ყინული- მინერალი ქიმიური ფორმულით H2O, არის წყალი კრისტალურ მდგომარეობაში.

ყინულის ქიმიური შემადგენლობა: H - 11,2%, O - 88,8%. ზოგჯერ ყინული შეიცავს აირისებრ და მყარ მექანიკურ მინარევებს. ბუნებაში ყინული ძირითადად წარმოდგენილია რამდენიმე კრისტალური მოდიფიკაციიდან ერთ-ერთით, სტაბილური ტემპერატურის დიაპაზონში 0-დან 80°C-მდე, დნობის წერტილით 0°C.

ყინულის კრისტალური სტრუქტურაალმასის სტრუქტურის მსგავსი: თითოეული H20 მოლეკულა გარშემორტყმულია მასთან ყველაზე ახლოს ოთხი მოლეკულით, რომლებიც მდებარეობს მისგან იმავე მანძილზე, უდრის 2,76 A-ს და მდებარეობს რეგულარული ტეტრაედონის წვეროებზე. დაბალი კოორდინაციის რაოდენობის გამო, ყინულის სტრუქტურა ღიაა, რაც გავლენას ახდენს მის სიმკვრივეზე (0,917).

ყინულის თვისებები:ყინული უფეროა. დიდ მტევნებში ის იძენს მოლურჯო ელფერს. შუშის ბრწყინვალება. გამჭვირვალე. არ აქვს დეკოლტე. სიმტკიცე 1.5. Მყიფე. ოპტიკურად დადებითი, რეფრაქციული ინდექსი ძალიან დაბალი (n = 1.310, nm = 1.309).

ყინულის პოვნის ფორმები:ყინული ბუნებაში ძალიან გავრცელებული მინერალია. დედამიწის ქერქში ყინულის რამდენიმე სახეობაა: მდინარე, ტბა, ზღვა, მიწა, ფინი და მყინვარი. უფრო ხშირად ის აყალიბებს წვრილმარცვლოვანი მარცვლების აგრეგატულ დაგროვებას. ასევე ცნობილია ყინულის კრისტალური წარმონაქმნები, რომლებიც წარმოიქმნება სუბლიმაციით, ანუ უშუალოდ ორთქლის მდგომარეობიდან. ამ შემთხვევებში, ყინულს აქვს ჩონჩხის კრისტალების (ფიფქების) და ჩონჩხის და დენდრიტული ზრდის აგრეგატების (მღვიმის ყინული, ყინვა, ყინვაგამძლე და შუშის ნიმუშები). მსხვილი, კარგად დაჭრილი კრისტალები გვხვდება, მაგრამ ძალიან იშვიათად.
ყინულის სტალაქტიტები, რომლებსაც სასაუბროდ "ყინულის" უწოდებენ, ყველასთვის ნაცნობია. შემოდგომა-ზამთრის სეზონებში დაახლოებით 0 ° ტემპერატურის განსხვავებებით, ისინი იზრდებიან დედამიწის ზედაპირზე ყველგან, ნელი გაყინვით (კრისტალიზაცია) მიედინება და წვეთოვანი წყალი. ისინი ასევე გავრცელებულია ყინულის გამოქვაბულებში.
ყინულის ნაპირები არის ყინულის საფარის ზოლები ყინულისგან, რომლებიც კრისტალდება წყალ-ჰაერის საზღვარზე წყალსაცავების კიდეების გასწვრივ და შემოსაზღვრულია გუბეების, მდინარეების, ტბების, აუზების, წყალსაცავების და ა.შ. დანარჩენი წყლის ფართობით არ ყინავს. მათი სრული შერწყმით, წყალსაცავის ზედაპირზე წარმოიქმნება უწყვეტი ყინულის საფარი.
ყინული ასევე ქმნის პარალელურ სვეტურ აგრეგატებს ფოროვან ნიადაგებში ბოჭკოვანი ძარღვების სახით და მათ ზედაპირზე ყინულის ანთოლითებს.

ყინულის წარმოქმნა და დეპოზიტები:ყინული ძირითადად წყლის აუზებში წარმოიქმნება, როდესაც ჰაერის ტემპერატურა იკლებს. ამავდროულად, წყლის ზედაპირზე ჩნდება ყინულის ფაფა, რომელიც შედგება ყინულის ნემსებისგან. ქვემოდან მასზე იზრდება გრძელი ყინულის კრისტალები, რომლებშიც მეექვსე რიგის სიმეტრიის ღერძები ქერქის ზედაპირის პერპენდიკულარულია. ყინულის კრისტალებს შორის თანაფარდობა წარმოქმნის სხვადასხვა პირობებში ნაჩვენებია ნახ. ყინული გავრცელებულია ყველგან, სადაც არის ტენიანობა და სადაც ტემპერატურა ეცემა 0°C-ზე დაბლა. ზოგიერთ რაიონში მიწის ყინული დნება მხოლოდ უმნიშვნელო სიღრმეზე, რომლის ქვემოთ იწყება მუდმივი ყინვა. ეს არის ეგრეთ წოდებული მუდმივი ყინვაგამძლე რეგიონები; დედამიწის ქერქის ზედა ფენებში მუდმივი ყინვის გავრცელების რაიონებში გვხვდება ე.წ. მიწისქვეშა ყინული, რომელთა შორის გამოირჩევა თანამედროვე და ნამარხი მიწისქვეშა ყინული. დედამიწის მთლიანი ხმელეთის მინიმუმ 10% დაფარულია მყინვარებით, მონოლითურ ყინულოვან კლდეს, რომელიც მათ ადგენს, მყინვარული ყინული ეწოდება. მყინვარული ყინული ძირითადად თოვლის დაგროვების შედეგად წარმოიქმნება მისი დატკეპნისა და ტრანსფორმაციის შედეგად. ყინულის საფარი მოიცავს გრენლანდიის და თითქმის მთელი ანტარქტიდის ტერიტორიის დაახლოებით 75% -ს; მყინვარების უდიდესი სისქე (4330 მ) დაარსდა ბაირდის სადგურთან (ანტარქტიდა). ცენტრალურ გრენლანდიაში ყინულის სისქე 3200 მ აღწევს.

ცნობილია ყინულის საბადოები. ცივი გრძელი ზამთრითა და მოკლე ზაფხულის მქონე რაიონებში, ასევე მაღალმთიან რეგიონებში, იქმნება ყინულის გამოქვაბულები სტალაქტიტებითა და სტალაგმიტებით, რომელთა შორის ყველაზე საინტერესოა კუნგურსკაია ურალის პერმის რეგიონში, ასევე სლოვაკეთის მღვიმე დობშინე.
ზღვის ყინული იქმნება, როდესაც ზღვის წყალი იყინება. ზღვის ყინულის დამახასიათებელი თვისებებია მარილიანობა და ფორიანობა, რაც განსაზღვრავს მისი სიმკვრივის დიაპაზონს 0,85-დან 0,94 გ/სმ3-მდე. ასეთი დაბალი სიმკვრივის გამო, ყინულის ნაკადები წყლის ზედაპირზე ამოდის მათი სისქის 1/7-1/10-ით. ზღვის ყინული იწყებს დნობას -2,3°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე; ის უფრო ელასტიურია და უფრო ძნელად იშლება ვიდრე მტკნარი წყლის ყინული.

ყინულის მრავალფეროვნება:

ᲛᲔ. ატმოსფერული ყინული:თოვლი, ყინვა, სეტყვა.

ატმოსფერული ყინული- ატმოსფეროში შეჩერებული ან დედამიწის ზედაპირზე ჩამოვარდნილი ყინულის ნაწილაკები (მყარი ნალექები), აგრეთვე ყინულის კრისტალები ან ამორფული საბადოები, რომლებიც წარმოიქმნება დედამიწის ზედაპირზე, მიწის ობიექტების ზედაპირზე და ჰაერში მყოფ თვითმფრინავებზე.
თოვლი- მყარი ნალექი ფიფქების სახით მოდის. თოვლი მოდის მრავალი სახის ღრუბლებიდან, განსაკუთრებით ნიმბოსტრატუსიდან (თოვლი). თოვლი არის ზამთრის ტიპიური ნალექი, რომელიც ქმნის თოვლის საფარს.
ფროსტი- ყინულის კრისტალების თხელი არათანაბარი ფენა, რომელიც წარმოიქმნება ნიადაგზე, ბალახზე და მიწის ობიექტებზე ატმოსფერული წყლის ორთქლისგან, როდესაც დედამიწის ზედაპირი გაცივდება უარყოფით ტემპერატურამდე, ჰაერის ტემპერატურაზე დაბალი.
სეტყვა- ატმოსფერული ნალექი მრგვალი ან არარეგულარული ფორმის ყინულის ნაწილაკების (სეტყვის ქვები) სახით 5-55 მმ ზომის. თბილ სეზონზე სეტყვა მოდის ძლიერი კუმულონიმბუს ღრუბლებიდან, ძლიერად განვითარებული ზემოთ, ჩვეულებრივ წვიმისა და ჭექა-ქუხილის დროს.

II. წყლის ყინული (ყინულის საფარი) , წარმოიქმნება წყლის ზედაპირზე და წყლის მასაში სხვადასხვა სიღრმეზე: შიდა წყალი, ქვედა ყინული.

ყინულის საფარი- მყარი ყინული, რომელიც ცივ სეზონზე წარმოიქმნება ოკეანეების, ზღვების, მდინარეების, ტბების, ხელოვნური რეზერვუარების ზედაპირზე, აგრეთვე მეზობელი ტერიტორიებიდან ჩამოტანილი. მაღალ განედებში ის არსებობს მთელი წლის განმავლობაში.
წყლის ყინული- პირველადი ყინულის კრისტალების დაგროვება, რომლებიც წარმოიქმნება წყლის სვეტში და წყლის სხეულის ძირში.
ქვედა ყინული- წყალსაცავის ფსკერზე ან წყალში შეჩერებული ყინული. ქვედა ყინული შეინიშნება მდინარეების, ზღვების და პატარა ტბების ფსკერზე, წყალში ჩაძირულ ობიექტებზე და არაღრმა ადგილებში. ქვედა ყინული წარმოიქმნება სუპერგაციებული წყლის კრისტალიზაციის დროს და აქვს ფხვიერი ფოროვანი სტრუქტურა.

III. მიწისქვეშა ყინული.

მიწისქვეშა ყინული- ყინული, რომელიც მდებარეობს დედამიწის ქერქის ზედა ფენებში. მიწისქვეშა ყინული გვხვდება მუდმივ ყინულოვან ადგილებში. ფორმირების დროისთვის, თანამედროვე და ნამარხი მიწისქვეშა ყინული გამოირჩევა წარმოშობის მიხედვით:
ა). პირველადი ყინულიფხვიერი დეპოზიტების გაყინვის პროცესში წარმოქმნილი;
ბ). მეორადი ყინული- წყლისა და წყლის ორთქლის კრისტალიზაციის პროდუქტი (ა) ბზარებში (ვენის ყინული), (ბ) ფორებსა და სიცარიელეებში (მღვიმის ყინული), (გ) ჩამარხული ყინული, რომელიც წარმოიქმნება დედამიწის ზედაპირზე და შემდეგ დაფარულია დანალექი ქანებით. .

IV. მყინვარული ყინული.

მყინვარული ყინული- მონოლითური ყინულის კლდე, რომელიც ქმნის მყინვარს. მყინვარული ყინული ძირითადად თოვლის დაგროვების შედეგად წარმოიქმნება მისი დატკეპნისა და ტრანსფორმაციის შედეგად.

Ისევე, როგორც:

ნემსის ყინულიყინული, რომელიც წარმოიქმნება მშვიდ წყალში მდინარის ზედაპირზე. Acicular ყინულს აქვს პრიზმული კრისტალების ფორმა ჰორიზონტალური მიმართულებით განლაგებული ცულებით, რაც ყინულს აძლევს ფენოვან სტრუქტურას.
ნაცრისფერი თეთრი ყინული- ახალგაზრდა ყინული 15-30 სმ სისქის.ჩვეულებრივ, შეკუმშვისას, ყინულის ნაცრისფერ-თეთრი ქუდები.
ნაცრისფერი ყინული- ახალგაზრდა ყინული 10-15 სმ სისქის.შეკუმშვისას ჩვეულებრივ ნაცრისფერი ყინულის ფენა ხდება.
ზედაპირული ყინული- კრისტალური ყინული, რომელიც ჩნდება წყლის ზედაპირზე.
სალო- ზედაპირული პირველადი ყინულის წარმონაქმნები, რომლებიც შედგება ნემსის მსგავსი და ლამელარული კრისტალებისაგან ლაქების სახით ან ნაცრისფერი ფერის თხელი უწყვეტი ფენისგან.
გადარჩენა- ყინულის ზოლები, რომლებიც ესაზღვრება მდინარეების, ტბების და წყალსაცავის სანაპიროებს, დანარჩენი წყლის ფართობი არ ყინავს.

კუნგურის ყინულის გამოქვაბულიმდებარეობს პერმის რეგიონში, მდინარე სილვას მარჯვენა სანაპიროზე. კუნგურის ყინულის გამოქვაბული რამდენიმე ათასი წლის წინ ჩამოყალიბდა, როდესაც დნობისა და წვიმის წყალი თანდათანობით თაბაშირის ფენაში გადაიზარდა. ყინულის მთაუზარმაზარი ღრუები და გვირაბები.

თანამედროვე მეცნიერების აზრით, ყინულის გამოქვაბულის ასაკი დაახლოებით 10-12 ათასი წელია. მღვიმე წარმოიშვა ზღვის ადგილზე, რომელიც არაღრმა გახდა ურალის ქედის ამაღლების გამო და ძირითადად შედგება თაბაშირისა და კირქვის ქანებისგან. მისი შესწავლილი ნაწილის საერთო სიგრძე დაახლოებით 5,6 კილომეტრია. აქედან 1,4 კილომეტრი აღჭურვილია ექსკურსიებისთვის.

პირველი ადამიანი, ვინც ყინულის გამოქვაბულში რეგულარული ტურების ჩატარება დაიწყო, იყო გამოჩენილი მეცნიერის, რუსული ამერიკის მკვლევარის - კ.ტ. ხლებნიკოვი - ალექსეი ტიმოფეევიჩ ხლებნიკოვი. 1914 წელს ხლებნიკოვმა, რომელმაც იქირავა მღვიმე გლეხთა ადგილობრივი საზოგადოებისგან, დაიწყო ფასიანი შოუების მოწყობა კუნგურის მაცხოვრებლებისთვის და ქალაქის სტუმრებისთვის. ალექსეი ხლებნიკოვის ძალისხმევით „კუნგურის სასწაულის“ ამბავი სწრაფად გავრცელდა ქვეყნის სხვადასხვა კუთხეში. ხლებნიკოვის გარდაცვალების შემდეგ 1951 წელს გასტროლები ქ ყინულის გამოქვაბულირუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ურალის ფილიალის საავადმყოფოს თანამშრომლების მიერ ორგანიზებული, ხოლო 1969 წელს, როდესაც ტურისტების შემოდინება წელიწადში 100 ათას ადამიანამდე გაიზარდა, გაიხსნა კუნგურის სამოგზაურო და ექსკურსიების სააგენტო. 1983 წელს დამწვარი ხის საოფისე შენობის ადგილზე აშენდა თანამედროვე ტურისტული კომპლექსი „სტალაგმიტი“, რომელსაც ერთდროულად 350-მდე ტურისტის მიღება შეუძლია.

