Лидеры категории
Лена-пена
М.И.
Y.Nine
•••
Искусственный Интеллект
Искусственный Интеллект
Искусственный Интеллект
Почему плотность льда при нормальных условиях меньше плотности воды при тех же условиях?
Андрей Баранов
(116),
закрыт
13 лет назад
Дополнен 14 лет назад
Хотелось бы получить обоснованный ответ с точки зрения общей физики, то есть из каких физических законов следует сей факт.
Дополнен 14 лет назад
Весь вопрос как раз и в том что же такого удивительного в молекуле воды, что в твердом состоянии молекулам энергетически выгоднее находиться дальше друг от друга чем в жидком.
Лучший ответ
Инженер-констриктор
(189536)
14 лет назад
Всё зависит от строения вещества.
Альфа-железо, например, существует тоже только до 769 градусов (точка Кюри) , выше существует бета-железо, которое не магнитно, а выше 910 градусов существует гамма-железо, которое ещё и сильно отличается по плотности от альфа- и бета-железа.
Меняется кристаллическая решётка - меняется плотность, другие свойства.
В воде молекулы находятся в состоянии более плотной упаковки, чем в кристаллической решётке льда.
Это следует из законов Ньютона и Кулона :)
Альфа-железо, например, существует тоже только до 769 градусов (точка Кюри) , выше существует бета-железо, которое не магнитно, а выше 910 градусов существует гамма-железо, которое ещё и сильно отличается по плотности от альфа- и бета-железа.
Меняется кристаллическая решётка - меняется плотность, другие свойства.
В воде молекулы находятся в состоянии более плотной упаковки, чем в кристаллической решётке льда.
Это следует из законов Ньютона и Кулона :)
Остальные ответы
Артем Баштовой
(901)
14 лет назад
Вода - единственное вещество в мире, что после плавления (то есть таяние льда) сначала сжимается, а затем, после достижения температуры 4°С, начинает расширяться. Вода (включая и лед) при температуре 4°С (точнее 3,98°С) имеет наибольшую плотность, что равняется 1 г/см3. Поэтому в некоторых водоемах на дно опускается самая тяжелая вода с температурой 4°С и таким образом хранит жизнь водяных жителей в зимний период. Лед легче воды при какой-нибудь температуре, он всегда на поверхности водоемов и никогда не опускается на дно, а следовательно - быстрее тает в весенний период.
Отмеченные особенности воды и льда также аномальны, они объясняются своеобразным строением отдельной молекулы Н2О и наличием в ней, рядом с валентными связями атомов водорода и кислорода, возможности дополнительного, так называемой водородной связи каждой отдельной молекулы Н20 с четырьмя соседними такими же молекулами. В итоге все отдельные молекулы Н20 или их отдельные группы, в каком-нибудь объеме воды могут быть сплетены в сплошные пространственные решетки атомов кислорода и водорода. В замерзающей воде эта ориентация молекул по отношению друг к другу придерживается особенно строго: в итоге образуется достаточно неплотная ажурная структура. При таянии льда ажурная структура разрушается - молекулы воды “упаковываются” плотнее, что служит основанием превращения льда в жидкое состояние и увеличение плотности воды по сравнению с плотностью льда.
Уплотнение воды продолжается к температуре 4°С, при высшей температуре тепловое движение молекул воды начинает разрыхлять ее структуру и плотность опять уменьшается. Как мы уже отмечали, водородные связи между отдельными молекулами воды сильны, но они значительно более слабые от валентных связей между атомами водорода и кислорода в каждой отдельной молекуле воды. Вода кипит, то есть переходит в газообразное состояние с разрывом водородных связей между отдельными молекулами Н20 при температуре 100°С. А для того, чтобы разрушить молекулу Н20, то есть разорвать валентные связи между атомами водорода и кислорода, нужная температура над 1000°С.
Отмеченные особенности воды и льда также аномальны, они объясняются своеобразным строением отдельной молекулы Н2О и наличием в ней, рядом с валентными связями атомов водорода и кислорода, возможности дополнительного, так называемой водородной связи каждой отдельной молекулы Н20 с четырьмя соседними такими же молекулами. В итоге все отдельные молекулы Н20 или их отдельные группы, в каком-нибудь объеме воды могут быть сплетены в сплошные пространственные решетки атомов кислорода и водорода. В замерзающей воде эта ориентация молекул по отношению друг к другу придерживается особенно строго: в итоге образуется достаточно неплотная ажурная структура. При таянии льда ажурная структура разрушается - молекулы воды “упаковываются” плотнее, что служит основанием превращения льда в жидкое состояние и увеличение плотности воды по сравнению с плотностью льда.
Уплотнение воды продолжается к температуре 4°С, при высшей температуре тепловое движение молекул воды начинает разрыхлять ее структуру и плотность опять уменьшается. Как мы уже отмечали, водородные связи между отдельными молекулами воды сильны, но они значительно более слабые от валентных связей между атомами водорода и кислорода в каждой отдельной молекуле воды. Вода кипит, то есть переходит в газообразное состояние с разрывом водородных связей между отдельными молекулами Н20 при температуре 100°С. А для того, чтобы разрушить молекулу Н20, то есть разорвать валентные связи между атомами водорода и кислорода, нужная температура над 1000°С.
Александр Грин
(77233)
14 лет назад
так природа захотела- почему-не наше дело, для чего- не нам судить
Похожие вопросы