Logo ru.emedicalblog.com

Что происходит, когда вы замораживаете воду в контейнере? Сильная вода не может разлететься на лед?

Что происходит, когда вы замораживаете воду в контейнере? Сильная вода не может разлететься на лед?
Что происходит, когда вы замораживаете воду в контейнере? Сильная вода не может разлететься на лед?

Sherilyn Boyd | Редактор | E-mail

Видео: Что происходит, когда вы замораживаете воду в контейнере? Сильная вода не может разлететься на лед?

Видео: Что происходит, когда вы замораживаете воду в контейнере? Сильная вода не может разлететься на лед?
Видео: Моментальная Заморозка Воды (секрет) 2024, Марш
Anonim
Некоторые читатели могут вспомнить научный класс, в котором возбудимый учитель подошел к первому классу, чтобы показать небольшой потрескавшийся стальной контейнер, по-видимому, поврежден невероятно мощной, но крошечной силой; только для указанного учителя показать, что ущерб был нанесен не более чем водой. Однако, что произойдет, если вы поместите воду в контейнер, из которого она не сможет вырваться, а затем замерзнет?
Некоторые читатели могут вспомнить научный класс, в котором возбудимый учитель подошел к первому классу, чтобы показать небольшой потрескавшийся стальной контейнер, по-видимому, поврежден невероятно мощной, но крошечной силой; только для указанного учителя показать, что ущерб был нанесен не более чем водой. Однако, что произойдет, если вы поместите воду в контейнер, из которого она не сможет вырваться, а затем замерзнет?

Короткий ответ заключается в том, что вода все еще превращается в лед; однако, если он действительно не может сломать узы контейнера, он заперт внутри, он превращается в совсем другой вид льда, чем мы привыкли видеть.

В настоящее время мы знаем о 15 различных «твердых фазах» воды, а также льда, причем каждый тип отличается различием плотности и внутренней структуры. Форма, с которой вы, скорее всего, знакомы, - это гексагональный лед, что происходит, когда вода обычно замерзает при обычных условиях. Если вы продолжаете понижать температуру гексагонального льда, это в конечном итоге становится кубическим льдом; подстройте температуру и давление дальше, и вы можете создать Ice II, Ice III до Ice XV.

Из-за присущей трудности создания таких высоких / низких давлений и температур, он занял науку вплоть до 2009 года, чтобы полностью документировать каждую известную форму льда. Большинство окончательных форм льда было частично обнаружено группой исследователей в отделе химии Оксфордского университета, которые впервые смогли создать Ice XII, XIV и XV.

В случае с Ice XV, создавая его, он принимал Ice VI и захлопывал температуру до -143 градусов Цельсия, прежде чем подвергать его воздействию давления в 10 000 раз больше, чем собственная атмосфера Земли. Эта окончательная форма льда и, как правило, формы воды, все же удалось удивить даже умов в Оксфорде, когда против всех их ожиданий он оказался полностью антиферроэлектрическим, не имея возможности вообще зарядить.

Но в самом простом смысле различные формы льда создаются с помощью различной комбинации давления и температуры, точные комбинации которых можно обнаружить, быстро взглянув на фазовую диаграмму воды. Однако ученые могут искусственно опрокинуть весы в свою пользу различными способами. Например, создавая Ice XIII и XIV, д-р Кристоф Зальцманн и его команда в Оксфорде использовали осторожные меры соляной кислоты, чтобы изменить температуру, необходимую для создания льда.

Если вышеизложенное кажется довольно простым в схеме вещей, это потому, что это было так, и другие ученые, такие как профессор Джон Финни (который был частью команды, которая открыла и создала Ice XII в 1996 году), заметили столько же, когда ее допрашивали, комментируя что команда Зальцмана сделала через несколько лет то, что другие исследователи не смогли сделать в 40 лет.

Вернемся к вопросу: обычный лед или, по крайней мере, версия, с которой вы были знакомы, прежде чем мы рассказывали вам о других 14 видах, способна применять огромное количество силы, когда она замерзает и расширяется. Это связано с очень уникальной чертой воды, главным образом тем, что она менее плотная, чем твердая, чем жидкость. Такое несоответствие плотности связано с тем, как молекулы воды реагируют на замораживание; молекулы воды объединяются в жесткую гексагональную структуру, которая оставляет небольшой, но тем не менее значительный зазор между атомами, которых не было, когда вода была жидкой. Для любопытных вода достигает своей плотной точки при 4 градусах Цельсия; любой кулер или более горячий, и он начинает расширяться.

Так точно, насколько сила льда способна проявлять? Ну, люди уже давно пытаются это проработать. В 1784 и 1785 годах один майор Эдвард Уильямс воспользовался погодой в Квебеке и неоднократно пытался и не смог найти способ содержания льда. Сначала Уильямс пытался запечатать воду внутри артиллерийских снарядов, чугунные заглушки которых были запущены на 475 футов с поразительной 20 футов в секунду, когда давление стало слишком большим. Невозмутимый, Уильямс затем взял на якорь вилки на месте с помощью крючков, только для раковин, чтобы разделить на две части.

В другом эксперименте была сделана попытка заполнить пушки из чугуна толщиной в один дюйм водой только для того, чтобы они тоже раскололись, когда они были заморожены. Академики во Флоренции позже попытались заполнить шар, сделанный из латуни толщиной в один дюйм, только для того, чтобы его взломать, когда он замерз. Позже они выяснили, что сила, необходимая для этого, составила около 27 720 фунтов.

Для более точного ответа вам нужно еще раз вернуться к диаграмме водной фазы, которая показывает, что лед превратится в Ice II, когда давление достигнет 300 мегапаскалей, что составляет точно 43 511,31 фунта силы на квадратный дюйм. Другими словами, это количество давления, которое контейнер должен был бы выжить, чтобы остановить попадание воды в обычный лед, вместо чего он превратился в Ice II.

Итак, чтобы ответить на первоначальный вопрос: если бы вы замерли в воде настолько сильно, что не могли превратиться в лед, он все равно превратился бы в лед, только немного другой тип льда с точки зрения научной классификации и ее внутренней структуры. Наука!

Бонусный факт:

Теоретизируется, что при давлениях где-то между 1,55-5,62 терапаскалями лед станет металлическим.

Рекомендуемые: