Фізичні властивості води

При атмосферному тиску вода замерзає (перетворюється на лід) при температурі 0°C і кипить (перетворюється на водяну пару) при температурі 100°C.

При зниженні тиску температура плавлення води повільно зростає, а температура кипіння падає.

При тиску 611,73 Па (близько 0,006 атм) температура кипіння і плавлення збігається і стає рівною 0,01°C. Такий тиск і температура називаються потрійною точкою води.

При нижчому тиску вода не може перебувати в рідкому стані, і лід перетворюється безпосередньо на пару. Температура сублімації льоду падає зі зниженням тиску.

При зростанні тиску температура кипіння води зростає, густина водяної пари в точці кипіння теж зростає, а рідкої води - падає.

При температурі 374°C (647 K) та тиску 22,064 МПа (218 атм) вода проходить критичну точку. У цій точці щільність та інші властивості рідкої та газоподібної води збігаються.

При вищому тиску немає різниці між рідкою водою і водяною парою, отже, немає і кипіння чи випаровування.

Також можливі метастабільні стану - пересичена пара, перегріта рідина, переохолоджена рідина. Ці стани можуть існувати тривалий час, проте вони є нестійкими і при зіткненні з більш стійкою фазою відбувається перехід. Наприклад, неважко отримати переохолоджену рідину, охолодивши чисту воду в чистій посудині нижче 0°C, проте при появі центру кристалізації рідка вода швидко перетворюється на лід.

Вода має низку незвичайних особливостей:

• При таненні льоду його щільність збільшується (з 0,9 до 1 г/куб.см). Майже у решти речовин при плавленні щільність зменшується.
• При нагріванні від 0°C до 4°C (точніше 3,98°C) вода стискається. Завдяки цьому можуть жити риби в замерзаючих водоймах: коли температура падає нижче 4°C, холодніша вода, як менш щільна залишається на поверхні і замерзає, а під льодом зберігається позитивна температура.
• Висока температура та питома теплота плавлення (0°C та 333,55 кДж/кг), температура кипіння (100°C) та питома теплота пароутворення (2250 КДж/кг), порівняно із сполуками водню зі схожою молекулярною вагою.
• Висока теплоємність рідкої води.
• Висока в'язкість.
• Високий поверхневий натяг.
• Негативний електричний потенціал поверхні води.

Усі ці особливості пов'язані з наявністю водневих зв'язків. Через велику різницю електронегативностей атомів водню та кисню електронні хмари сильно зміщені у бік кисню. Через це, а також те, що іон водню не має внутрішніх електронних шарів і має малі розміри, він може проникати в електронну оболонку негативно поляризованого атома сусідньої молекули. Завдяки цьому кожен атом кисню притягується до атомів водню інших молекул і навпаки. Кожна молекула води може брати участь максимум у чотирьох водневих зв'язках: 2 атоми водню – кожен в одній, а атом кисню – у двох; у такому стані молекули знаходяться у кристалі льоду. При таненні льоду частина зв'язків рветься, що дозволяє укласти молекули води щільніше; при нагріванні води зв'язку продовжують рватися і щільність її зростає, але при температурі вище 4°С цей ефект стає слабкішим, ніж теплове розширення. При випаровуванні рвуться всі зв'язки, що залишилися.Розрив зв'язків вимагає багато енергії, звідси висока температура та питома теплота плавлення та кипіння та висока теплоємність. В'язкість води обумовлена ​​тим, що водневі зв'язки заважають молекулам води рухатися з різними швидкостями.

З подібних причин вода є добрим розчинником полярних речовин. Кожна молекула розчиняється оточується молекулами води, причому позитивно заряджені ділянки молекули розчиняється притягують атоми кисню, а негативно заряджені - атоми водню. Оскільки молекула води мала за розмірами, багато молекул води можуть оточити кожну молекулу речовини, що розчиняється.

Ця властивість води використовується живими істотами. У живій клітині та міжклітинному просторі вступають у взаємодію розчини різних речовин у воді. Вода необхідна життя всіх без винятку одноклітинних і багатоклітинних живих істот Землі.

Чиста вода, що не містить домішок, - хороший ізолятор. За нормальних умов вода слабо дисоційована і концентрація протонів (точніше, іонів гідроксонію H₃O+) та гідроксильних іонів HO - становить 0,1 мкмоль/л. Але оскільки вода - хороший розчинник, у ній практично завжди розчинені ті чи інші солі, тобто у воді присутні позитивні та негативні іони. Завдяки цьому вода проводить електрику. За електропровідністю води можна визначити її чистоту.

Вода має показник заломлення n=1,33 в оптичному діапазоні. Однак вона сильно поглинає інфрачервоне випромінювання, і тому водяна пара є основним природним парниковим газом, що відповідає більш ніж 60% парникового ефекту.Завдяки великому дипольному моменту молекул вода також поглинає мікрохвильове випромінювання, на чому заснований принцип дії мікрохвильової печі.

Яка роль води в природі та житті людини?

Різні куточки нашої планети наповнюють різні речовини. Чи можна сказати, яке з них найважливіше на Землі? Звичайно, без будь-якого з них важко уявити наше життя, але все ж таки однозначна відповідь на це питання є. Це вода.

