмол температурт цэвэр мөсийг уур руу шууд шилжүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээ нь мөс L хайлж, усыг ууршуулахад шаардагдах дулааны нийлбэртэй тэнцүү байна L eva:
L дэд =L дэд +L ашиглах
Сублимацын хувийн дулаан нь уурших мөсний температураас бараг хамааралгүй (0 ° C-д L sublime = 2834 кЖ/кг, -10 ° C-д - 2836, -20 ° С-д - 2837 кЖ / кг). Уурыг сублиматжуулах үед ижил хэмжээний дулаан ялгардаг.
Дулааны багтаамж
Тогтмол даралттай мөсний нэгж массыг 10С-аар халаахад шаардагдах дулааны хэмжээг мөсний хувийн дулаан багтаамж гэнэ. Шинэ мөсний дулаан багтаамж C l температур буурах тусам буурдаг.
C l = 2.12 + 0.00786 кЖ / кг.
Харилцаа
Мөс нь шингэх (хөлдөх) шинж чанартай бөгөөд энэ нь хоёр хэсэг мөс хүрч, шахах үед тэд хамтдаа хөлддөг гэдгээрээ онцлог юм. Контакт дахь орон нутгийн нэмэгдсэн даралтын нөлөөн дор мөс бага зэрэг хайлж болно. Үүссэн усыг даралт багатай газруудад шахаж, тэнд хөлддөг. Мөсөн гадаргууг хөлдөх нь даралтгүйгээр, шингэний фазын оролцоогүйгээр тохиолддог.
Ресорбцийн шинж чанарын ачаар мөсөн бүрхүүл, массив дахь хагарал нь "эдгээх" чадвартай бөгөөд хагарсан мөс нь цул мөс болж хувирдаг. Инженерийн байгууламж (мөсний агуулах, гидравлик байгууламжийн ус үл нэвтрэх гол гэх мэт) барихад мөсийг барилгын материал болгон ашиглахад энэ нь маш чухал юм.
Метаморфизм
Мөсөн метаморфизм нь молекул ба термодинамик үйл явцын нөлөөн дор түүний бүтэц, бүтэц өөрчлөгдөх явдал юм. Эдгээр үйл явц нь бие биентэйгээ бараг шүргэлцсэн цасны хэсгүүдийн анхны хуримтлалаас цаг хугацааны явцад тасралтгүй, үл нэвтрэх мөсөн талстууд үүсэх үед метаморф мөс үүсэхэд хамгийн бүрэн илэрдэг. Энэ тохиолдолд талстуудын харьцангуй нүүлгэн шилжүүлэлт, тэдгээрийн хэлбэр, хэмжээ нь гадаргуугийн өөрчлөлт, бусдын зардлаар зарим талстуудын хэв гажилт, өсөлт үүсдэг.
Кристалл мөсөнд метаморфизм нь гол төлөв хамтын дахин талстжих хэлбэрээр явагддаг бөгөөд талстуудын дундаж хэмжээ нэмэгдэж, нэгж эзэлхүүн дэх тэдгээрийн тоо буурч байна. Кристалын хэмжээ ихсэх тусам дахин талстжилтын эрч хүч удааширдаг.
Оптик шинж чанарууд
Мөс нь нэг тэнхлэгт, оптик эерэг талст бөгөөд хос хугаралттай бөгөөд мэдэгдэж буй ашигт малтмалын хугарлын хамгийн бага илтгэгчтэй. Хоёр хугарлын үр дүнд болор дахь гэрлийн урсгал туйлширдаг. Энэ нь Polaroids ашиглан болор тэнхлэгүүдийн байрлалыг тодорхойлох боломжтой болгодог.
Поликристал мөсөөр гэрэл өнгөрөхөд шингээлт, тархалтаас болж урсгалын сулрал ажиглагддаг бол гэрлийн энерги нь дулаан болж хувирч, цацрагийн халаалт, мөс хайлдаг. Тарсан гэрэл нь мөсөнд бүх чиглэлд тархдаг, тэр дундаа цацрагийн гадаргуугаар дамжин гардаг. Гэрлийн тархалтаас болж мөс нь цэнхэр, бүр маргад мэт харагддаг бөгөөд хэрэв мөсөнд их хэмжээний агаарын хольц байвал цагаан өнгөтэй болдог.