ყინულის ღვინო

ყინულის ღვინო(ფრანგ. Vin de glace, იტალიური Vino di ghiaccio, ინგლისური ყინულის ღვინო, გერმანული Eiswein) არის სადესერტო ღვინო, რომელიც მზადდება ვაზზე გაყინული ყურძნისგან. ყინულის ღვინოს აქვს საშუალო ალკოჰოლის შემცველობა (9-12%), მნიშვნელოვანი შაქრიანობა (150-25 გ/ლ) და მაღალი მჟავიანობა (10-14 გ/ლ). ჩვეულებრივ მზადდება რისლინგის ან ვიდალისგან.
შაქარი და სხვა ხსნარი არ იყინება, წყლისგან განსხვავებით, რაც საშუალებას იძლევა გაყინული ყურძნისგან უფრო კონცენტრირებული ყურძნის ტკბილი გამოწურვა; შედეგი არის მცირე რაოდენობით უფრო კონცენტრირებული, ძალიან ტკბილი ღვინო.
შედარებით მცირე რაოდენობით წარმოების შრომატევადი და სარისკო პროცესის გამო, ყინულის ღვინო საკმაოდ ძვირია. 350 მლ ასეთი ღვინის დასამზადებლად საჭიროა 13-15 კგ ყურძენი. 50 ტონა ყურძნიდან მხოლოდ 2 ტონა ღვინო მიიღება.

ყინულის მისტერიები

ჩაყარეთ პატარა ყინულის კუბიკი წყლით ნაწილობრივ სავსე ჭიქაში. შემდეგ აიღეთ ძაფის ნაჭერი 30 სანტიმეტრი სიგრძის ამოცანაა ყინულის კუბიკის ამოღება ჭიქიდან მხოლოდ ძაფის ასაწევ მოწყობილობად. არ შეიძლება ძაფისგან მარყუჟების გაკეთება, შუშის გადაადგილება და ყინულის კუბს თითებით შეხება. თქვენი წინადადებები?

სრული სწორი პასუხია: მოათავსეთ ძაფის შუა ნაწილი კუბის ზედა მხარეს. ახლა ძაფის ზემოდან დაასხით მარილი (პრაქტიკა გვიჩვენებს რამდენი უნდა დაასხით). მარილის გამო ძაფის ქვეშ ყინული ცოტათი დნება, მარილიანი წყალი კუბიდან ამოიწურება, მარილის კონცენტრაცია დაიკლებს და წყალი ისევ გაიყინება ძაფის ირგვლივ, გაიყინება ყინულში. რამდენიმე წუთის შემდეგ ყინულის კუბთან ერთად ძაფის აწევას შეძლებთ.

ყინულის სახლი

ისტორიული რომანი "ყინულის სახლი"(ავტორი ლაჟეჩნიკოვი I.I.) - ერთ-ერთი საუკეთესო რუსული ისტორიული რომანი, რომელიც ასახავს იმპერატრიცა ანა იოანოვნას მეფობის ბნელ ხანას, ბირონის დროებითი მუშაკისა და გერმანელების ბატონობას რუსეთის კარზე, რომელსაც "ბიროვშჩინა" ერქვა. ყინულის სახლი გამოიცა 1835 წლის აგვისტოში.
1740 წელს იმპერატრიცა ანა იოანოვნამ მოაწყო კლოუნის ქორწილი ყინულის სახლში. იმპერატრიცას გართობის მიზნით, ნევის ნაპირებზე ზამთრის სასახლესა და ადმირალს შორის, ყინულისგან აშენდა მთელი ქალაქი სახლით, კარიბჭეებით, ყინულის სკულპტურული დეკორაციებით. ასე აღწერს ამ ისტორიულ ფაქტს ი.ი. ლაჟეჩნიკოვი თავის რომანში:

ჯესტერის ქორწილი ყინულის სახლში

კლოუნის ქორწილმა ყინულის სახლში გახსნა რუსული ზეიმი ბელგრადის მშვიდობის დადების დღესთან დაკავშირებით. თავად ვოლინსკი ხელმძღვანელობდა საქორწილო მასკარადის მსვლელობას, ხოლო სპილო თექის საბნების ქვეშ დადიოდა მინისტრის ეტლის უკან ...
პატარძალი და საქმრო სპილოზე დასვეს და ყინულის სახლში წაიყვანეს. ნევის ყინულზე, ცოცხალ ძმას მიესალმა, გაისმა ყინულის სპილოს ღრიალი, რომლის შიგნითაც მუსიკოსები ისხდნენ და მილებით უკრავდნენ. სპილოს ღეროდან მისკენ წამოიჭრა ანთებული შადრევანი. სახლის გვერდებზე პირამიდები იდგა ყინული ფარნებით. ხალხი ირგვლივ იყრიდა თავს, რადგან პირამიდებში „მხიარული სურათები“ იყო გამოფენილი (არა ყოველთვის წესიერი, კატულუსის ქორწინების ეპითალიზაციის სულისკვეთებით).
ახალგაზრდები სპილოსგან ჩამოასვენეს, ჯერ აბანოში წაიყვანეს, სადაც ორთქლის აბაზანა მიიღეს. შემდეგ ისინი შედიან ყინულის სახლიდაშვებული. დარბაზის მარცხნივ კარებმა გამოაჩინა საძინებლის ავეჯეულობა. ტუალეტის ზემოთ სარკეები ეკიდა და ყინულისგან დამზადებული ჯიბის საათები. საძინებლის გვერდით იყო ოთახი ქორწინების სიამოვნების შემდეგ დასასვენებლად. ყინულოვანი დივანების წინ ყინულიანი მაგიდა იდგა, რომელზედაც ყინულის ჭურჭელი(ჭურჭელი, ჭიქები, დეკანტერები და ჭიქები). ეს ყველაფერი სხვადასხვა ფერებში იყო მოხატული - ძალიან ლამაზი!
მესაზღვრეებმა ახალდაქორწინებულები ყინულის სახლიდან არ გამოუშვეს:
- Სად მიდიხარ? იმპერატრიცა უბრძანა, მთელი ღამე აქ გაატარო... წადი და დაწექი!
ყინულის კედლების მიღმა, ყინულის სპილო საშინლად ყვიროდა, რომელიც ჰაერში ოცდაოთხი ფუტის სიმაღლის ღეროდან ათავისუფლებდა ზეთს. დელფინის პირიც ჯოჯოხეთის ცეცხლივით აბრჭყვიალდა ზეთით. ყინულის ქვემეხები მიესალმნენ ახალგაზრდებს, ყინულის ქვემეხებს ესროდნენ ბირთვის გარშემო საშინელი ხრაშუნით ...
ახალდაქორწინებულები გაშიშვლებულნი იყვნენ. ბუჟენინოვას თავზე დაადეს ყინულისგან დამზადებული ღამის ქუდი, რომელშიც მაქმანი ძლიერმა ყინვამ შეცვალა. გოლიცინის ფეხებზე ყინულის ფეხსაცმელი დადეს. ახალდაქორწინებულები ყინულის ფურცლებზე დააწვინეს - ყინულის საბნების ქვეშ ... და პირამიდებში მხიარული სურათების მოძრავი დაფები ბრუნავდა მთელი ღამე ...
დილის რვა საათზე ახალგაზრდები ჩაატარეს - გამაგრდნენ. ეს ღამე - მათი პირველი ღამე! მათი დავიწყება არასოდეს ყოფილა.

კრიოთერაპია

კაცობრიობის ისტორია შეიცავს უამრავ მაგალითს ცივი წყლისა და ყინულის გამოყენებისა სილამაზისა და აქტიური დღეგრძელობის გასახანგრძლივებლად. ფელდმარშალი სუვოროვი ყოველდღე თავს ისვამდა ცივი წყლით, ეკატერინე II კი სახეს ყინულით იწმენდდა. დღეს კი რუსეთში ბევრია პ.ივანოვის სწავლების მიმდევარი, რომლებიც ცივი წყლით დღეში ორჯერ ასხამენ თავს.
მეოცე საუკუნის დასასრული აღინიშნა ადამიანის სხეულზე სიცივის გამაახალგაზრდავებელი ეფექტის გამოყენების მიდგომის თვისებრივი ცვლილებით, ყინულისა და ცივი წყლის ბუნებრივი აგენტები შეიცვალა უკიდურესად დაბალი ტემპერატურის გამოყენებაზე დაფუძნებული პროცედურებით - კრიოთერაპია.

კრიოგენული ფიზიოთერაპია არის ფიზიკისა და ფიზიოლოგიის სფეროში უახლესი მიღწევების შერწყმა და სამართლიანად ეკუთვნის 21-ე საუკუნის ტექნოლოგიებს. მრავალსაუკუნოვანი გამოცდილების მეცნიერულმა ანალიზმა შესაძლებელი გახადა ადამიანის ორგანიზმზე სიცივის მასტიმულირებელი მოქმედების მექანიზმის დადგენა.

კრიოთერაპია- ყველაზე სწრაფი და კომფორტული კოსმეტიკური პროცედურა.
კრიოგენური თერაპიის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ადამიანი ჩაეფლო -140 ° C ტემპერატურამდე გაცივებულ აირის ფენაში მცირე ხნით (2-3 წუთი) კისერამდე. პროცედურის ტემპერატურა და დრო შეირჩევა ადამიანის სხეულის კანის მახასიათებლების გათვალისწინებით, ამიტომ პროცედურის დროს მხოლოდ თხელ ზედაპირულ ფენას, რომელშიც განლაგებულია თერმული რეცეპტორები, აქვს გაციების დრო, ხოლო თავად სხეულს დრო არ აქვს. განიცადოს შესამჩნევი ჰიპოთერმია.

მეტიც, ცივი აირის განსაკუთრებული თვისებებიდან გამომდინარე, პროცედურა საკმაოდ კომფორტულია, სიცივის შეგრძნება მოულოდნელად სასიამოვნოა, განსაკუთრებით ზაფხულში.
კრიოთერაპიის პოპულარობის მიზეზი არის ის, რომ კანის ცივი რეცეპტორების ზემოქმედება იწვევს ორგანიზმში ენდორფინების ძლიერ გამოყოფას. იგივე ეფექტის მისაღებად საჭიროა 1,5 - 2 საათი ინტენსიური ფიზიკური დატვირთვა. პროცედურა იძლევა კოლოსალურ კოსმეტიკურ ეფექტს, განსაკუთრებით ცელულიტის სამკურნალოდ. კრიოთერაპიის გამოყენების დადებითი შედეგების ჩამონათვალი შეიძლება გაგრძელდეს განუსაზღვრელი ვადით, ვინაიდან ეს პროცედურა ახდენს იმუნიტეტის და მეტაბოლიზმის ნორმალიზებას, ე.ი. აღმოფხვრის ყველა დაავადების ძირეულ მიზეზს. მაგრამ წარმატებისთვის საჭიროა სპეციალური აპარატურის გამოყენება და კრიოთერაპიის მეთოდის დაცვა.

წყლის მისტერიები

წყალი- საოცარი ნივთიერება. სხვა მსგავსი ნაერთებისგან განსხვავებით, მას ბევრი ანომალია აქვს. მათ შორისაა უჩვეულოდ მაღალი დუღილის წერტილი და აორთქლების სითბო. წყალი ხასიათდება მაღალი სითბური ტევადობით, რაც საშუალებას იძლევა გამოიყენოს იგი როგორც სითბოს გადამზიდავი თბოელექტროსადგურებში. ბუნებაში, ეს თვისება გამოიხატება კლიმატის დარბილებაში წყლის დიდი ობიექტების მახლობლად. წყლის უჩვეულოდ მაღალმა ზედაპირულმა დაძაბულობამ განაპირობა მისი კარგი უნარი დაასველოს მყარი ნივთიერებების ზედაპირები და გამოავლინოს კაპილარული თვისებები, ე.ი. სიმძიმის მიუხედავად ქანებისა და მასალების ფორებსა და ბზარებზე ასვლის უნარი.

წყლის ძალიან იშვიათი თვისება ვლინდება მისი თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადაქცევისას. ეს გადასვლა დაკავშირებულია მოცულობის მატებასთან და, შესაბამისად, სიმკვრივის შემცირებასთან.
მეცნიერებმა დაამტკიცეს, რომ მყარ მდგომარეობაში მყოფ წყალს აქვს ღია სტრუქტურა ღრუებითა და სიცარიელეებით. დნობისას ისინი ივსება წყლის მოლეკულებით, ამიტომ თხევადი წყლის სიმკვრივე უფრო მაღალია ვიდრე მყარი წყლის სიმკვრივე. ვინაიდან ყინული წყალზე მსუბუქია, ის ცურავს მასზე და არ იძირება ფსკერზე, რაც ბუნებაში ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს.

საინტერესოა, რომ თუ წყალზე მაღალი წნევა იქმნება და შემდეგ ის გაცივდება გაყინვამდე, მაშინ გაზრდილი წნევის პირობებში წარმოქმნილი ყინული არ დნება 0 ° C-ზე, არამედ უფრო მაღალ ტემპერატურაზე. ამგვარად, წყლის გაყინვის შედეგად მიღებული ყინული, რომელიც იმყოფება 20000 ატმ წნევის ქვეშ, ნორმალურ პირობებში დნება მხოლოდ 80°C-ზე.

თხევადი წყლის კიდევ ერთი ანომალია დაკავშირებულია მისი სიმკვრივის არათანაბარ ცვლილებებთან ტემპერატურასთან. დიდი ხანია დადგენილია, რომ წყალს აქვს ყველაზე მაღალი სიმკვრივე +4°C ტემპერატურაზე. როდესაც აუზში წყალი გაცივდება, უფრო მძიმე ზედაპირული ფენები იძირება, რის შედეგადაც კარგად არის შერეული თბილი და მსუბუქი ღრმა წყალი ზედაპირულ წყალთან. ზედაპირული ფენების ჩაძირვა ხდება მხოლოდ მანამ, სანამ წყალსაცავში წყალი +4°C-მდე გაცივდება. ამ ზღურბლის შემდეგ უფრო ცივი ზედაპირის ფენების სიმკვრივე არ იზრდება, არამედ მცირდება და ისინი ზედაპირზე ცურავს ჩაძირვის გარეშე. 0°C-ზე დაბლა გაგრილებისას, ეს ზედაპირული ფენები ყინულად იქცევა.

ყინულის სკალპელი

ყინულის სკალპელი- ასე ჰქვია ინსტრუმენტს, რომელიც გამოიყენება ქირურგიაში კრიოდესტრუქციისთვის. ეს არის სპეციალური ზონდი, რომლის მეშვეობითაც თხევადი აზოტი მიეწოდება მოცემულ წერტილს. ზონდის ნემსის ირგვლივ იქმნება ყინულის ბურთი - ყინულის ბურთი მითითებული პარამეტრებით, რომელიც მოქმედებს ამოსაღებ ქსოვილზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, კრიოდესტრუქცია არის პათოლოგიურად შეცვლილი ქსოვილის მოყინვა. გაყინვისას მის უჯრედებსა და უჯრედშორის სივრცეში წარმოიქმნება ყინულის კრისტალები, რაც იწვევს ნეკროზს, სიკვდილს.
კრიოდესტრუქციის დროს პაციენტი პრაქტიკულად არ განიცდის ტკივილს, რადგან „ყინულის სკალპელი“ ასევე ყინავს ნერვულ დაბოლოებებს. მეთოდი საკმაოდ სწრაფი, უსისხლო და უმტკივნეულოა.

მყინვარმჟავა

მყინვარის მჟავა- უწყლო ძმარმჟავა CH3COOH. ეს არის უფერო ჰიგიროსკოპიული სითხე ან უფერო კრისტალები მძაფრი სუნით. ის ყველა პროპორციით ერწყმის წყალს, ეთილის სპირტსა და დიეთილის ეთერს. ეს მჟავა გამოხდილია ორთქლით. გამყინვარების ძმარმჟავა მიიღება ზოგიერთი ორგანული ნივთიერების დუღილისა და სინთეზის შედეგად. ყინულის მჟავა გვხვდება ხის მშრალ დისტილაციაში. მყინვარმჟავას მცირე რაოდენობით გვხვდება ადამიანის ორგანიზმში.
განაცხადი.
გამყინვარების ძმარმჟავა გამოიყენება საღებავების სინთეზისთვის, ცელულოზის აცეტატის, აცეტონის და მრავალი სხვა ნივთიერების წარმოებისთვის. ძმრისა და ძმრის ესენციის სახით გამოიყენება კვების მრეწველობაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში კულინარიისთვის.

ყინულის მდგომარეობა

ყინულის პირობები- ეს არის ყინულის საფარის მდგომარეობა ზღვებზე, მდინარეებზე, ტბებსა და წყალსაცავებზე. ყინულის პირობები ხასიათდება ფაქტორების მთელი რიგით:
- რეზერვუარის ტიპი,
- კლიმატური პირობები,
- ყინულის საფარის სისქე და კონცენტრაცია,
- ყინულის რაოდენობა
- ყინულის საფარის ევოლუციის ბუნება.

ყინულის სოკო

ყინულის სოკო- aka "თოვლის სოკო", "საკვები ჟელატინის სოკო", "მარჯნის სოკო", ტრემელა ფუკუსის ფორმის (Tremella fuciformis), აკა "თოვლის სოკო".
ყინულის სოკოე.წ. იმიტომ რომ თოვლის ბურთს ჰგავს. ის საკვებია და ჩინეთსა და იაპონიაში დელიკატესად ითვლება. ყინულის სოკოს არ აქვს გამოხატული გემო, მაგრამ ხასიათდება ძალიან საინტერესო ტექსტურით, ამავდროულად ნაზი, ხრაშუნა და გაზაფხულზე.
ყინულის სოკო მზადდება სხვადასხვა გზით, შეიძლება შეინახოთ ჩვეულებრივი სოკოს მსგავსად, დაამატოთ ომლეტში ან მოამზადოთ დესერტი. ამ სოკოს განსაკუთრებული ღირებულება მდგომარეობს სოკოს საკვები ნივთიერებებითა და მათი სამკურნალო თვისებებით ერთდროულ მიწოდებაში.
იყიდება ყინულის სოკო იმ ადგილებში, სადაც იყიდება კორეული საკვები.

ყინულის ზონა

ყინულის ზონა- ეს არის ბუნებრივი ზონა დედამიწის პოლუსების მიმდებარედ.
ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში ყინულის ზონა მოიცავს ტაიმირის ნახევარკუნძულის ჩრდილოეთ გარეუბნებს, ისევე როგორც არქტიკის მრავალ კუნძულს - ჩრდილო პოლუსის გარშემო მდებარე ტერიტორიებს, თანავარსკვლავედის ურსას (ბერძნულად "arktos" - დათვი) ქვეშ. ეს არის კანადის არქტიკული არქიპელაგის ჩრდილოეთი კუნძულები, გრენლანდია, სვალბარდი, ფრანც იოზეფის მიწა და ა.შ.

დნება წყალი

დნება წყალიჩნდება, როდესაც ყინული დნება და რჩება 0 ° C ტემპერატურაზე, სანამ მთელი ყინული არ დნება. ყინულის სტრუქტურისთვის დამახასიათებელი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების სპეციფიკა ასევე შენარჩუნებულია დნობის წყალში, რადგან კრისტალის დნობის დროს ნადგურდება ყველა წყალბადის ბმის მხოლოდ 15%. ამრიგად, წყლის თითოეული მოლეკულის ყინულის თანდაყოლილი კავშირი ოთხ მეზობელთან („მოკლე დიაპაზონის რიგი“) დიდად არ ირღვევა, თუმცა შეინიშნება ჟანგბადის ჩარჩოს გისოსის უფრო დიდი დაბინდვა.

იუ.ი.გოლოვინი
ტამბოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი გ.რ. დერჟავინი
სოროსის საგანმანათლებლო ჟურნალი, ტ.6, No9, 2000წ

წყალი და ყინული: ვიცით თუ არა საკმარისად მათ შესახებ?

იუ. ი.გოლოვინი

აღწერილია წყლისა და ყინულის ფიზიკური თვისებები. განხილულია ამ ნივთიერებებში სხვადასხვა ფენომენის მექანიზმები. მიუხედავად სწავლის ხანგრძლივი პერიოდისა და მარტივი ქიმიური შემადგენლობისა, წყალი და ყინული - დედამიწაზე სიცოცხლისთვის უაღრესად ღირებული ნივთიერებები - შეიცავს ბევრ საიდუმლოს მათი რთული დინამიური პროტონისა და მოლეკულური სტრუქტურის გამო.

მოცემულია წყლისა და ყინულის ფიზიკური თვისებების მოკლე მიმოხილვა. განიხილება მათში არსებული სხვადასხვა ფენომენის მექანიზმები. ნაჩვენებია, რომ შესწავლის მრავალსაუკუნოვანი ისტორიის, უმარტივესი ქიმიური შემადგენლობისა და დედამიწაზე სიცოცხლისთვის განსაკუთრებული მნიშვნელობის მიუხედავად, წყლისა და ყინულის ბუნება სავსეა მრავალი საიდუმლოებით რთული დინამიური პროტონისა და მოლეკულური სტრუქტურის გამო.

მიუხედავად იმისა, რომ სიმარტივე უფრო მეტად საჭიროა ადამიანებისთვის,
მათთვის ყველაფერი რთული უფრო ნათელია.

ბ.ლ. ოხრახუში

შესაძლოა, დედამიწაზე არ არსებობს უფრო გავრცელებული და ამავდროულად უფრო იდუმალი ნივთიერება, ვიდრე წყალი თხევად და მყარ ფაზაში. მართლაც, საკმარისია გვახსოვდეს, რომ მთელი სიცოცხლე გამოვიდა წყლიდან და შედგება მისი 50%-ზე მეტისგან, რომ დედამიწის ზედაპირის 71% დაფარულია წყლით და ყინულით, ხოლო ხმელეთის ჩრდილოეთ ტერიტორიების მნიშვნელოვანი ნაწილი. არის მუდმივი ყინვა. ჩვენს პლანეტაზე ყინულის მთლიანი რაოდენობის ვიზუალიზაციისთვის აღვნიშნავთ, რომ მათი დნობის შემთხვევაში ოკეანეებში წყალი 50 მ-ზე მეტით მოიმატებს, რაც გამოიწვევს გიგანტური მიწის ტერიტორიების დატბორვას მთელს მსოფლიოში. ყინულის უზარმაზარი მასები აღმოაჩინეს სამყაროში, მათ შორის მზის სისტემაში. არ არსებობს ადამიანის არც ერთი მეტ-ნაკლებად მნიშვნელოვანი საწარმოო, საყოფაცხოვრებო საქმიანობა, რომელშიც წყალი არ გამოიყენებოდა. ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, საწვავის დიდი მარაგი აღმოაჩინეს ბუნებრივი ნახშირწყალბადების მყარი ყინულის მსგავსი ჰიდრატების სახით.

ამავდროულად, ბოლო წლების განმავლობაში წყლის ფიზიკასა და ფიზიკოქიმიაში მრავალი წარმატების შემდეგ, ძნელად შეიძლება ითქვას, რომ ამ მარტივი ნივთიერების თვისებები სრულად არის გასაგები და პროგნოზირებადი. ამ სტატიაში მოცემულია წყლისა და ყინულის უმნიშვნელოვანესი ფიზიკური თვისებების მოკლე მიმოხილვა და გადაუჭრელი პრობლემები, რომლებიც ძირითადად დაკავშირებულია მათი დაბალი ტემპერატურის მდგომარეობების ფიზიკასთან.

ეს რთული მოლეკულა

წყლის ფიზიკური ქიმიის თანამედროვე გაგების საფუძველი ჩაეყარა დაახლოებით 200 წლის წინ ჰენრი კავენდიშმა და ანტუან ლავუაზიემ, რომლებმაც აღმოაჩინეს, რომ წყალი არ არის მარტივი ქიმიური ელემენტი, როგორც შუა საუკუნეების ალქიმიკოსები თვლიდნენ, არამედ ჟანგბადისა და წყალბადის კომბინაცია. გარკვეული თანაფარდობა. სინამდვილეში, წყალბადმა (წყალბადმა) - წყლის დაბადება - მიიღო სახელი მხოლოდ ამ აღმოჩენის შემდეგ და წყალმა შეიძინა თანამედროვე ქიმიური აღნიშვნა, რომელიც ახლა ცნობილია ყველა სკოლის მოსწავლესთვის, - H 2 O.

ასე რომ, H 2 O მოლეკულა აგებულია წყალბადის ორი ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომისგან. როგორც წყლის ოპტიკური სპექტრების კვლევებით დადგინდა, ჰიპოთეტურ მდგომარეობაში მოძრაობის სრული არარსებობის პირობებში (ვიბრაციებისა და ბრუნვის გარეშე), წყალბადის და ჟანგბადის იონები უნდა დაიკავონ პოზიციები ტოლფერდა სამკუთხედის წვეროებზე, კუთხით წვეროზე, რომელსაც იკავებს ჟანგბადი. 104,5°-დან (ნახ. 1, ა). აგზნებად მდგომარეობაში H + და O 2− იონებს შორის მანძილი არის 0,96 Å. ამ სტრუქტურის გამო, წყლის მოლეკულა არის დიპოლური, რადგან ელექტრონის სიმკვრივე O 2− იონის რეგიონში გაცილებით მაღალია, ვიდრე H + იონების რეგიონში და უმარტივესი მოდელი, სფეროს მოდელი, ცუდად არის მორგებული. წყლის თვისებების აღწერისთვის. შეიძლება წარმოვიდგინოთ წყლის მოლეკულა სფეროს სახით ორი მცირე შეშუპებით იმ რეგიონში, სადაც პროტონები მდებარეობს (ნახ. 1ბ). ამასთან, ეს არ უწყობს ხელს წყლის კიდევ ერთი მახასიათებლის გაგებას - მოლეკულებს შორის მიმართული წყალბადის ბმების ფორმირების შესაძლებლობას, რაც უზარმაზარ როლს ასრულებს მისი გაფხვიერებული, მაგრამ ამავე დროს ძალიან სტაბილური სივრცითი სტრუქტურის ფორმირებაში, რაც განსაზღვრავს უმეტესობას. ფიზიკური თვისებები როგორც თხევად, ასევე მყარ მდგომარეობაში.

ბრინჯი. ერთი. H 2 O მონომერის გეომეტრიული სქემა (a), ბრტყელი მოდელი (b) და სივრცითი ელექტრონული სტრუქტურა (c) ჟანგბადის ატომის გარე გარსის ოთხი ელექტრონიდან ორი მონაწილეობს წყალბადის ატომებთან კოვალენტური ბმების შექმნაში და დანარჩენი ორი ქმნის ძლიერ წაგრძელებულ ელექტრონის ორბიტას, სიბრტყეს, რომელიც პერპენდიკულარულია H–O–H სიბრტყეზე.

შეგახსენებთ, რომ წყალბადის ბმა არის ისეთი კავშირი ატომებს შორის ერთ მოლეკულაში ან მეზობელ მოლეკულებში, რომელიც ხორციელდება წყალბადის ატომის მეშვეობით. იგი იკავებს შუალედურ პოზიციას კოვალენტურ და არავალენტურ კავშირს შორის და წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც წყალბადის ატომი მდებარეობს ორ ელექტროუარყოფით ატომს შორის (O, N, F და ა.შ.). H ატომში ელექტრონი შედარებით სუსტად არის დაკავშირებული პროტონთან, ამიტომ ელექტრონის მაქსიმალური სიმკვრივე გადადის უფრო ელექტროუარყოფით ატომზე და პროტონი ვლინდება და იწყებს ურთიერთქმედებას სხვა ელექტროუარყოფით ატომთან. ამ შემთხვევაში ხდება ატომების О⋅⋅⋅О, N⋅⋅⋅О და ა.შ. იმ მანძილამდე, რაც დადგინდება მათ შორის H ატომის არარსებობის შემთხვევაში. წყალბადის ბმა განსაზღვრავს არა მხოლოდ წყლის სტრუქტურას, არამედ უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბიომოლეკულების ცხოვრებაში: ცილები, ნახშირწყლები, ნუკლეინის მჟავები, და ა.შ.

ცხადია, წყლის ბუნების ასახსნელად აუცილებელია მისი მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურის გათვალისწინება. მოგეხსენებათ, ჟანგბადის ატომის ზედა გარსს აქვს ოთხი ელექტრონი, წყალბადს კი მხოლოდ ერთი ელექტრონი. თითოეული O–H კოვალენტური ბმა იქმნება ერთი ელექტრონით ჟანგბადისა და წყალბადის ატომებიდან. ჟანგბადში დარჩენილ ორ ელექტრონს უწოდებენ მარტოხელა წყვილს, რადგან იზოლირებულ წყლის მოლეკულაში ისინი თავისუფალნი რჩებიან და არ მონაწილეობენ H 2 O მოლეკულის ობლიგაციების ფორმირებაში. მაგრამ სხვა მოლეკულებთან მიახლოებისას სწორედ ეს მარტოხელა ელექტრონები თამაშობენ. გადამწყვეტი როლი წყლის მოლეკულური სტრუქტურის ფორმირებაში.

მარტოხელა ელექტრონები მოიგერიეს O–H ბმებიდან, ამიტომ მათი ორბიტები ძლიერ წაგრძელებულია წყალბადის ატომების საპირისპირო მიმართულებით, ხოლო ორბიტების სიბრტყეები ბრუნავს O–H–O ობლიგაციებით წარმოქმნილ სიბრტყთან შედარებით. ამრიგად, უფრო სწორი იქნება წყლის მოლეკულის გამოსახვა კოორდინატების სამგანზომილებიან სივრცეში. xyzტეტრაედრის სახით, რომლის ცენტრში არის ჟანგბადის ატომი, ხოლო ორ წვეროზე თითო წყალბადის ატომი (სურ. 1, გ). H 2 O მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურა განსაზღვრავს მათი გაერთიანების პირობებს წყალბადის ბმების რთულ სამგანზომილებიან ქსელში როგორც წყალში, ასევე ყინულში. თითოეულ პროტონს შეუძლია შექმნას კავშირი სხვა მოლეკულის მარტოხელა ელექტრონთან. ამ შემთხვევაში, პირველი მოლეკულა მოქმედებს როგორც მიმღები, ხოლო მეორე მოქმედებს როგორც დონორი, აყალიბებს წყალბადურ კავშირს. ვინაიდან თითოეულ H 2 O მოლეკულას აქვს ორი პროტონი და ორი მარტოხელა ელექტრონი, მას შეუძლია ერთდროულად შექმნას ოთხი წყალბადის ბმა სხვა მოლეკულებთან. ამრიგად, წყალი არის რთული ასოცირებული სითხე ობლიგაციების დინამიური ბუნებით და მისი თვისებების აღწერა მოლეკულურ დონეზე შესაძლებელია მხოლოდ სხვადასხვა ხარისხის სირთულის და სიმკაცრის კვანტური მექანიკური მოდელების დახმარებით.

ყინული და მისი თვისებები

საშუალო ადამიანის თვალსაზრისით, ყინული მეტ-ნაკლებად იგივეა, სადაც არ უნდა წარმოიქმნას: ატმოსფეროში, როგორც სეტყვა, სახურავების კიდეებზე, როგორც ყინულები, ან წყლის ობიექტებში, როგორც ფირფიტები. ფიზიკის თვალსაზრისით, არსებობს ყინულის მრავალი სახეობა, რომლებიც განსხვავდება მათი მოლეკულური და მეზოსკოპური სტრუქტურით. ყინულში, რომელიც არსებობს ნორმალურ წნევაზე, ყოველი H 2 O მოლეკულა გარშემორტყმულია სხვა ოთხით, ანუ სტრუქტურის საკოორდინაციო რიცხვია ოთხი (ე.წ. ყინული I h). შესაბამისი კრისტალური გისოსი - ექვსკუთხა - არ არის მჭიდროდ შეფუთული, ამიტომ ჩვეულებრივი ყინულის სიმკვრივე (~ 0,9 გ / სმ 3) უფრო დაბალია ვიდრე წყლის სიმკვრივე (~ 1 გ / სმ 3), რომლის სტრუქტურისთვის, როგორც რენტგენის დიფრაქციული კვლევები აჩვენებს, რომ საშუალო კოორდინაციის რიცხვია ~ 4.4 (ყინულის Ih 4-ის წინააღმდეგ). ყინულის სტრუქტურაში ფიქსირებული პოზიციები იკავებს მხოლოდ ჟანგბადის ატომებს. წყალბადის ორ ატომს შეუძლია დაიკავოს სხვადასხვა პოზიციები H 2 O მოლეკულის ოთხ კავშირზე სხვა მეზობლებთან. გისოსების ექვსკუთხაობის გამო, თავისუფალ მდგომარეობაში მზარდ კრისტალებს (მაგალითად, ფიფქებს) აქვთ ექვსკუთხა ფორმა.

თუმცა, ექვსკუთხა ფაზა სულაც არ არის ყინულის არსებობის ერთადერთი ფორმა. სხვა კრისტალური ფაზების - ყინულის პოლიმორფული ფორმების ზუსტი რაოდენობა ჯერ კიდევ უცნობია. ისინი წარმოიქმნება მაღალ წნევაზე და დაბალ ტემპერატურაზე (ნახ. 2). ზოგიერთი მკვლევარი თვლის, რომ 12 ასეთი ფაზის არსებობა ზუსტად არის დადგენილი, ზოგი კი თვლის მათ 14-მდე. რა თქმა უნდა, ეს არ არის ერთადერთი ნივთიერება, რომელსაც აქვს პოლიმორფიზმი (გაიხსენეთ, მაგალითად, გრაფიტი და ბრილიანტი, რომელიც შედგება ქიმიურად იდენტური ნახშირბადის ატომებისგან. ), მაგრამ ყინულის სხვადასხვა ფაზის რაოდენობა, რომლებიც დღემდე იხსნება, გასაოცარია. ყოველივე ზემოთქმული ეხებოდა ჟანგბადის იონების მოწესრიგებულ განლაგებას ყინულის ბროლის ბადეში. რაც შეეხება პროტონებს - წყალბადის იონებს - როგორც ნეიტრონების დიფრაქციას აჩვენებს, მათ განლაგებაში ძლიერი დარღვევაა. ამრიგად, კრისტალური ყინული არის როგორც კარგად მოწესრიგებული გარემო (ჟანგბადთან მიმართებაში), ასევე ერთდროულად მოუწესრიგებელი (წყალბადთან მიმართებაში).

ბრინჯი. 2.კრისტალური ყინულის ფაზის დიაგრამა.
რომაული ციფრები მიუთითებს არსებობის სფეროებზე
სტაბილური ფაზები. ყინულის IV არის მეტასტაბილური ფაზა
for, რომელიც მდებარეობს დიაგრამაზე V რეგიონის შიგნით

ხშირად ჩანს, რომ ყინული არის ელასტიური და თხევადი. ასეა, თუ ტემპერატურა ახლოს არის დნობის წერტილთან (ანუ t \u003d 0 ° C ატმოსფერული წნევის დროს), და დატვირთვა მოქმედებს დიდი ხნის განმავლობაში. და ყველაზე ხისტი მასალა (მაგალითად, ლითონი) დნობის წერტილთან ახლოს ტემპერატურაზე იქცევა ანალოგიურად. ყინულის პლასტიკური დეფორმაცია, ისევე როგორც მრავალი სხვა კრისტალური სხეული, ხდება ბირთვების და გადაადგილების შედეგად სხვადასხვა სტრუქტურული ხარვეზების კრისტალში: ვაკანსიები, ინტერსტიციული ატომები, მარცვლის საზღვრები და, რაც მთავარია, დისლოკაციები. როგორც დადგინდა ჯერ კიდევ 1930-იან წლებში, ეს არის ამ უკანასკნელის არსებობა, რომელიც წინასწარ განსაზღვრავს კრისტალური მყარი ნივთიერებების წინააღმდეგობის მკვეთრ შემცირებას პლასტიკური დეფორმაციის მიმართ (102-104 ფაქტორით იდეალური გისოსების წინააღმდეგობის მიმართ). დღეისათვის ყინულის Ih-ში აღმოჩენილია ექვსკუთხა სტრუქტურისთვის დამახასიათებელი ყველა სახის დისლოკაცია და შესწავლილია მათი მიკრომექანიკური და ელექტრული მახასიათებლები.

დაძაბულობის სიჩქარის გავლენა ერთკრისტალური ყინულის მექანიკურ თვისებებზე კარგად არის ილუსტრირებული ნახ. 3, აღებულია N. Maeno-ს წიგნიდან. ჩანს, რომ დაძაბვის სიჩქარის მატებასთან ერთად, პლასტიკური ნაკადისთვის აუცილებელი მექანიკური ძაბვები σ სწრაფად იზრდება და ჩნდება გიგანტური გამონადენი კბილი E შედარებითი დაძაბულობის σ-ზე დამოკიდებულებაზე.

ბრინჯი. 3.(ზე). დაძაბულობის მრუდები არის ფარდობითი დაძაბულობა ყინულის ერთკრისტალის Ih-სთვის t = -15°С-ზე (შეკუმშვის ღერძთან 45°-იანი კუთხით ორიენტირებული ბაზალური სიბრტყის გასწვრივ სრიალება). მრუდების რიცხვები მიუთითებს დაძაბულობის ფარდობით სიჩქარეზე ( ∆l- ნიმუშის სიგრძის ცვლილება ლდროს ∆τ ) 10 −7 წმ −1 ერთეულებში

ბრინჯი. 4.ყინულის პროტონული ქვესისტემის დეფექტების წარმოქმნის სქემა: ა) იონური დეფექტების წყვილი H 3 O + და OH − ; b – ორიენტაციის Bjerrum დეფექტების წყვილი D და L

არანაკლებ აღსანიშნავია ყინულის ელექტრული თვისებები. გამტარობის მნიშვნელობა და მისი ექსპონენტურად სწრაფი ზრდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად მკვეთრად განასხვავებს ყინულს მეტალის გამტარებისგან და აყენებს მას ნახევარგამტარებთან ტოლფასად. ჩვეულებრივ, ყინული ქიმიურად ძალიან სუფთაა, მაშინაც კი, თუ ის იზრდება ბინძური წყლის ან ხსნარისგან (იფიქრეთ ყინულის სუფთა, გამჭვირვალე ნაჭრებზე ჭუჭყიან გუბეში). ეს გამოწვეულია ყინულის სტრუქტურაში მინარევების დაბალი ხსნადობით. შედეგად, გაყინვის დროს, მინარევები კრისტალიზაციის ფრონტზე გადადის სითხეში და არ შედის ყინულის სტრუქტურაში. ამიტომ ახლად დაცემული თოვლი ყოველთვის თეთრია და მისგან წყალი გამორჩეულად სუფთაა.

ბუნებამ გონივრულად შექმნა გიგანტური წყლის გამწმენდი ნაგებობა დედამიწის მთელი ატმოსფეროს მასშტაბით. მაშასადამე, არ შეიძლება ჩაითვალოს მაღალი მინარევების გამტარობა (როგორც, მაგალითად, დოპირებული სილიციუმი) ყინულში. მაგრამ მასში არ არის თავისუფალი ელექტრონები, როგორც მეტალებში. მხოლოდ 1950-იან წლებში დადგინდა, რომ ყინულში მუხტის მატარებლები უწესრიგო პროტონებია, ანუ ყინული არის პროტონის ნახევარგამტარი.

ზემოთ ნახსენები პროტონის ხტუნვა ქმნის ყინულის სტრუქტურაში ორ სახის დეფექტს: იონურ და ორიენტაციულ (ნახ. 4). პირველ შემთხვევაში, პროტონი გადადის წყალბადის ბმის გასწვრივ ერთი H 2 O მოლეკულიდან მეორეზე (ნახ. 4, ა), რის შედეგადაც წარმოიქმნება იონური დეფექტების წყვილი H 3 O + და OH −, ხოლო მეორეში. , მიმდებარე წყალბადის კავშირთან ერთ H 2 O მოლეკულაში (ნახ. 4b), რის შედეგადაც წარმოიქმნება ორიენტაციის Bjerrum დეფექტების წყვილი, რომელსაც ეწოდება L და D დეფექტები (გერმანული leer - ცარიელი და doppelt - ორმაგი). ფორმალურად, ასეთი ნახტომი შეიძლება ჩაითვალოს H 2 O მოლეკულის ბრუნად 120°-ით.

პირდაპირი დენის ნაკადი მხოლოდ იონური ან მხოლოდ ორიენტაციის დეფექტების გადაადგილების გამო შეუძლებელია. თუ, მაგალითად, H 3 O + იონმა გაიარა ქსელის რომელიმე ნაწილი, მაშინ შემდეგი მსგავსი იონი ვერ შეძლებს იმავე გზაზე გავლას. თუმცა, თუ ამ გზაზე D- დეფექტი გაივლის, მაშინ პროტონების განლაგება დაუბრუნდება თავდაპირველს და, შესაბამისად, მომდევნო H 3 O + იონიც შეძლებს გავლას. OH − და L დეფექტები ერთნაირად იქცევიან, ამიტომ ქიმიურად სუფთა ყინულის ელექტრული გამტარობა შეზღუდულია იმ დეფექტებით, რომლებიც ნაკლებია, კერძოდ, იონური. დიელექტრიკული პოლარიზაცია, მეორეს მხრივ, განპირობებულია უფრო მრავალრიცხოვანი Bjerrum ორიენტაციის დეფექტებით. სინამდვილეში, როდესაც გარე ელექტრული ველი გამოიყენება, ორივე პროცესი მიმდინარეობს პარალელურად, რაც ყინულს საშუალებას აძლევს გაატაროს პირდაპირი დენი და ამავე დროს განიცადოს ძლიერი დიელექტრიკული პოლარიზაცია, ანუ გამოავლინოს როგორც ნახევარგამტარის თვისებები, ასევე თვისებები. იზოლატორის. ბოლო წლებში გაკეთდა მცდელობები, გამოეჩინათ სუფთა ყინულის ფეროელექტრული და პიეზოელექტრული თვისებები დაბალ ტემპერატურაზე, როგორც ნაყარში, ასევე ინტერფეისებში. მათი არსებობის სრული ნდობა ჯერ არ არსებობს, თუმცა აღმოჩენილია რამდენიმე ფსევდო-პიეზოელექტრული ეფექტი, რომლებიც დაკავშირებულია დისლოკაციებისა და სხვა სტრუქტურული დეფექტების არსებობასთან.

ზედაპირის ფიზიკა და ყინულის კრისტალიზაცია

ნახევარგამტარული ტექნოლოგიის განვითარებასთან, ელემენტის ბაზის მიკრომინიატურიზაციასთან და პლანურ ტექნოლოგიებზე გადასვლასთან დაკავშირებით, ბოლო ათწლეულის განმავლობაში მნიშვნელოვნად გაიზარდა ინტერესი ზედაპირული ფიზიკის მიმართ. შემუშავებულია მრავალი დახვეწილი ტექნიკა მყარ სხეულებში ზედაპირული მდგომარეობის შესასწავლად, რომლებიც სასარგებლო აღმოჩნდა ლითონების, ნახევარგამტარების და დიელექტრიკების შესასწავლად. თუმცა, ორთქლის ან სითხის მიმდებარე ყინულის ზედაპირის სტრუქტურა და თვისებები დიდწილად გაურკვეველი რჩება. ერთ-ერთი ყველაზე დამაინტრიგებელი ჰიპოთეზა, რომელიც წამოაყენა მ. ფარადეიმ, არის ყინულის ზედაპირზე კვაზითხევადი ფენის არსებობა ათობით ან ასობით ანგსტრომის სისქით, თუნდაც დნობის წერტილიდან დაბალ ტემპერატურაზე. ამის მიზეზი არის არა მხოლოდ ძლიერ პოლარიზებული H 2 O მოლეკულების ზედაპირული ფენების სტრუქტურის სპეკულაციური კონსტრუქციები და თეორიები, არამედ ყინულის ზედაპირის ფაზური მდგომარეობის დახვეწილი განსაზღვრები (ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის მეთოდის გამოყენებით). ასევე მისი ზედაპირული გამტარობა და მისი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე. თუმცა, პრაქტიკული მნიშვნელობის უმეტეს შემთხვევაში, თოვლისა და ყინულის ზედაპირის თვისებები, სავარაუდოდ, განისაზღვრება მაკროსკოპული წყლის ფირის არსებობით და არა კვაზითხევადი ფენით.

ყინულის ზედაპირული ფენების დნობა მზის სხივების გავლენის ქვეშ, უფრო თბილი ატმოსფერო ან მასზე სრიალი მყარი სხეული (სკეიტები, თხილამურები, ციგა მორბენალი) გადამწყვეტია ხახუნის დაბალი კოეფიციენტის რეალიზაციისთვის. დაბალი მოცურების ხახუნი არ არის დნობის წერტილის შემცირების შედეგი გაზრდილი წნევის გავლენის ქვეშ, როგორც ხშირად ფიქრობენ, არამედ ხახუნის სითბოს გამოყოფის შედეგი. გაანგარიშება აჩვენებს, რომ წნევის ეფექტი, თუნდაც ყინულზე მკვეთრად დაფქული სრიალის სრიალის შემთხვევაში, რომლის დროსაც დაახლოებით 1 მპა წნევა ვითარდება, იწვევს დნობის ტემპერატურის შემცირებას მხოლოდ ~0,1°C-ით, რაც მნიშვნელოვან გავლენას ვერ მოახდენს. ხახუნის ღირებულება.

წყლისა და ყინულის თვისებების აღწერის დამკვიდრებული ტრადიცია არის მრავალი ანომალიური თვისების დადგენა და განხილვა, რომელიც განასხვავებს ამ ნივთიერებას ჰომოლოგებისგან (H 2 S, H 2 Se, H 2 Te). ალბათ ყველაზე მნიშვნელოვანი არის შერწყმის ძალიან მაღალი (მარტივი ნივთიერებების შორის) სპეციფიკური სითბო (კრისტალიზაცია) და სითბოს სიმძლავრე, ანუ ძნელია ყინულის დნობა და რთულია წყლის გაყინვა. შედეგად, ჩვენს პლანეტაზე კლიმატი ზოგადად საკმაოდ რბილია, მაგრამ წყლის არარსებობის პირობებში (მაგალითად, ცხელ აფრიკის უდაბნოებში), დღისა და ღამის ტემპერატურას შორის კონტრასტი გაცილებით მაღალია, ვიდრე ამავე დროს ოკეანის სანაპიროზე. გრძედი. ბიოსფეროსთვის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია კრისტალიზაციის დროს მოცულობის გაზრდის და არა შემცირების უნარი, როგორც ეს ცნობილია ნივთიერებების აბსოლუტური უმრავლესობა. შედეგად, ყინული ცურავს წყალში, ვიდრე იძირება და მნიშვნელოვნად ანელებს წყლის ობიექტების გაყინვას ცივ ამინდში, იცავს ყველა ცოცხალ არსებას, რომელიც მასში იმალება ზამთრისთვის. ამას ასევე ხელს უწყობს წყლის სიმკვრივის არამონოტონური ცვლილება, როდესაც ტემპერატურა 0°C-მდე ეცემა - წყლის ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ანომალიური თვისება, რომელიც აღმოაჩინეს 300 წელზე მეტი ხნის წინ. მაქსიმალური სიმკვრივე მიიღწევა t = 4°C-ზე და ეს ხელს უშლის 4°C-ზე დაბალ ტემპერატურამდე გაცივებული წყლის ზედაპირული ფენების ძირში ჩაძირვას. სითხის კონვექციური შერევა იბლოკება, რაც მნიშვნელოვნად ანელებს შემდგომ გაგრილებას. წყლის სხვა ანომალიები საკმაოდ დიდი ხანია ცნობილია: ათვლის სიბლანტე 20°C-ზე, სპეციფიკური სიცხე 40°C, იზოთერმული შეკუმშვა 46°C, ხმის გავრცელების სიჩქარე 60°C. წყლის სიბლანტე მცირდება წნევის მატებასთან ერთად და არ იზრდება, როგორც სხვა სითხეებში. ნათელია, რომ წყლის ანომალიური თვისებები განპირობებულია მისი მოლეკულის სტრუქტურული თავისებურებებითა და ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების სპეციფიკით. ამ უკანასკნელთან დაკავშირებით სრული სიცხადე ჯერ არ არის მიღწეული. ზემოთ აღწერილი თვისებები ეხება წყალს, ყინულს და მათ შორის არსებულ ინტერფეისს, რომელიც არსებობს თერმოდინამიკური წონასწორობის პირობებში. სრულიად განსხვავებული სირთულის პრობლემები წარმოიქმნება წყალ-ყინულის ფაზის გადასვლის დინამიკის აღწერისას, განსაკუთრებით იმ პირობებში, რომლებიც შორს არის თერმოდინამიკური წონასწორობისგან.

ნებისმიერი ფაზის გადასვლის თერმოდინამიკური მიზეზი არის განსხვავება ნაწილაკების ქიმიურ პოტენციალს შორის ერთ მხარეს და მეორე ინტერფეისს ∆µ = µ 1 −µ 2 . ქიმიური პოტენციალი μ არის მდგომარეობის ფუნქცია, რომელიც განსაზღვრავს თერმოდინამიკური პოტენციალების ცვლილებებს სისტემაში N ნაწილაკების რაოდენობის ცვლილებით, ანუ μ = G/N, სადაც G = H − TS არის გიბსის თერმოდინამიკური პოტენციალი. H არის ენთალპია, S არის ენტროპია, T არის ტემპერატურა. თერმოდინამიკური პოტენციალების განსხვავება მაკროსკოპული პროცესის მამოძრავებელი ძალაა (რადგან დირიჟორის ბოლოებში ელექტრული პოტენციალების განსხვავება არის ელექტრული დენის მიზეზი). μ1 = μ2-ისთვის, ორივე ფაზა შეიძლება თანაარსებობდეს წონასწორობაში თვითნებურად დიდი ხნის განმავლობაში. ნორმალური წნევის დროს წყლის ქიმიური პოტენციალი ტოლია ყინულის ქიმიურ პოტენციალს t = 0°C-ზე. ტ< 0°С более низким химическим потенциалом обладает лед, но это еще не означает, что при любом, самом маленьком переохлаждении начнется кристаллизация. Опыт показывает, что тщательно очищенный от примесей, обезгаженный, деионизированный расплав может быть переохлажден относительно точки равновесия фаз на десятки кельвин (а для некоторых веществ и на сотни). Анализ показывает, что причина заключается в отсутствии зародышей новой фазы (центров кристаллизации, конденсации, парообразования и т.д.).

ბირთვები შეიძლება წარმოიქმნას ჰომოგენურად, ანუ თავად მედიუმისგან, რომელიც მეტასტაბილურ მდგომარეობაშია, მაგრამ ამისათვის გარკვეული პირობები უნდა იყოს დაცული. ჩვენ ვიწყებთ სიტუაციის განხილვას იმ ფაქტის გათვალისწინებით, რომ ნებისმიერი ინტერფეისი კრისტალსა და დნობას (ან ორთქლს, ხსნარს) შორის შეიცავს დამატებით ენერგიას Sα, სადაც S არის საზღვრის ფართობი, α არის ზედაპირის ენერგია. გარდა ამისა, N მოლეკულებს, რომლებიც ქმნიდნენ სათესლე კრისტალს, აქვთ უფრო დაბალი ენერგია, ვიდრე სითხეში N∆µ. შედეგად, მთლიანი ენერგიის ცვლილება სისტემაში ბირთვის გამოჩენისას ∆U = −N∆µ + Sα გამოდის, რომ არამონოტონურად არის დამოკიდებული N-ზე. მართლაც, სფერული ბირთვისთვის.

სადაც A = (36πV 2) 1/3 V არის მოცულობა თითო მოლეკულაზე კრისტალში. ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარეობს, რომ ∆U აღწევს მაქსიმუმ ∆Uc = - N c ∆µ + AN c 2/3 α, როდესაც N c = (2Aα/3∆µ) 3 მოლეკულა არის ბირთვში.

ამრიგად, როდესაც მოლეკულები თანმიმდევრულად მიმაგრებულია ბირთვზე, სისტემა ჯერ უნდა ავიდეს პოტენციური ბორცვის მწვერვალზე, რომლის სიმაღლეა ∆U s, დამოკიდებულია სუპერგაცივებაზე, რის შემდეგაც N-ის შემდგომი ზრდა კრისტალში გაგრძელდება ენერგიის შემცირებით. ანუ უფრო ადვილია. როგორც ჩანს, რაც უფრო დაბალია სითხის ტემპერატურა, ანუ რაც უფრო ძლიერია სუპერგაგრილება, მით უფრო სწრაფად უნდა მოხდეს კრისტალიზაცია. ასე რომ, ეს ნამდვილად არის არც თუ ისე დიდი ჰიპოთერმიით. თუმცა, t მცირდება, სითხის სიბლანტე ასევე იზრდება ექსპონენტურად, რაც აფერხებს მოლეკულების მოძრაობას. შედეგად, სუპერგაგრილების მაღალი ხარისხით, კრისტალიზაციის პროცესი შეიძლება მრავალი წლით შეფერხდეს (როგორც ეს არის სხვადასხვა წარმოშობის სათვალეების შემთხვევაში).

რიცხობრივი შეფასებები გვიჩვენებს, რომ წყლის ნორმალური ხარისხის სუპერგაგრილების პირობებში ბუნებრივ პირობებში (∆t = 1-10°C), ბირთვი უნდა შედგებოდეს რამდენიმე ათეული მოლეკულისგან, რაც ბევრად აღემატება თხევად ფაზაში კოორდინაციის რაოდენობას (~4.4). ). ამრიგად, სისტემას სჭირდება დიდი რაოდენობით რყევის მცდელობები ენერგეტიკული გორაკის მწვერვალზე ასასვლელად. არც თუ ისე კარგად გაწმენდილ წყალში ძლიერ სუპერგაცივებას ხელს უშლის უკვე არსებული კრისტალიზაციის ცენტრების არსებობა, რომლებიც შეიძლება იყოს მინარევების ნაწილაკები, მტვრის ნაწილაკები, ჭურჭლის არათანაბარი კედლები და ა.შ. შემდგომში, კრისტალების ზრდის კინეტიკა დამოკიდებულია სითბოს გადაცემის პირობებზე ახლოს. ინტერფეისი, ასევე ამ უკანასკნელის მორფოლოგიაზე ატომურ მოლეკულურ დონეზე.

ზედმეტად გაციებულ წყალს აქვს ორი დამახასიათებელი ტემპერატურა th = -36°C და tg = -140°C. კარგად გაწმენდილი და გაუზირებელი წყალი ტემპერატურულ დიაპაზონში 0°C > t > t სთ შეიძლება დარჩეს ზეგაციებული სითხის მდგომარეობაში დიდი ხნის განმავლობაში. ტ გ< t < t h происходит гомогенное зарождение кристалликов льда, и вода не может находиться в переохлажденном состоянии при любой степени очистки. В условиях достаточно быстрого охлаждения при t < tg подвижность молекул воды настолько падает (а вязкость растет), что она образует стеклообразное твердое тело с аморфной структурой, свойственной жидкостям. При этом в области невысоких давлений образуется аморфная фаза низкой плотности, а в области повышенных – аморфная фаза высокой плотности, то есть вода демонстрирует полиаморфизм. При изменениях давления или температуры одна аморфная фаза скачком переходит в другую с неожиданно большим изменением плотности (>20%).

წყლის პოლიამორფიზმის ბუნებაზე რამდენიმე თვალსაზრისი არსებობს. ამგვარად, ზედმეტად გაცივებული წყლის ეს ქცევა შეიძლება აიხსნას, თუ დავუშვებთ, რომ ორი H2O მოლეკულის ურთიერთქმედების პოტენციურ პროფილში არის ერთზე მეტი მინიმუმი.

ბრინჯი. 5(ზე). ჰიპოთეტური პოტენციალის პროფილები: a – ერთი ენერგეტიკული მინიმუმით (მაგალითად, ლენარდ-ჯონსის პოტენციალი U(r) = A/r 6 − B/r 12) და b – ორი ენერგეტიკული მინიმუმით, რომელიც შეესაბამება a-ს ორ სტაბილურ კონფიგურაციას. წყლის ორი ურთიერთმოქმედი მოლეკულის მტევანი (1 და 2) განსხვავებული მანძილით r H და r L მოლეკულების პირობით ცენტრებს შორის; პირველი მათგანი შეესაბამება უფრო მაღალი სიმკვრივის ფაზას, მეორე - ქვედა.

და ორი (სურ. 5). მაშინ ამორფული ფაზა მაღალი სიმკვრივით შეესატყვისება საშუალო მანძილს rH, ხოლო დაბალი სიმკვრივის ფაზას - rL. კომპიუტერული მოდელირება ადასტურებს ამ თვალსაზრისს, მაგრამ ჯერ კიდევ არ არსებობს ამ ჰიპოთეზის სანდო ექსპერიმენტული მტკიცებულება, ისევე როგორც არ არსებობს მკაცრი თეორია, რომელიც დაადასტურებს ორმაგი ჭაბურღილის პოტენციალის გამოყენების მართებულობას სუპერგაციებული წყლის ასეთი უჩვეულო თვისებების აღსაწერად.

სუპერგაციებული წყლის ქცევა დიდ ინტერესს იწვევს სხვადასხვა მიზეზის გამო. კერძოდ, განსაზღვრავს კლიმატურ პირობებს, ნაოსნობის შესაძლებლობას და რეჟიმს მაღალ განედებში, რაც აქტუალურია ჩვენი ქვეყნისთვის. ინტერფეისზე დინამიური კრისტალიზაციის პროცესში ხდება ბევრი საინტერესო და ჯერ კიდევ ნაკლებად შესწავლილი ფენომენი, მაგალითად, მინარევების გადანაწილება, ელექტრული მუხტების გამოყოფა და შემდგომი მოდუნება, რასაც თან ახლავს ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ფართო სიხშირის დიაპაზონში და ა.შ. დაბოლოს, ძლიერ ზეგაცივებულ სითხეში კრისტალიზაცია შესანიშნავია, ადვილად მრავალჯერ რეპროდუცირებული სისტემის ქცევის მოდელი, რომელიც შორს არის თერმოდინამიკური წონასწორობისგან და შეუძლია არასტაბილურობის განვითარების შედეგად სხვადასხვა რიგის დენდრიტების წარმოქმნას. და ზომები (ტიპიური წარმომადგენლები არიან ფიფქები და ყინულის ნიმუშები ფანჯრებზე), მოსახერხებელია ფრაქტალების ქცევის შესაქმნელად და მოდელირებისთვის.

