Proč se led nepadá do vody: odpovědi

V mořském duně, polárních ledových blocích a ledovcích, a dokonce i v nápoji, ledu nikdy klesá na dno. Lze konstatovat, že led nepadá do vody. Proč? Pokud o tom přemýšlíte, pak se tato otázka může zdát trochu divná, protože led je pevný a - intuitivně - musí být těžší než kapalina. Ačkoli toto tvrzení platí pro většinu látek, voda je výjimkou z pravidla. Voda a led se vyznačují vodíkovými vazbami, které v pevném stavu usnadňují ledu, než když jsou v tekutém stavu.

Vědecká otázka: proč neleží voda ve vodě

Představte si, že jsme v 3. třídě lekci nazvanou "Svět kolem". "Proč neleží voda ve vodě?" - učitel se ptá děti. A děti, které nemají hluboké znalosti ve fyzice, se začnou hádat. "Možná je to kouzlo?" - říká jedno z dětí.

Led je extrémně neobvyklý. Prakticky neexistují žádné jiné přírodní látky, které by v pevném stavu mohly plavat na povrchu kapaliny. To je jedna z vlastností, která činí vodu tak neobvyklou látkou, a pokud připustit, změní způsoby vývoje planet.

Existují některé planety, které obsahují obrovské množství kapalných uhlovodíků, jako je čpavek, avšak když zmrzlé, tento materiál klesá na dno. Důvodem, proč se ve vodě nepoklesne led, je to, že když voda zmrzne, voda se rozšiřuje a současně se snižuje její hustota. Zajímavé je, že rozšíření ledu může rozbít kameny - tak neobvyklý je proces ledovění vody.

Vědecky řečeno, v procesu zamrznutí se urychlují rychlé cykly zvětrávání a určité chemikálie uvolněné na povrchu jsou schopny rozpouštět minerály. Obecně platí, že při zmrazení vody jsou takové procesy a možnosti spojeny, které fyzikální vlastnosti jiných kapalin nepředpokládají.

Hustota ledu a vody

Takže odpověď na otázku, proč se led nepadá ve vodě, ale plave na povrchu, je, že má nižší hustotu než tekutina - ale to je odpověď první úrovně. Pro lepší pochopení musíte vědět, proč má led nízkou hustotu, proč se věci vznáší nejprve, jak hustota vede k plavání.

Připomeňme si řecký génius Archimedes, který zjistil, že po ponoření určitého předmětu do vody se objem vody zvyšuje o číslo, které se rovná objemu ponořeného objektu. Jinými slovy, když dáte hlubokou misku na vodní hladině, pak umístěte do těžkého předmětu, množství vody, které nalijeme do misky, bude přesně shodný s objemem objektu. Nezáleží na tom, zda je objekt ponořen zcela nebo částečně.

Vlastnosti vody

Voda je úžasná látka, která v podstatě vyživuje život na zemi, protože každý živý organismus to potřebuje. Jednou z nejdůležitějších vlastností vody je, že má nejvyšší hustotu při teplotě 4 ° C. Takže horká voda nebo led je méně hustý než studená voda. Méně husté látky plavou na hustších látkách.

Například při přípravě šalátu můžete vidět, že olej je na povrchu ocet - to lze vysvětlit tím, že má nižší hustotu. Stejný zákon platí také pro vysvětlení, proč se led nepadá ve vodě, ale utopí se v benzinu a petroleju. Jen tyto dvě látky mají nižší hustotu než led. Pokud tedy nafukujete do bazénu nafukovací míč, bude plavat na hladině, pokud hodíte kámen do vody - klesne na dno.

Jaké změny se vyskytují u vody během zmrazení

Důvodem, proč se led nepadá ve vodě, je spojen s vodíkovými vazbami, které se mění, když voda zmrzne. Jak je známo, voda se skládá z jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku. Jsou připojeny kovalentními vazbami, které jsou neuvěřitelně silné. Jiný typ vazby, který je vytvořen mezi různými molekulami, nazývaný vodíková vazba, je však slabší. Tyto vztahy se tvoří, protože kladně nabité atomy vodíku jsou přitahovány záporně nabitými atomy kyslíku sousedních molekul vody.

Když je voda teplá, molekuly jsou velmi aktivní, pohybují se hodně, rychle tvoří a rozkládají vazby s jinými molekulami vody. Mají energii k sobě navzájem a rychle se pohybují. Takže, proč neleží voda ve vodě? Chemie skrývá odpověď.

Fyzikochemie ledu

Jak teplota vody klesne pod 4 ° C, kinetická energie kapaliny klesá, takže se molekuly již nehýbejí. Nemají energii k pohybu a jsou tak lehké, jako jsou při vysoké teplotě, lámání a vytváření vazeb. Místo toho vytvářejí více vodíkových vazeb s jinými molekulami vody s vytvořením šestiúhelníkových mřížkových struktur.

Tyto struktury vytvářejí tak, aby vzájemně podporovaly záporně nabité molekuly kyslíku. Uprostřed šestiúhelníků, které vznikly v důsledku aktivity molekul, je spousta prázdnoty.

Led se potápí ve vodě - příčiny

Led je ve skutečnosti o 9% méně hustý než kapalná voda. Proto ledu zabírá více prostoru než voda. Prakticky to dává smysl, protože led se rozšiřuje. Proto se nedoporučuje zamrznout skleněnou láhev vody - zmrzlá voda může způsobit velké trhliny i v betonu. Pokud máte litrovou láhev s ledem a láhev vody, pak bude láhev ledové vody jednodušší. Molekuly jsou v tomto bodě dále odděleny, než když je látka v kapalném stavu. To je důvod, proč se led nepadá do vody.

Když se led roztaví, stabilní krystalová struktura se zhroutí a stává se hustší. Když se voda zahřeje až na 4 ° C, získává energii a molekuly se pohybují rychleji a dále. Z tohoto důvodu horká voda zaberá více prostoru než studená voda a plave nad studenou vodou - má méně hustoty. Nezapomeňte, že když jste na jezeře, během koupání je horní vrstva vody vždy příjemná a teplá, ale když spustíte nohy hlouběji, cítíte chladnou spodní vrstvu.

Význam procesu mražení vody ve fungování planety

Navzdory skutečnosti, že otázka "Proč se led neusmrtí ve vodě?" Pro stupeň 3 je velmi důležité pochopit, proč tento proces probíhá a co je pro tuto planetu důležité. Takže vztlak ledu má důležité důsledky pro život na Zemi. Jezera zmrazují v zimě v chladných místech - to dovolí rybám a jiným vodním živočichům přežít pod ledovou dekou. Je-li dno zamrzlé, pravděpodobnost je vysoká, že celé jezero může být zmrazené.

Za takových podmínek by žádný jediný organismus nepřežil.

Pokud by hustota ledu byla vyšší než hustota vody, pak by se v oceánech snížil led a ledové čepice, které by pak byly na dně, by nikomu neumožnily žít. Na dně oceánu by byla plná ledu - a v čem by se to všechno stalo? Mimo jiné je důležitý polární led, protože odráží světlo a chrání planetu Zem před nadměrným přehřátím.