Мөсөн гадаргуугаас ойж, гадаргуу дээгүүр тархсан цацрагийн энергийн хэмжээг гадаргуу дээр ирж буй гэрлийн нийт энергид харьцуулсан харьцааг мөсөн альбедо гэнэ. Альбедогийн утга нь мөсний гадаргуугийн төлөв байдлаас хамаардаг - цэвэр хүйтэн мөсний хувьд альбедо утга нь 0.4 орчим байдаг ба гадаргуу нь хайлж, бохирдох үед 0.3-0.2 хүртэл буурдаг. Цас мөсөн гадаргуу дээр тогтох үед альбедо ихээхэн нэмэгддэг. Цасан альбедо нь туйлын болон уулархаг бүс нутагт шинээр унасан хуурай цасанд 0.95-аас нойтон, бохирдсон цасанд 0.20 хүртэл хэлбэлздэг.
Войтковский К.Ф. Мөс судлалын үндэс. М.: Наука, 1999, 255 х.
Хуудас 1
| Чулууны хагарал. Хүйтний үеэр дээд хэсэгт мөсөн бөглөө үүсч, хагарлын доод хэсгийн усыг хаажээ. |
Хөлдөлтийн үед усны тэлэлт нь дэлхийн амьдралын өөр нэг чухал үзэгдлийн нэг шалтгаан болох чулуулаг сүйрэх явдал юм. Хүйтэн үед дээд давхарга нь эхлээд хөлддөг; энэ тохиолдолд гүн давхаргууд түгжигдэх болно. Эдгээр давхаргууд хөлдөж эхлэхэд эзэлхүүн нь нэмэгдэж, ан цавыг өргөжүүлнэ.
Хөлдөлтийн үед усны тэлэлт нь жигд бус зохион байгуулалттай (эсвэл зөвхөн нарийхан газарт тогтмол байрлалтай) усны молекулууд нь тридимит бүтэц үүссэн тохиолдолд бүрэн тогтмол чиг баримжаатай харьцуулахад бага эзэлхүүнтэй байдагтай холбоотой юм. Хөлдөх үед ус өргөсдөг тул (Le Chatelier-ийн зарчмын дагуу) хөлдөх цэг нь даралт ихсэх тусам буурдаг. Гэсэн хэдий ч хөлдсөний дараа даралт нь тодорхой хэмжээнээс давсан тохиолдолд мөсний бусад өөрчлөлтүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь ердийнхөөс илүү нягт, тэр ч байтугай ихэнх хэсэг нь шингэн уснаас илүү нягт байдаг. Тиймээс, хэрэв ус хөлдөхөөс өмнө маш өндөр даралттай байсан бол төмрийн саванд хаагдсан эсвэл чулуулгийн хагаралд хуримтлагдсан усны тэсрэлт үүсэхгүй.
Ус боловсорч гүйцэх явцад усны тэлэлт нь нэлээд ач холбогдолтой бөгөөд уурын зуухыг ажиллуулах явцад харгалзан үздэг: уурын зуухны шаталт нь TBMI-ийн усны тоолуур дахь усны хамгийн бага түвшнээс эхэлдэг бөгөөд ингэснээр бойлер дахь уурын даралт хамгийн өндөр түвшинд хүрэхэд хүргэдэг. ашиглалтын түвшин, усны тэлэлтийн үр дүнд нэмэгдэж буй энэ түвшин хэвийн хэмжээндээ хүрнэ.
Халах үед усны тэлэлт нь бусад шингэний тэлэлтээс ялгаатай бөгөөд түүний хэмжээ нь температур нэмэгдэх тусам аажмаар нэмэгддэг. Хэрэв атмосферийн даралт хэвийн бол ус хамгийн бага эзэлхүүнийг 4 хэмд эзэлнэ. Температур нь O C (хөлдөх цэг) хүртэл буурах тусам усны хэмжээ нэмэгддэг. Зураг дээр. Зураг 9.4-т зөвхөн 14 С хүртэлх температураас хамаарах усны эзэлхүүний графикийг харуулсан боловч муруй буцлах цэг хүртэл огцом өсөх нь аль хэдийн тодорхой болсон.
Мөн хөлдөх үед усны тэлэлт нь мөс усан дээр хөвж, ёроол руу унахгүй гэдгийг тайлбарладаг.