ყინულის დნობის პროცესები ერთი შეხედვით უფრო ადვილი გასაანალიზებელი ჩანს, ვიდრე კრისტალიზაციის პროცესები. თუმცა, ისინი ასევე ბევრ კითხვას ტოვებენ. ასე, მაგალითად, გავრცელებულია მოსაზრება, რომ დნობის წყალს გარკვეული პერიოდის განმავლობაში აქვს ისეთი თვისებები, რომლებიც განსხვავდება ჩვეულებრივი წყლისგან, ყოველ შემთხვევაში ბიოლოგიურ ობიექტებთან მიმართებაში: მცენარეები, ცხოველები, ადამიანები. ალბათ, ეს მახასიათებლები შეიძლება გამოწვეული იყოს მაღალი ქიმიური სისუფთავით (ყინულის კრისტალიზაციის დროს მინარევების დაჭერის დაბალი კოეფიციენტის გამო), გახსნილი აირებისა და იონების შემცველობის განსხვავებები და ასევე ყინულის სტრუქტურის დამახსოვრება თხევადი ფაზის მულტიმოლეკულურ მტევნებში. ამასთან, ავტორს არ აქვს სანდო ინფორმაცია, რომელიც მიღებულია თანამედროვე ფიზიკური მეთოდებით.

არანაკლებ რთულია გარე ფიზიკური ველების, კერძოდ მაგნიტური ველების გავლენის მექანიზმების ანალიზი წყლის, ყინულისა და ფაზური გადასვლების პროცესებსა და თვისებებზე. მთელი ჩვენი ცხოვრება მიმდინარეობს დედამიწის მაგნიტური ველის მუდმივი მოქმედებით და მისი სუსტი რყევებით. მრავალი საუკუნის განმავლობაში, მედიცინაში შემუშავებული იყო მაგნიტობიოლოგია და მაგნიტური მკურნალობის მეთოდები. დაბოლოს, დანადგარები იწარმოება კომერციულად და ფართოდ გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში სარწყავად გამოყენებული წყლის დამაგნიტიზაციისთვის (პროდუქტიულობის გაზრდის მიზნით), ორთქლის ქვაბების გასაძლიერებლად (მათში მასშტაბის წარმოქმნის სიჩქარის შესამცირებლად) და ა.შ. თუმცა ამ და სხვა მსგავს შემთხვევებში მაგნიტური ველის მოქმედების მექანიზმების დამაკმაყოფილებელი ფიზიკური აღწერა ჯერ კიდევ არ არსებობს.

დასკვნა

წყალი, ყინული და მათი ურთიერთფაზური გარდაქმნები ჯერ კიდევ სავსეა მრავალი საიდუმლოებით. მათი გადაჭრა არა მხოლოდ ძალიან საინტერესო ფიზიკური პრობლემაა, არამედ უაღრესად მნიშვნელოვანია დედამიწაზე სიცოცხლისთვის, რადგან ის პირდაპირ კავშირშია ადამიანის ჯანმრთელობასა და კეთილდღეობასთან. შესაძლოა, ისინი უზრუნველყოფენ ელექტრონული და მოლეკულური სტრუქტურის როლის ერთ-ერთ ყველაზე თვალსაჩინო მაგალითს მატერიის უმარტივესი და კარგად ცნობილი ქიმიური შემადგენლობით ფიზიკური თვისებების ფორმირებაში.

ლიტერატურა:

1. ბოგოროდსკი ვ.ვ., გავრილო ვ.პ. ყინული. L.: Gidrometeoizdat, 1980. 384 გვ.

2. Maeno N. მეცნიერება ყინულის შესახებ. მ.: მირი, 1988. 231 გვ.

3. ჰობსი P.V. ყინულის ფიზიკა. ოქსფორდი: უნი. პრესა, 1974. 864 გვ.

4. ზაცეპინა გ.ნ. წყლის ფიზიკური თვისებები და სტრუქტურა. მ.: მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის გამომცემლობა, 1998. 184 გვ.

5. Mishima O., Stanley E. ურთიერთობა თხევადი, სუპერგაციებული და მინის წყალს შორის // ბუნება. 1998 წ. 396. გვ 329–335.

6. ზოლოთუხინ ი.ვ. ფრაქტალები მყარი მდგომარეობის ფიზიკაში // სოროსის საგანმანათლებლო ჟურნალი. 1998. No 7. S. 108–113. სტატიის მიმომხილველი ბ.ა. სტრუკოვი

იური ივანოვიჩ გოლოვინი, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი, ხელმძღვანელი. ტამბოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის თეორიული და ექსპერიმენტული ფიზიკის დეპარტამენტი. გ.რ. დერჟავინი, რუსეთის ფედერაციის დამსახურებული მეცნიერი. სამეცნიერო ინტერესების სფეროა მყარი სხეულების დეფექტების ელექტრონული სტრუქტურა და მათ მიერ გამოწვეული მაკროსკოპული თვისებები. ავტორი და თანაავტორი 200-ზე მეტი სამეცნიერო ნაშრომის, მათ შორის მონოგრაფიისა და 40 გამოგონების.

დღეს ვისაუბრებთ თოვლისა და ყინულის თვისებებზე. აღსანიშნავია, რომ ყინული წარმოიქმნება არა მხოლოდ წყლისგან. წყლის ყინულის გარდა, არის ამიაკი და მეთანი. არც ისე დიდი ხნის წინ, მეცნიერებმა გამოიგონეს მშრალი ყინული. მისი თვისებები უნიკალურია, ჩვენ მათ ცოტა მოგვიანებით განვიხილავთ. იგი წარმოიქმნება ნახშირორჟანგის გაყინვისას. მშრალმა ყინულმა მიიღო სახელი, რადგან დნობისას არ ტოვებს გუბეებს. ნახშირორჟანგი მის შემადგენლობაში დაუყოვნებლივ აორთქლდება ჰაერში გაყინული მდგომარეობიდან.

ყინულის განმარტება

უპირველეს ყოვლისა, მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ყინულს, რომელიც მიიღება წყლისგან. მის შიგნით არის სწორი ბროლის გისოსი. ყინული ჩვეულებრივი ბუნებრივი მინერალია, რომელიც წარმოიქმნება წყლის გაყინვისას. ამ სითხის ერთი მოლეკულა უერთდება ოთხ უახლოეს მოლეკულას. მეცნიერებმა შენიშნეს, რომ ასეთი შინაგანი სტრუქტურა თანდაყოლილია სხვადასხვა ძვირფას ქვებსა და მინერალებშიც კი. მაგალითად, ბრილიანტი, ტურმალინი, კვარცი, კორუნდი, ბერილი და სხვა აქვს ასეთი სტრუქტურა. მოლეკულები დაშორებულია ბროლის გისოსებით. წყლისა და ყინულის ეს თვისებები ვარაუდობს, რომ ასეთი ყინულის სიმკვრივე ნაკლები იქნება წყლის სიმკვრივეზე, რის გამოც იგი წარმოიქმნა. ამიტომ, ყინული ცურავს წყლის ზედაპირზე და არ იძირება მასში.

მილიონობით კვადრატული კილომეტრი ყინული

იცით რამდენი ყინულია ჩვენს პლანეტაზე? მეცნიერთა უახლესი კვლევის თანახმად, პლანეტა დედამიწაზე დაახლოებით 30 მილიონი კვადრატული კილომეტრი გაყინული წყალია. როგორც თქვენ მიხვდით, ამ ბუნებრივი მინერალის უმეტესი ნაწილი მდებარეობს პოლარული ქუდები. ზოგან ყინულის საფარის სისქე 4 კმ-ს აღწევს.

როგორ მივიღოთ ყინული

ყინულის დამზადება ძალიან მარტივია. ეს პროცესი არ იქნება რთული, რადგან არ საჭიროებს სპეციალურ უნარებს. ამისათვის საჭიროა წყლის დაბალი ტემპერატურა. ეს არის ერთადერთი მუდმივი პირობა ყინულის წარმოქმნის პროცესისთვის. წყალი გაიყინება, როდესაც თქვენი თერმომეტრი 0 გრადუს ცელსიუსზე დაბალი იქნება. კრისტალიზაციის პროცესი იწყება წყალში დაბალი ტემპერატურის გამო. მისი მოლეკულები ჩაშენებულია საინტერესო მოწესრიგებულ სტრუქტურაში. ამ პროცესს ბროლის ბადის ფორმირებას უწოდებენ. ასეა ოკეანეშიც, გუბეშიც და საყინულეშიც.

გაყინვის კვლევა

წყლის გაყინვის შესახებ კვლევის ჩატარებით, მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ კრისტალური გისოსი აგებულია წყლის ზედა ფენებში. მიკროსკოპული ყინულის ჩხირები იწყებენ ფორმირებას ზედაპირზე. ცოტა მოგვიანებით ისინი ერთად გაიყინნენ. ამის გამო, წყლის ზედაპირზე წარმოიქმნება თხელი ფილმი. დიდი ზომის წყლის გაყინვას გაცილებით მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე უძრავ წყალს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ქარი ირხევა და არყევს ტბის, აუზის ან მდინარის ზედაპირს.

ყინულის ბლინები

მეცნიერებმა კიდევ ერთი დაკვირვება გააკეთეს. თუ ტალღები გაგრძელდება დაბალ ტემპერატურაზე, მაშინ უწვრილესი ფენები იკრიბება დაახლოებით 30 სმ დიამეტრის ბლინებს, შემდეგ იყინება ერთ ფენად, რომლის სისქე არ არის არანაკლებ 10 სმ. ყინულის ახალი ფენა იყინება ყინულზე. ბლინები ზემოდან და ქვემოდან. ეს ქმნის სქელ და გამძლე ყინულის ფურცელს. მისი სიძლიერე დამოკიდებულია სახეობებზე: ყველაზე გამჭვირვალე ყინული თეთრ ყინულზე რამდენჯერმე ძლიერი იქნება. გარემოსდამცველებმა შენიშნეს, რომ 5 სანტიმეტრიანი ყინული ზრდასრული ადამიანის წონას უძლებს. 10 სმ-იანი ფენა უძლებს სამგზავრო მანქანას, მაგრამ უნდა გვახსოვდეს, რომ შემოდგომაზე და გაზაფხულზე ყინულზე გასვლა ძალიან საშიშია.

თოვლისა და ყინულის თვისებები

ფიზიკოსები და ქიმიკოსები დიდი ხანია სწავლობენ ყინულისა და წყლის თვისებებს. ყინულის ყველაზე ცნობილი და ასევე მნიშვნელოვანი თვისება ადამიანისთვის არის მისი ადვილად დნობის უნარი ნულოვან ტემპერატურაზეც კი. მაგრამ ყინულის სხვა ფიზიკური თვისებები ასევე მნიშვნელოვანია მეცნიერებისთვის:

• ყინული გამჭვირვალეა, ამიტომ კარგად გადასცემს მზის შუქს;
• უფერო - ყინულს ფერი არ აქვს, მაგრამ მისი ადვილად შეღებვა შესაძლებელია ფერადი დანამატებით;
• სიმტკიცე - ყინულის მასები შესანიშნავად ინარჩუნებენ ფორმას ყოველგვარი გარე გარსის გარეშე;
• სითხე არის ყინულის განსაკუთრებული თვისება, რომელიც თან ახლავს მინერალს მხოლოდ ზოგიერთ შემთხვევაში;
• სისუსტე - ყინულის ნაჭერი შეიძლება ადვილად გაიყოს დიდი ძალისხმევის გარეშე;
• გაყოფა - ყინული ადვილად იშლება იმ ადგილებში, სადაც ერთად გაიზარდა კრისტალოგრაფიული ხაზის გასწვრივ.

ყინული: გადაადგილება და სისუფთავის თვისებები

მისი შემადგენლობის მიხედვით, ყინულს აქვს სიწმინდის მაღალი ხარისხი, ვინაიდან ბროლის ბადე არ ტოვებს თავისუფალ ადგილს სხვადასხვა უცხო მოლეკულებს. როდესაც წყალი იყინება, ის ანაცვლებს მასში ოდესღაც გახსნილ სხვადასხვა მინარევებს. ანალოგიურად, შეგიძლიათ მიიღოთ გაწმენდილი წყალი სახლში.

მაგრამ ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია შეანელოს წყლის გაყინვის პროცესი. მაგალითად, მარილი ზღვის წყალში. ზღვის ყინული იქმნება მხოლოდ ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე. გასაკვირია, რომ ყოველწლიურად წყლის გაყინვის პროცესს შეუძლია შეინარჩუნოს თვითგანწმენდა სხვადასხვა მინარევებისაგან მრავალი მილიონი წლის განმავლობაში ზედიზედ.

მშრალი ყინულის საიდუმლოებები

ამ ყინულის თავისებურება იმაში მდგომარეობს, რომ ის შეიცავს ნახშირბადს თავის შემადგენლობაში. ასეთი ყინული იქმნება მხოლოდ -78 გრადუს ტემპერატურაზე, მაგრამ ის უკვე -50 გრადუსზე დნება. მშრალი ყინული, რომლის თვისებებიც იძლევა სითხეების სტადიის გამოტოვებას, გაცხელებისას მაშინვე წარმოქმნის ორთქლს. მშრალ ყინულს, ისევე როგორც მის კოლეგას - წყალს, არ აქვს სუნი.

მშრალი ყინული სად გამოიყენება? თავისი თვისებებიდან გამომდინარე, ეს მინერალი გამოიყენება საკვებისა და მედიკამენტების დიდ მანძილზე გადასატანად. და ამ ყინულის გრანულებს შეუძლიათ ბენზინის აალების ჩაქრობა. ასევე, მშრალი ყინულის დნობისას წარმოიქმნება სქელი ნისლი, ამიტომ გამოიყენება ფილმების კომპლექტებზე სპეციალური ეფექტების შესაქმნელად. გარდა ყოველივე ზემოთქმულისა, მშრალი ყინულის წაღება შეგიძლიათ ლაშქრობაში და ტყეში. ბოლოს და ბოლოს, როცა დნება, ის მოგერიებს კოღოებს, სხვადასხვა მავნებლებსა და მღრღნელებს.