Вода – дивовижна речовина, яка проникла всюди: і поверхня Землі, і тіло людини складаються з води більш ніж на 70%. Океани, моря, річки, джерела. Вода заповнює підземні порожнечі та тріщини, просочує ґрунт. Туман та хмари – це теж вода. Навіть у камені можна виявити мікроскопічну кількість води.

Але вода — це не лише найпоширеніша речовина. Без нього буде можливим існування Землі живих організмів. Людина, тварини та рослини можуть жити тривалий час лише завдяки воді.

Вода у житті тварин та рослин

Тваринам та рослинам потрібна вода. Вони п'ють її та насичуються вологою. Вода – головна складова будь-якої рослини чи тіла тварини. Завдяки воді відбувається транспортування поживних речовин організмом і виводяться шкідливі речовини.

З листя рослин постійно випаровується вода, тому, щоб підтримувати свій організм здоровим, рослинам потрібне постійне джерело вологи.

Молоді тварини погано переносять нестачу води. Для правильного розвитку та зростання організму їм потрібно більше води, ніж дорослим тваринам. При нестачі води зменшується активність та кровообіг. Тварина може почати менше вживати їжі, що позначається на процесі зростання.

Кожна тварина має свій період, який вона може прожити без води.Наприклад, курка може проіснувати від 7 до 24 днів. Жуйні тварини до 1 місяця.

Але для багатьох тварин і рослин вода - будинок рідний, в якому вони живуть. Вони пристосувалися жити у воді і не можуть жити поза водою. річок, морів та океанів, де живуть тисячі організмів.

В океані мешкає найбільше ссавець на Землі - синій кит і одна з найменших рибок - шиндлерія, вага якої всього 2 мг.

Багато таємниць і загадки океану досі залишаються нерозгаданими, але щороку вчені відкривають нові і нові види невідомих раніше тварин і рослин.

Людина та вода

І, звичайно, вода потрібна людям. Кожен день людині необхідно заповнювати водний баланс в організмі. Кожному людському органу потрібна вода. до 24% води. Навіть у зубах людини міститься 0,2% води. Чистої питної води. Деяка вода цілюща для організму і може лікувати хвороби.

Навряд чи знайдеться людина, яка б ніколи не говорила чи не чула слів: «Яка смачна вода!» або, навпаки, «Не смачна вода». Колодязя, має смак і запах Пояснюється це дуже просто. Є у води така властивість – бути розчинником.У різних місцях землі є різні речовини, і розчиняються вони у воді в різних кількостях. Ці речовини, що розчинилися, і надають смак воді. Так у деяких місцях утворюються лікувальні мінеральні води. Залежно від того, які розчинені речовини, ці води можуть лікувати різні хвороби. У місцях, де у землі виявлено мінеральні води, будують санаторії.

Проте важливу роль вода відіграє у побуті, за господарських потреб людини. Щоб не хворіти людині треба підтримувати чистоті своє тіло, тобто. за допомогою води він очищує тіло. Майже жодну страву не можна приготувати без використання води.

Водойми відіграють важливе значення у житті людини. Перші міста виникали саме на берегах річок та озер. З річок людина брав воду для пиття та поливу рослин. Також річки годували людину рибою. Деякі річки судноплавні і ними перевозять вантажі, та й самі люди часто подорожують водним транспортом.

На річках часто будують гідроелектростанції, де для отримання електроенергії не спалюють природні копалини, а використовують природну силу води як джерело енергії.

Але природних водойм, тобто. створених природою, який завжди вистачає людині для ефективного існування. Тому створюються штучні водоймища для господарських потреб: водосховища, канали, ставки. З водосховищ міста беруть воду для будинків, каналами можна легко пропливти з однієї річки до іншої і швидше доставити вантаж, а в ставках розводять рибу для харчування людей.

Вода – скульптор

Як відомо, у природі відбувається постійний кругообіг води в природі, під час якого відбуваються дивовижні речі, наприклад, завдяки тому, що вода постійно переміщається, можуть утворюватися печери.Як це відбувається? Вода тече землею. Тече вода постійно та під землею. Працею крапельок води протягом тривалого часу створено цілий світ величезних печер, підземних «палаців». Вода прокладала собі шлях через різні легкорозчинні речовини і забирала їх із собою. У результаті утворювалися підземні порожнечі – печери.

Краплі води, що просочувалися крізь щілини в печерах, довго висіли на стелі. Частково вони випаровувалися, а частково падали на підлогу. Там вони теж зрештою випаровувалися. А на стелі і на підлозі залишалися сліди — різні речовини, що містяться в краплях. Від однієї краплі слід, звісно, ​​малий. Але якщо крапель безліч і якщо вони наполегливо працюють багато років, то утворюються бурульки, колони, нитки та інші прикраси печер. Бурульки, що звисають зі стелі, називають сталактитами, а стовпи, що піднімаються їм назустріч, — сталагмітами.

У печерах мешкають особливі тварини. Для давніх людей печери служили житлом. Є спеціальні печери, куди ведуть туристів. За рахунок своєї незвичайності та гарних видів печери є місцем дії багатьох фантастичних фільмів.

Висновок

Однозначно можна стверджувати, що без води не було б життя Землі. Вода - це основа всього живого на Землі і без неї наша планета нічим не відрізнялася б від інших планет Сонячної системи. Самою природою закладено залежність людини та інших організмів від води.