2-р хайрцганд хөлдөх үед ус өргөжиж, хайрцган дахь хөлдсөн суваг 8 руу гарах боломжгүй тул их хэмжээний даралт үүсдэг бөгөөд энэ нь поршений 3-д үйлчилж, усны хүрэм рүү хөдөлж, тагийг нь шахдаг. 4 ба энэ таглааг хаасан нүхийг онгойлгож, усны хүрэмнээс ус асгарна.
Хөлдөх үед ус өргөсдөг тул (Le Chatelier-ийн зарчмын дагуу) хөлдөх цэг нь даралт ихсэх тусам буурдаг. Гэсэн хэдий ч хөлдсөний дараа даралт нь тодорхой хэмжээнээс давсан тохиолдолд мөсний бусад өөрчлөлтүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь ердийнхөөс илүү нягт, тэр ч байтугай ихэнх хэсэг нь шингэн уснаас илүү нягт байдаг. Тиймээс, ус хөлдөхөөс өмнө маш өндөр даралттай байсан бол хөлдөх үед төмрийн судсанд ус урсдаг эсвэл чулуунд ан цав үүсдэггүй.
Хөлдөх үед ус өргөсдөг тул (Le Chatelier-ийн зарчмын дагуу) хөлдөх цэг нь даралт ихсэх тусам буурдаг. Гэсэн хэдий ч хөлдсөний дараа даралт нь тодорхой хэмжээнээс давсан тохиолдолд мөсний бусад өөрчлөлтүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь ердийнхөөс илүү нягт, тэр ч байтугай ихэнх хэсэг нь шингэн уснаас илүү нягт байдаг. Тиймээс, ус хөлдөхөөс өмнө маш өндөр даралттай байсан бол хөлдөх үед төмрийн судсанд ус урсдаг эсвэл чулуунд ан цав үүсдэггүй.
Усны тэлэлтийн шинж чанар нь дэлхийн цаг уурын хувьд асар их ач холбогдолтой юм. Дэлхийн гадаргуугийн ихэнх хэсэг нь (79%) усаар бүрхэгдсэн байдаг. Усны гадаргуу дээр унасан нарны цацраг нь түүнээс хэсэгчлэн тусч, хэсэгчлэн усанд нэвтэрч, халаадаг. Хэрэв усны температур бага байвал халсан давхаргууд (жишээлбэл, 2 С) хүйтэн давхаргаас (жишээлбэл, 1 С) илүү нягт байдаг тул доошоо живдэг. Тэдний байрыг хүйтэн давхаргууд эзэлдэг бөгөөд энэ нь эргээд халдаг. Тиймээс усны давхаргын тасралтгүй өөрчлөлт байдаг бөгөөд энэ нь хамгийн их нягтралд тохирсон температурт хүрэх хүртэл усны баганыг бүхэлд нь жигд халаахад хувь нэмэр оруулдаг. Цаашид халаах тусам дээд давхаргууд нь бага, бага нягт болж, улмаар дээд хэсэгт үлддэг.
Усны тэлэлтийн шинж чанар нь дэлхийн цаг уурын хувьд асар их ач холбогдолтой юм. Дэлхийн гадаргуугийн ихэнх хэсэг нь (79%) усаар бүрхэгдсэн байдаг. Усны гадаргуу дээр унасан нарны цацраг нь түүнээс хэсэгчлэн тусч, хэсэгчлэн усанд нэвтэрч, халаадаг. Хэрэв усны температур бага байвал халсан давхаргууд (жишээлбэл, 2 ° C) хүйтэн давхаргаас (жишээлбэл, 1 ° С) илүү нягт байдаг тул доошоо живдэг. Тэдний байрыг хүйтэн давхаргууд эзэлдэг бөгөөд энэ нь эргээд халдаг. Тиймээс усны давхаргын тасралтгүй өөрчлөлт байдаг бөгөөд энэ нь хамгийн их нягтралд тохирсон температурт хүрэх хүртэл усны баганыг бүхэлд нь жигд халаахад хувь нэмэр оруулдаг. Цаашид халаах тусам дээд давхаргууд нь бага, бага нягт болж, улмаар дээд хэсэгт үлддэг.
Энэ нь өргөжиж байна уу, эсвэл хумигдаж байна уу? Хариулт нь: Өвөл ирэхэд ус өргөжих процесс эхэлдэг. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ? Энэ шинж чанар нь усыг бусад бүх шингэн, хийнээс ялгадаг бөгөөд эсрэгээр хөргөх үед шахдаг. Энэ ер бусын шингэний ийм зан үйлийн шалтгаан юу вэ?
Физик 3-р анги: ус хөлдөхөд тэлэх үү, агших уу?
Ихэнх бодис, материалын хэмжээ нь халах үед нэмэгдэж, хөргөх үед хэмжээ нь буурдаг. Хий энэ нөлөөг илүү мэдэгдэхүйц харуулдаг боловч янз бүрийн шингэн болон хатуу металлууд ижил шинж чанартай байдаг.
Хийн тэлэлт, агшилтын хамгийн гайхалтай жишээнүүдийн нэг бол бөмбөлөг дэх агаар юм. Бид гадаа агаарын бөмбөлөг авч явахад бөмбөлөг тэр даруйдаа багасдаг. Хэрэв бид бөмбөгийг халаасан өрөөнд оруулбал тэр даруй нэмэгддэг. Гэхдээ бид бөмбөлгийг угаалгын өрөөнд оруулбал тэр нь хагарна.
Усны молекулууд илүү их зай шаарддаг
Төрөл бүрийн бодисын тэлэлт, агшилтын эдгээр процессууд явагддаг шалтгаан нь молекулууд юм. Илүү их энерги авдаг хүмүүс (энэ нь дулаан өрөөнд тохиолддог) хүйтэн өрөөнд байгаа молекулуудаас хамаагүй хурдан хөдөлдөг. Илүү их энергитэй бөөмсүүд илүү идэвхтэй мөргөлддөг бөгөөд тэд илүү их зай шаарддаг. Молекулуудын үзүүлэх даралтыг хадгалахын тулд материалын хэмжээ нэмэгдэж эхэлдэг. Түүнээс гадна энэ нь маш хурдан тохиолддог. Тэгэхээр ус хөлдөхдөө тэлэх үү, агших уу? Яагаад ийм зүйл болж байна вэ?
Ус нь эдгээр дүрмийг дагаж мөрддөггүй. Хэрэв бид усыг дөрвөн хэм хүртэл хөргөж эхэлбэл энэ нь түүний эзлэхүүнийг бууруулдаг. Гэхдээ хэрэв температур буурсаар байвал ус гэнэт өргөжиж эхэлнэ! Усны нягтралд аномали гэх мэт шинж чанар байдаг. Энэ шинж чанар нь дөрвөн градусын температурт тохиолддог.
Одоо бид хөлдөх үед ус өргөсдөг эсвэл агшдаг уу гэдгийг тогтоосон тул эхлээд энэ гажиг хэрхэн үүсдэгийг олж мэдье. Үүний шалтгаан нь түүний бүрдсэн хэсгүүдэд оршдог. Усны молекул нь хоёр устөрөгчийн атом ба нэг хүчилтөрөгчийн атомаас үүсдэг. Бага сургуулиас хойш хүн бүр усны томъёог мэддэг. Энэ молекул дахь атомууд электронуудыг өөр өөр аргаар татдаг. Устөрөгч нь эерэг таталцлын төвийг үүсгэдэг бол хүчилтөрөгч нь эсрэгээрээ сөрөг таталцлын төвийг үүсгэдэг. Усны молекулууд хоорондоо мөргөлдөхөд нэг молекулын устөрөгчийн атомууд тэс өөр молекулын хүчилтөрөгчийн атом руу шилждэг. Энэ үзэгдлийг устөрөгчийн холбоо гэж нэрлэдэг.
Ус хөргөх үед илүү их зай хэрэгтэй
Устөрөгчийн холбоо үүсэх үйл явц эхлэх тэр мөчид молекулууд нь мөсөн талсттай ижил дарааллаар байрладаг газрууд усанд гарч эхэлдэг. Эдгээр хоосон зайг кластер гэж нэрлэдэг. Тэд хатуу усны болор шиг удаан эдэлгээтэй байдаггүй. Температур өсөхөд тэд нурж, байршлаа өөрчилдөг.
Процессын явцад шингэн дэх кластеруудын тоо хурдацтай нэмэгдэж эхэлдэг. Тэд тархахын тулд илүү их зай шаарддаг бөгөөд үүний үр дүнд усны хэвийн бус нягтралд хүрсний дараа хэмжээ нь нэмэгддэг.