რაც შეეხება თოვლის თვისებებს, ამ საოცარ სილამაზეს ყოველ ზამთარში შეგვიძლია დავაკვირდეთ. ყოველივე ამის შემდეგ, თითოეულ ფიფქს აქვს ექვსკუთხედის ფორმა - ეს უცვლელია. მაგრამ ექვსკუთხა ფორმის გარდა, ფიფქები შეიძლება განსხვავებულად გამოიყურებოდეს. თითოეული მათგანის ფორმირებაზე გავლენას ახდენს ჰაერის ტენიანობა, ატმოსფერული წნევა და სხვა ბუნებრივი ფაქტორები.

საოცარია წყლის, თოვლის, ყინულის თვისებები. მნიშვნელოვანია იცოდეთ წყლის კიდევ რამდენიმე თვისება. მაგალითად, მას შეუძლია მიიღოს ჭურჭლის ფორმა, რომელშიც ის არის ჩასხმული. როდესაც წყალი იყინება, ის ფართოვდება და ასევე აქვს მეხსიერება. მას შეუძლია დაიმახსოვროს გარემომცველი ენერგია და როდესაც ის იყინება, ის "გადატვირთავს" ინფორმაციას, რომელიც მან საკუთარ თავში შეიწოვა.

ჩვენ გამოვიკვლიეთ ბუნებრივი მინერალი - ყინული: თვისებები და მისი თვისებები. განაგრძეთ მეცნიერების სწავლა, ეს ძალიან მნიშვნელოვანი და სასარგებლოა!

ყინული- ეს არის კარგად ცნობილი, უმეტეს ჩვენგანისთვის, წყლის მყარი მდგომარეობა, რომელსაც ბუნებრივ პირობებში შეგვიძლია შევხვდეთ. ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად ვიყენებთ მის უნიკალურ თვისებებს.

იგი წარმოიქმნება, როდესაც წყლის ტემპერატურა 0 გრადუს ცელსიუსზე დაბლა ეცემა. ამ ტემპერატურას წყლის კრისტალიზაციის ტემპერატურას უწოდებენ. ყინული, ისევე როგორც თოვლი, შედგება ყინულის კრისტალებისაგან, რომელთა ფორმები შეგიძლიათ იხილოთ ჩვენს სტატიაში.

მოდით მივცეთ რამდენიმე ზუსტი განმარტება.

დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ყინული არის მყარი წყალი. არსებობს ყინულისა და ამორფული ყინულის 11 კრისტალური მოდიფიკაცია. ბუნებაში ნაპოვნია ყინულის მხოლოდ ერთი ფორმა - სიმკვრივით 0,92 გ/სმ³, სითბოს სიმძლავრე 2,09 კჯ/(კგ.K) 0 °C-ზე, შერწყმის სიცხე 324 კჯ/კგ, რომელიც გვხვდება ყინულის ფორმა (კონტინენტური, მცურავი, მიწისქვეშა), თოვლი და ყინვა. დედამიწაზე, დაახლ. 30 მილიონი კმ³ ყინული. გამოიყენება საკვების შესანახად და გაგრილებისთვის. პროდუქტები, მტკნარი წყლის მიღება, მედიცინაში.

დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი. 2000 წ

საზღვაო ლექსიკა

ყინულს უფრო დაბალი სიმკვრივე აქვს ვიდრე თხევადი წყალი, ამიტომ არ იძირება. ეს თვისება ანომალიურია, როგორც წესი, მყარ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებების უმეტესობას აქვს მაღალი სიმკვრივე. ყინულის დაბალი სიმკვრივე მიუთითებს იმაზე, რომ გაყინვისას წყალი მატულობს მოცულობაში. ეს ფაქტი ყოველდღიურ ცხოვრებაში უნდა იყოს გათვალისწინებული. მაგალითად, თუ წყლის მილი იყინება, მაშინ ამის პროცესში წარმოქმნილ ყინულს შეუძლია მილები „გატეხოს“, რაც, პრინციპში, ყველასთვის კარგად არის ცნობილი.

ჩვენ ჩამოვთვლით ყინულის ყველაზე მნიშვნელოვან თვისებებს (ზოგიერთი მათგანი ზემოთ უკვე აღვწერეთ).

ყინულის თვისებები

• ყინულის წარმოქმნის ტემპერატურა - 0°C;
• ყინულის მოცულობა აღემატება თხევადი წყლის მოცულობას, ანუ ყინულის სიმკვრივე ნაკლებია თხევადი წყლის სიმკვრივეზე, ყინულის სპეციფიკური წონა 0 ° = 0,917 და, შესაბამისად, წყლის ხვედრითი წონა 0 ° -ზე. = 0,9999;
• ტემპერატურის შემდგომი კლებით, ყინული იკუმშება, რაც ხსნის ბზარებს დიდ ყინულოვან სივრცეებში;
• ყინულის სითბოს სიმძლავრე თითქმის 2-ჯერ დაბალია, ვიდრე წყლისა;
• ზღვის წყლის გაყინვის წერტილი უფრო მაღალია, ვიდრე მტკნარი წყლისა და უდრის ~ 1,80С (თუ ვივარაუდებთ, რომ წყლის მარილიანობა მსოფლიო ოკეანეში საშუალო შეწონილი დონის დონეზეა).

ყინული და მისი ჯიშები

• ნიადაგის ყინული - დედამიწის ქერქის საზღვრებში წარმოქმნილი ყინული;
• მდინარის ყინული;
• ტბების გაყინვისას წარმოიქმნება ყინული;
• ზღვის ყინული.

ყინულის გამოყენება

ყინულს ბევრი ეკონომიკური გამოყენება აქვს. იგი გამოიყენება საკვები პროდუქტების ტემპერატურის დასაწევად, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის მათ შენახვის ვადას. სავსებით აშკარაა, რომ ამ კონტექსტში ხელოვნური ყინულის, ან, თუ შეიძლება ითქვას, ხელოვნური სიცივის წარმოებას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს. ასევე, ყინული ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში, რიგი სპეციფიური პროცედურების უზრუნველსაყოფად და შესასრულებლად. ყინულის კუბურები ფართოდ გამოიყენება კოსმეტიკურ პროცედურებში და კულინარიაში, განსაკუთრებით სასმელების მომზადებაში.

ყინული არის სამშენებლო მასალა ჩვენი პლანეტისთვის ისეთი მნიშვნელოვანი ობიექტებისთვის, როგორიცაა მყინვარები, რომლებიც წარმოადგენენ ჩვენს პლანეტაზე მიმდინარე მრავალი პროცესის მაჩვენებელს და მარეგულირებელს. ჩვენი პუბლიკაცია ეძღვნება მყინვარებს -

სამუშაო 1

ფიფქები, როგორც ფიზიკის ფენომენი

სამუშაო შეასრულა დანიილ ხოლოდიაკოვმა

მიზნები: შეიტყვეთ მეტი ფიფქების შესახებ MKT პერსპექტივიდან

ამოცანები: გაიგეთ ფიფქების წარმოქმნის ბუნება

1. ფიფქების ფორმირება

2. ფიფქის ფორმები

3. კრისტალური სიმეტრია

4. იდენტური ფიფქები

5. ფერი და სინათლე

6. დამატებითი მასალები

1. ოდესმე გიყურებთ ფიფქს და დაფიქრებულხართ, როგორ წარმოიქმნება ის და რატომ განსხვავდება სხვა სახის თოვლისგან, რომელიც აქამდე გინახავთ?

ფიფქები წყლის ყინულის განსაკუთრებული ფორმაა. ფიფქები წარმოიქმნება ღრუბლებში, რომლებიც შედგება წყლის ორთქლისგან. როდესაც ტემპერატურა 32°F (0°C) ან უფრო ცივია, წყალი თხევადიდან ყინულში იქცევა. რამდენიმე ფაქტორი გავლენას ახდენს ფიფქების ფორმირებაზე. ტემპერატურა, ჰაერის დინება, ტენიანობა - ეს ყველაფერი გავლენას ახდენს მათ ფორმასა და ზომაზე. ჭუჭყს და მტვერს შეუძლია წყალში შერევა და შეცვალოს კრისტალების წონა და გამძლეობა. ჭუჭყის ნაწილაკები ამძიმებენ ფიფქს, შეუძლიათ მას დნობისკენ მიდრეკილება და ბროლის ბზარები და რღვევები. ფიფქის ფორმირება დინამიური პროცესია. ფიფქს შეუძლია მრავალი განსხვავებული გარემო პირობების წინაშე აღმოჩნდეს, ხან დნება, ხან იზრდება - ფიფქის სტრუქტურა მუდმივად იცვლება.

2. რომელია ყველაზე გავრცელებული ფიფქის ფორმები?

როგორც წესი, ექვსკუთხა კრისტალები წარმოიქმნება მაღალ ღრუბლებში; ნემსები ან ბრტყელი ექვსმხრივი კრისტალები წარმოიქმნება შუა სიმაღლის ღრუბლებში; და ექვსმხრივი ფორმების ფართო არჩევანი წარმოიქმნება დაბალ ღრუბლებში. უფრო დაბალი ტემპერატურა ქმნის კრისტალების გვერდებზე უფრო მკვეთრ ფიფქებს და შეიძლება გამოიწვიოს ისრის განშტოება. ფიფქები, რომლებიც ჩნდება თბილ პირობებში, უფრო ნელა იზრდება, რის შედეგადაც უფრო გლუვი და ნაკლებად რთული ფორმისაა.

0; -3°C - თხელი ექვსკუთხა ფირფიტები

3; -6°C - ნემსები

6; -10 ° C - ღრუ სვეტები

ათი; -12°C - სექტორული ფირფიტები (ექვსკუთხედები ჩაღრმავებით)

12; -15°C - დენდრიტები (მაქმანის ექვსკუთხა ფორმები)

3. რატომ არის ფიფქები სიმეტრიული?

პირველი, ყველა ფიფქი არ არის ერთნაირი ყველა მხრიდან. არათანაბარი ტემპერატურა, ჭუჭყის არსებობა და სხვა ფაქტორები შეიძლება გამოიწვიოს ფიფქის დახრილობა. თუმცა, მართალია, ბევრი ფიფქი სიმეტრიულია და ძალიან რთული სტრუქტურით. ეს იმიტომ ხდება, რომ ფიფქის ფორმა ასახავს წყლის მოლეკულების შინაგან წესრიგს. მყარ მდგომარეობაში მყოფი წყლის მოლეკულები, როგორიცაა თოვლი და ყინული, ქმნიან სუსტ კავშირებს (ე.წ. წყალბადის ბმებს). ეს მოწესრიგებული წყობა იწვევს ფიფქის სიმეტრიულ, ექვსკუთხა ფორმას. კრისტალიზაციის დროს წყლის მოლეკულები ემორჩილებიან მიზიდულობის მაქსიმალურ ძალას, ხოლო ამაღელვებელი ძალები მცირდება მინიმუმამდე. შესაბამისად, წყლის მოლეკულები რიგდებიან მოცემულ სივრცეებში გარკვეული განლაგებით, როგორიცაა სივრცის დაკავება და სიმეტრიის შენარჩუნება.

4. მართალია, რომ არ არსებობს ორი იდენტური ფიფქი?

Კი და არა. ორი ფიფქი არასოდეს იქნება იდენტური, წყლის მოლეკულების ზუსტი რაოდენობის, ელექტრონის სპინის, წყალბადის და ჟანგბადის იზოტოპების და ა.შ. მეორეს მხრივ, ორი ფიფქი შეიძლება ერთნაირად გამოიყურებოდეს და ნებისმიერ ფიფქს ალბათ ჰქონია თავისი პროტოტიპი ისტორიის რაღაც მომენტში. ფიფქის სტრუქტურა მუდმივად იცვლება გარემო პირობების მიხედვით და მრავალი ფაქტორის გავლენის ქვეშ, ამიტომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იხილოთ ორი იდენტური ფიფქი.

5. თუ წყალი და ყინული გამჭვირვალეა, რატომ გამოიყურება თოვლი თეთრი?

მოკლე პასუხი არის ის, რომ ფიფქებს იმდენი ამრეკლავი ზედაპირი აქვთ, რომ ისინი ავრცელებენ სინათლეს ყველა ფერში, რის გამოც თოვლი თეთრი ჩანს. გრძელი პასუხი დაკავშირებულია იმაზე, თუ როგორ აღიქვამს ადამიანის თვალი ფერს. მიუხედავად იმისა, რომ სინათლის წყარო არ შეიძლება იყოს ჭეშმარიტად "თეთრი" (მაგალითად, მზის შუქს, ფლუორესცენტულ და ინკანდესენტურ ნათურებს აქვთ გარკვეული ფერი), ადამიანის ტვინი ანაზღაურებს სინათლის წყაროს. ამრიგად, მიუხედავად იმისა, რომ მზის შუქი ყვითელია და თოვლიდან მიმოფანტული სინათლე ასევე ყვითელია, ტვინი ხედავს თოვლს რაც შეიძლება თეთრად, რადგან ტვინის მიერ მიღებულ მთელ სურათს აქვს ყვითელი ელფერი, რომელიც ავტომატურად კლებულობს.

დასკვნები:

1. ფიფქები წყლის ყინულის განსაკუთრებული ფორმაა.

2. ტემპერატურა, ჰაერის ნაკადები, ტენიანობა არის ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ფიფქის ფორმასა და ზომაზე.

3. ეს არის წყლის მოლეკულების რიგი, რომელიც განსაზღვრავს ფიფქის სიმეტრიას.

თოვლის ნამდვილ კრისტალებში ვარ.

სამუშაო 2

ყინული და წყალი ბუნებაში.

სამუშაო შეასრულა გუსევა ალინამ

მიზანი: ისწავლოს რაიმე ახალი.

Დავალებები :

განვიხილოთ წყლის ღირებულებები ბუნებაში;

გააცნობიეროს წყლის თვისებები და სახეობები;

გაეცანით წყლის ყინულის ძირითად თვისებებს;

გააფართოვეთ თქვენი ცოდნა ზოგადად წყლის შესახებ.

წყალი (წყალბადის ოქსიდი) არის ორობითი არაორგანული ნაერთი, ქიმიური ფორმულა არის H2O. წყლის მოლეკულა შედგება ორი წყალბადის ატომისა და ერთი ჟანგბადისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული კოვალენტური ბმით. ნორმალურ პირობებში ეს არის გამჭვირვალე სითხე, უფერო, უსუნო და უგემოვნო. მყარ მდგომარეობაში მას ყინულს, თოვლს ან ყინვას უწოდებენ, აირისებრში კი წყლის ორთქლს. წყალი ასევე შეიძლება არსებობდეს თხევადი კრისტალების სახით.