Термометр тэгээс доош унах үед бөөгнөрөл нь жижиг мөсөн талстууд болж хувирч эхэлдэг. Тэд босч эхэлдэг. Энэ бүхний үр дүнд ус мөс болж хувирдаг. Энэ бол усны маш ер бусын чадвар юм. Энэ үзэгдэл нь байгальд маш олон тооны үйл явцад зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Бид бүгд мэддэг, мэдэхгүй бол мөсний нягт нь хүйтэн эсвэл хүйтэн усны нягтаас арай бага байдаг гэдгийг бид санаж байна. Үүний ачаар мөс усны гадаргуу дээр хөвдөг. Усны бүх биетүүд дээрээс доошоо хөлдөж эхэлдэг бөгөөд энэ нь ёроолд байгаа усны оршин суугчид тайван байж, хөлдөхгүй байх боломжийг олгодог. Тэгэхээр одоо бид ус хөлдөхдөө тэлэх үү, агших уу гэдгийг нарийн мэддэг болсон.
Халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг. Хэрэв бид хоёр ижил шил аваад нэг рүү нь халуун ус, нөгөө рүү нь ижил хэмжээний хүйтэн ус асгавал халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөгийг анзаарах болно. Энэ логик биш, та санал нийлэх үү? Халуун ус хөлдөж эхлэхээс өмнө хөргөх хэрэгтэй, харин хүйтэн ус хөргөх шаардлагагүй. Энэ баримтыг хэрхэн тайлбарлах вэ? Эрдэмтэд өнөөг хүртэл энэ нууцыг тайлбарлаж чадахгүй байна. Энэ үзэгдлийг "Мпемба эффект" гэж нэрлэдэг. Үүнийг 1963 онд Танзанийн эрдэмтэн ер бусын нөхцөл байдлын дор нээсэн. Нэг оюутан өөрөө зайрмаг хийхийг хүссэн бөгөөд халуун ус илүү хурдан хөлддөгийг анзаарчээ. Тэрээр энэ тухайгаа физикийн багштайгаа хуваалцсан ч эхэндээ түүнд итгээгүй.
Мөснөөс илүү энгийн зүйл юу байж болох юм шиг санагдаж байна уу? Өвөл хэдэн сар үргэлжилдэг Евразийн төв хэсэгт, жилийн ихэнх өвөл үргэлжилдэг хойд хэсэгт, мөн өмнөд уулархаг бүс нутагт цас, мөс нь ландшафтын нийтлэг бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Үүний зэрэгцээ мөс үүсэх үйл явц нь өөрөө ер бусын юм. Жишээлбэл, шингэнээс хатуу төлөвт шилжих, өөрөөр хэлбэл хөлдөх үед усны хэмжээ хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харцгаая. Энэхүү өөрчлөлт нь бидний мэддэг бусад бодисуудаас тэс өөр хэлбэрээр явагддаг. Висмут, галлиас бусад нь хөргөх үед агшиж, эзэлхүүнийг нь багасгадаг. Хатуурах явцад тэдгээрийн эзэлхүүн нь хайлмалтай ижил масстай харьцуулахад мэдэгдэхүйц буурдаг.
Ус хөлдөх үед эсрэгээрээ тохиолддог - мөсний нягтрал буурч, эзлэхүүн нь ижил масстай усны эзэлхүүнтэй харьцуулахад 10% -иар нэмэгддэг.
Хүмүүс мөсний энэ шинж чанарыг эртнээс мэддэг байсан. Үүнийг тайлбарлаж чадаагүй ч тэд үүнийг амжилттай ашигласан. Хойд Европ дахь хүчирхэг барилгууд хэдэн зуун кг жинтэй чулуун цул чулуунуудаас баригдсан. Ийм блокуудыг хийхийн тулд чулуулагт харьцангуй гүехэн ховилыг цоолж эсвэл тохиромжтой ан цавыг сонгосон. Өвлийн хүйтэн эхлэхээс өмнө тэдгээрийг усаар дүүргэж, үүссэн мөс нь тэсрэх бодис болж байв. Тиймээс жилээс жилд тэвчээртэй байж хүмүүс хамгийн бат бөх чулуулгийг буталж, хөлдөх үед усыг тэлэх замаар барилгын материалыг олж авдаг байв. Одоо шинжлэх ухаан энэ үзэгдлийн шалтгааныг тайлбарлаж чадна. Зураг дээрээс харж болно. 1.8, температур буурах үед эзлэхүүний өөрчлөлт нь өвөрмөц байдлаар тохиолддог. Эхлээд ус нь бусад олон шингэн шиг ажилладаг: аажмаар нягт болж, эзэлхүүнийг нь бууруулдаг. Энэ нь 4 ° C хүртэл (илүү нарийвчлалтай, 3.98 ° C хүртэл) ажиглагддаг. Энэ температурт хямрал ойртож байгаа мэт. Цаашид хөргөх нь буурахаа больсон боловч эзлэхүүнийг аажмаар нэмэгдүүлдэг. Гөлгөр байдал нь 0 ° C-д огцом тасалдаж, муруй нь босоо шулуун шугам болж хувирч, эзлэхүүн нь бараг 10% -иар огцом нэмэгддэг. Ус мөс болж хувирдаг.
Мэдээжийн хэрэг, 3.98 ° -т холбоо үүсэхэд дулааны интерференц маш их суларч эхэлдэг тул усыг мөстэй төстэй хүрээ болгон бүтцийн хувьд өөрчлөх боломж гарч ирдэг. Молекулууд харилцан дараалалтай, зарим газар мөсний шинж чанартай зургаан өнцөгт бүтэц үүсдэг1.
Шингэн усан дахь эдгээр процессууд нь бүтцийн бүрэн бүтцийн өөрчлөлтийг бэлдэж, 0 хэмд энэ нь тохиолддог: урсдаг ус нь мөс болдог - талст хатуу. Молекул бүр дөрөвтэй устөрөгчийн холбоогоор холбогдох боломжийг олж авдаг
Би хөрш. Тиймээс мөсний үе шатанд ус нь усны молекулуудын тогтмол бүлгүүдийн хооронд "суваг" бүхий задгай бүтэц үүсгэдэг.
Усны өөр нэг өвөрмөц шинж чанар нь бүтцийн өөрчлөлттэй холбоотой байж болох юм - "ус-мөс" фазын шилжилтийн үед дулааны багтаамжийн огцом үсрэлт. 0°С-ийн усны хувийн дулааны багтаамж 1.009 байна. Ижил температурт мөс болж хувирсан усны хувийн дулааны багтаамж хоёр дахин их байна.
3.98...0°С-ийн хязгаарт "ус - мөс" бүтцийн шилжилтийн онцлогоос шалтгаалан хангалттай гүнтэй байгалийн усан сангууд ихэвчлэн ёроол хүртэл хөлддөггүй. Өвлийн хүйтэн эхлэхэд усны дээд давхарга нь ойролцоогоор +4 хэм хүртэл хөргөж, хамгийн их нягтралд хүрч, усан сангийн ёроолд живдэг. Эдгээр давхаргууд нь хүчилтөрөгчийг гүн рүү зөөж, шим тэжээлийг жигд хуваарилахад тусалдаг. Тэдний оронд илүү дулаан массууд гадаргуу дээр гарч, илүү нягт болж, гадаргын агаартай харьцахдаа хөргөж, +4 хэм хүртэл хөргөсний дараа илүү гүн шингэдэг. Цусны эргэлт дуусч, усан санг хөвөгч мөсөн давхаргаар бүрхэх хүртэл хутгана. Мөс нь гүнийг бүрэн хөлдөхөөс найдвартай хамгаалдаг - эцсийн эцэст түүний дулаан дамжуулалт нь уснаас хамаагүй бага байдаг.
Жил бүр эрүүл амьдралын хэв маяг улам бүр түгээмэл болж байна. Хүмүүс тамхи татахаа больж, спортоор хичээллэж, өдрийн турш хэрэглэсэн хоол хүнсийнхээ илчлэгийг тоолж, илүүдэл жингээ хянаж эхэлдэг. Олон тооны спортын төрлүүд байдаг ...
Өргөн хэлбэрийн хэвлэх технологи нь том параметр бүхий хэвлэсэн бүтээгдэхүүнийг тусгай "өргөн принтер" болон плоттер дээр хуулбарлах явдал юм. Ийм хүчирхэг орчин үеийн тоног төхөөрөмжийг ашигласны ачаар A1, A2, A3,...
Дулаан тусгаарлалт нь аливаа байшингийн засварын чухал үйл явц юм. Эцсийн эцэст тодорхой хана, фасадны бат бөх чанар нь үүнээс хамаарна. Өнөөдөр үйлдвэрлэгчид дулаалгын зориулалттай олон төрлийн материалыг санал болгож байна - эрдэс ...