დედამიწის ზედაპირის დაახლოებით 71% დაფარულია წყლით (ოკეანეები, ზღვები, ტბები, მდინარეები, ყინული) - 361,13 მილიონი კმ2. დედამიწაზე წყლის დაახლოებით 96,5% არის ოკეანეებში, (მსოფლიო რეზერვების 1,7% არის მიწისქვეშა წყლები, კიდევ 1,7% მყინვარები და ანტარქტიდისა და გრენლანდიის ყინულის ქუდები, მცირე ნაწილი მდინარეებში, ტბებსა და ჭაობებში და 0,001% ღრუბლებში). დედამიწის წყლის უმეტესი ნაწილი მარილიანია და უვარგისია სოფლის მეურნეობისა და სასმელისთვის. მტკნარი წყლის წილი დაახლოებით 2,5%-ია.

წყალი კარგი მაღალი პოლარული გამხსნელია. ბუნებრივ პირობებში ის ყოველთვის შეიცავს გახსნილ ნივთიერებებს (მარილები, გაზები). წყალს გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს დედამიწაზე სიცოცხლის შექმნასა და შენარჩუნებაში, ცოცხალი ორგანიზმების ქიმიურ სტრუქტურაში, კლიმატისა და ამინდის ფორმირებაში. ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნივთიერება პლანეტა დედამიწაზე ყველა ცოცხალი არსებისთვის.

ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროში წყალი არის პატარა წვეთების სახით, ღრუბლებში და ნისლში და ასევე ორთქლის სახით. კონდენსაციის დროს იგი გამოიყოფა ატმოსფეროდან ნალექების სახით (წვიმა, თოვლი, სეტყვა, ნამი). წყალი უკიდურესად გავრცელებული ნივთიერებაა სივრცეში, თუმცა მაღალი სითხეშიდა წნევის გამო სივრცის ვაკუუმში წყალი თხევად მდგომარეობაში ვერ იარსებებს, რის გამოც იგი წარმოდგენილია მხოლოდ ორთქლის ან ყინულის სახით.

წყლის ტიპები.

დედამიწაზე წყალი შეიძლება არსებობდეს სამ ძირითად მდგომარეობაში - თხევადი, აირისებრი და მყარი და შეიძინოს სხვადასხვა ფორმები, რომლებიც ერთდროულად შეიძლება თანაარსებობდეს: წყლის ორთქლი და ღრუბლები ცაში, ზღვის წყალი და აისბერგები, მყინვარები და მდინარეები დედამიწის ზედაპირზე. , წყალსატევები დედამიწაზე. წყალი ხშირად იყოფა ტიპებად სხვადასხვა პრინციპების მიხედვით. წარმოშობის, შემადგენლობისა თუ გამოყენების თავისებურებების მიხედვით, სხვათა შორის განასხვავებენ: რბილ და მყარ წყალს - კალციუმის და მაგნიუმის კათიონების შემცველობის მიხედვით. წყალბადის იზოტოპების მიხედვით მოლეკულაში: მსუბუქი (შემადგენლობით იგი თითქმის შეესაბამება ჩვეულებრივს), მძიმე (დეიტერიუმი), ზემძიმე წყალი (ტრიტიუმი). ასევე გამოირჩევა: სუფთა, წვიმის, ზღვის, მინერალური, მლაშე, სასმელი, ონკანი, გამოხდილი, დეიონიზებული, პიროგენისგან თავისუფალი, წმინდა, სტრუქტურირებული, დნობის, მიწისქვეშა, ნარჩენები და ზედაპირული წყალი.

ფიზიკური თვისებები.

წყალი ნორმალურ პირობებში ინარჩუნებს აგრეგაციის თხევად მდგომარეობას, ხოლო წყალბადის მსგავსი ნაერთებია აირები (H2S, CH4, HF). წყალბადისა და ჟანგბადის ატომების ელექტრონეგატიურობის დიდი განსხვავების გამო, ელექტრონული ღრუბლები ძლიერად გადაადგილდებიან ჟანგბადისკენ. ამ მიზეზით, წყლის მოლეკულა აქვს დიდი დიპოლური მომენტი(D = 1,84, მეორე მხოლოდ ჰიდროციანმჟავას შემდეგ). მყარ მდგომარეობაში გადასვლის ტემპერატურაზე წყლის მოლეკულები მოწესრიგებულია, ამ პროცესში იზრდება სიცარიელეების მოცულობა მოლეკულებს შორის და მცირდება წყლის მთლიანი სიმკვრივე, რაც ხსნის მიზეზს. წყლის დაბალი სიმკვრივე ყინულის ფაზაში. მეორეს მხრივ, აორთქლება არღვევს ყველა კავშირს. კავშირების გაწყვეტა დიდ ენერგიას მოითხოვს, რის გამოც წყალი ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სითბოს ტევადობასხვა სითხეებსა და მყარ ნივთიერებებს შორის. ერთი ლიტრი წყლის ერთი გრადუსით გაცხელებას სჭირდება 4,1868 კჯ ენერგია. ამ თვისების გამო, წყალი ხშირად გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი. გარდა მისი მაღალი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრისა, წყალს ასევე აქვს სპეციფიკური სითბოს მაღალი მნიშვნელობები დნობის(0 °C-ზე - 333,55 კჯ/კგ) და აორთქლება(2250 კჯ/კგ).

წყალიც აქვს მაღალი ზედაპირული დაძაბულობასითხეებს შორის მეორე ადგილზეა ვერცხლისწყლის შემდეგ. წყლის შედარებით მაღალი სიბლანტე განპირობებულია იმით, რომ წყალბადის ბმები ხელს უშლის წყლის მოლეკულების მოძრაობას სხვადასხვა სიჩქარით. წყალი არის კარგი გამხსნელი პოლარული ნივთიერებებისთვის. გამხსნელი ნივთიერების თითოეული მოლეკულა გარშემორტყმულია წყლის მოლეკულებით, და დადებითად დამუხტული ნაწილები იზიდავს ჟანგბადის ატომებს, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ნაწილები წყალბადის ატომებს. ვინაიდან წყლის მოლეკულა მცირე ზომისაა, წყლის ბევრ მოლეკულას შეუძლია გარშემორტყმულიყო თითოეული ხსნარის მოლეკულა. ზედაპირის უარყოფითი ელექტრული პოტენციალი.

სუფთა წყალი - კარგი იზოლატორი. რადგან წყალი კარგია გამხსნელიმასში გარკვეული მარილები თითქმის ყოველთვის იხსნება, ანუ წყალში არის დადებითი და უარყოფითი იონები. შედეგად, წყალი ატარებს ელექტროენერგიას. წყლის ელექტრული გამტარობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი სისუფთავის დასადგენად.

წყალს აქვს რეფრაქციული ინდექსი n=1.33ოპტიკურ დიაპაზონში. თუმცა, ის ძლიერად შთანთქავს ინფრაწითელ გამოსხივებას და, შესაბამისად, წყლის ორთქლი არის მთავარი ბუნებრივი სათბურის გაზი, რომელიც პასუხისმგებელია სათბურის ეფექტის 60%-ზე მეტზე.

ყინული - წყალი აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში. ყინულს ზოგჯერ უწოდებენ აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში მყოფ ზოგიერთ ნივთიერებას, რომელსაც ოთახის ტემპერატურაზე თხევადი ან აირისებრი ფორმა აქვს; კერძოდ, მშრალი ყინული, ამიაკის ყინული ან მეთანის ყინული.

წყლის ყინულის ძირითადი თვისებები.

ამჟამად ცნობილია სამი ამორფული სახეობა და ყინულის 15 კრისტალური მოდიფიკაცია. ასეთი ყინულის ღია კრისტალური სტრუქტურა იწვევს იმ ფაქტს, რომ მისი სიმკვრივე (უდრის 916,7 კგ / მ 0 ° C ტემპერატურაზე) დაბალია ვიდრე წყლის სიმკვრივე (999,8 კგ / მ) იმავე ტემპერატურაზე. აქედან გამომდინარე, წყალი, ყინულად გადაქცევა, ზრდის მის მოცულობას დაახლოებით 9% -ით. ყინული, რომელიც უფრო მსუბუქია ვიდრე თხევადი წყალი, წარმოიქმნება წყლის ობიექტების ზედაპირზე, რაც ხელს უშლის წყლის შემდგომ გაყინვას.

შერწყმის მაღალი სპეციფიკური სითბო ყინული, რომელიც უდრის 330 კჯ/კგ, მნიშვნელოვანი ფაქტორია დედამიწაზე სითბოს მიმოქცევაში. ასე რომ, 1 კგ ყინულის ან თოვლის დნობისთვის საჭიროა იმდენი სითბო, რამდენიც სჭირდება ლიტრი წყლის 80 °C-ით გაცხელებას. ყინული ბუნებაში გვხვდება ყინულის სახით (კონტინენტური, მცურავი, მიწისქვეშა), ასევე თოვლის, ყინვის და ა.შ. საკუთარი წონის გავლენით ყინული იძენს პლასტიკურ თვისებებს და სითხეს. ბუნებრივი ყინული, როგორც წესი, ბევრად უფრო სუფთაა, ვიდრე წყალი, რადგან როდესაც წყალი კრისტალიზდება, წყლის მოლეკულები პირველები შედიან გისოსებში.

ნორმალური ატმოსფერული წნევის დროს წყალი მყარდება 0°C-ზე და დუღს (იქცევა წყლის ორთქლად) 100°C-ზე. როდესაც წნევა მცირდება, ყინულის დნობის (დნობის) ტემპერატურა ნელ-ნელა იზრდება და წყლის დუღილის წერტილი ეცემა. 611,73 Pa (დაახლოებით 0,006 ატმ) წნევის დროს დუღილის და დნობის წერტილები ემთხვევა და ხდება 0,01 ° C-ის ტოლი. ამ წნევას და ტემპერატურას ე.წ სამმაგი წერტილის წყალი . დაბალი წნევის დროს წყალი არ შეიძლება იყოს თხევად მდგომარეობაში და ყინული პირდაპირ ორთქლად იქცევა. ყინულის სუბლიმაციის ტემპერატურა ეცემა წნევის კლებასთან ერთად. მაღალი წნევის დროს ხდება ყინულის ცვლილებები ოთახის ტემპერატურაზე მაღალი დნობის წერტილებით.

წნევის მატებასთან ერთად იზრდება წყლის ორთქლის სიმკვრივე დუღილის წერტილში, ხოლო თხევადი წყლის სიმკვრივე მცირდება. 374 °C (647 K) ტემპერატურაზე და 22,064 მპა (218 ატმ) წნევაზე წყალი გადის კრიტიკული წერტილი. ამ ეტაპზე თხევადი და აირისებრი წყლის სიმკვრივე და სხვა თვისებები იგივეა. უფრო მაღალ წნევაზე და/ან ტემპერატურაზე, განსხვავება თხევად წყალსა და წყლის ორთქლს შორის ქრება. ამ აგრეგატულ მდგომარეობას ე.წ სუპერკრიტიკული სითხე».

წყალი შეიძლება იყოს მეტასტაბილური მდგომარეობებიზეგაჯერებული ორთქლი, ზედმეტად გახურებული სითხე, სუპერგაციებული სითხე. ეს მდგომარეობები შეიძლება არსებობდეს დიდი ხნის განმავლობაში, მაგრამ ისინი არასტაბილურია და გარდამავალი ხდება უფრო სტაბილურ ფაზასთან შეხებისას. მაგალითად, შეგიძლიათ მიიღოთ სუპერგაციებული სითხე სუფთა წყლის გაციებით სუფთა ჭურჭელში 0 ° C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე, თუმცა, როდესაც კრისტალიზაციის ცენტრი გამოჩნდება, თხევადი წყალი სწრაფად იქცევა ყინულად.

ფაქტები .

საშუალოდ, მცენარეებისა და ცხოველების სხეული შეიცავს 50%-ზე მეტ წყალს.

დედამიწის მანტიის შემადგენლობა შეიცავს 10-12-ჯერ მეტ წყალს, ვიდრე წყლის რაოდენობა ოკეანეებში.

თუ ყველა მყინვარი დნება, მაშინ დედამიწის ოკეანეებში წყლის დონე 64 მ-ით მოიმატებს და მიწის ზედაპირის დაახლოებით 1/8 დაიტბორება წყლით.

ზოგჯერ წყალი იყინება დადებით ტემპერატურაზე.

გარკვეულ პირობებში (ნანომილების შიგნით), წყლის მოლეკულები ქმნიან ახალ მდგომარეობას, რომელშიც ისინი ინარჩუნებენ ნაკადის უნარს აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზეც კი.

წყალი ირეკლავს მზის სხივების 5%-ს, თოვლი კი დაახლოებით 85%-ს. მზის სინათლის მხოლოდ 2% აღწევს ოკეანის ყინულის ქვეშ.

ოკეანის გამჭვირვალე წყლის ლურჯი ფერი განპირობებულია წყალში სინათლის შერჩევითი შთანთქმით და გაფანტვით.

ონკანებიდან წყლის წვეთების დახმარებით შეგიძლიათ შექმნათ ძაბვა 10 კილოვოლტამდე, ექსპერიმენტს ეწოდება "Kelvin Dropper".

წყალი ბუნებაში იმ რამდენიმე ნივთიერებათაგანია, რომელიც ფართოვდება თხევადიდან მყარში გადასვლისას.

დასკვნები:

წყალი ინარჩუნებს აგრეგაციის თხევად მდგომარეობას, აქვს დიდი დიპოლური მომენტი, დიდი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე, აორთქლების მნიშვნელობა, მაღალი ზედაპირული დაძაბულობა, უარყოფითი ზედაპირის ელექტრული პოტენციალი, არის კარგი იზოლატორი და გამხსნელი.

ლიტერატურა

1. წყალი // ბროკჰაუზისა და ეფრონის ენციკლოპედიური ლექსიკონი: 86 ტომში (82 ტომი და 4 დამატებითი). - პეტერბურგი, 1890-1907 წწ.

2. Losev K. S. წყალი. - ლ.: გიდრომეტეოიზდატი, 1989. - 272გვ.

3. ჰიდრობიონტები წყლების თვითგასუფთავებაში და ელემენტების ბიოგენურ მიგრაციაში. - M.: MAKS-Press. 2008. 200 გვ. წევრ-კორესპონდენტის წინასიტყვაობა RAS V. V. მალახოვი. (სერია: მეცნიერება. განათლება. ინოვაციები. გამოცემა 9). ISBN 978-5-317-02625-7.

4. წყლის ხარისხის შენარჩუნებისა და თვითგაწმენდის ზოგიერთ საკითხზე // წყლის რესურსები. 2005. ტ.32. No3. S. 337-347.

5. ანდრეევი VG პროტონების გაცვლის ურთიერთქმედების ეფექტი წყლის მოლეკულის სტრუქტურასა და წყალბადის ბმის სიძლიერეზე. V საერთაშორისო კონფერენციის მასალები „მეცნიერების აქტუალური პრობლემები რუსეთში“. - Kuznetsk 2008, v.3 S. 58-62.