Il ghiaccio è una sostanza solida che si trova in uno stato di aggregazione, che tende ad avere una forma gassosa o liquida a temperatura ambiente. Le proprietà del ghiaccio iniziarono a essere studiate centinaia di anni fa. Circa duecento anni fa, gli scienziati hanno scoperto che l'acqua non è un semplice composto, ma un complesso elemento chimico costituito da ossigeno e idrogeno. Dopo la scoperta, la formula dell'acqua iniziò ad assomigliare a H2O.
La struttura del ghiaccio
H2O consiste di due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. A riposo, l'idrogeno si trova nella parte superiore dell'atomo di ossigeno. Ossigeno e ioni idrogeno dovrebbero occupare i vertici di un triangolo isoscele: l'ossigeno si trova nella parte superiore di un angolo retto. Questa struttura dell'acqua è chiamata dipolo.
Il ghiaccio contiene l'11,2% di idrogeno e il resto è ossigeno. Le proprietà del ghiaccio dipendono dalla sua struttura chimica. A volte contiene formazioni gassose o meccaniche -impurità.
Il ghiaccio si trova in natura sotto forma di poche specie cristalline che mantengono stabilmente la loro struttura a temperature da zero e sotto, ma a zero e sopra comincia a sciogliersi.
Struttura di cristallo
Le proprietà di ghiaccio, neve e vapore sono completamente diverse e dipendono dalla struttura dei cristalli. Allo stato solido H2O è circondato da quattro molecole situate agli angoli del tetraedro. Poiché il numero di coordinazione è basso, il ghiaccio potrebbe avere una struttura traforata. Ciò si riflette nelle proprietà del ghiaccio e nella sua densità.
Forme di ghiaccio
Il ghiaccio è una delle sostanze più comuni in natura. Sulla Terra, ce ne sono le seguenti varietà:
- fiume;
- lago;
- marittimo;
- firny;
- nero glaciale;
- terra.
C'è del ghiaccio che si forma direttamente per sublimazione, ad es. dallo stato di vapore. Questa visione assume una forma scheletrica (li chiamiamo fiocchi di neve) e aggregati di crescita dendritica e scheletrica (brina, gelo).
Una delle forme più comuni sono le stalattiti, cioè i ghiaccioli. Crescono in tutto il mondo: sulla superficie della Terra, nelle grotte. Questo tipo di ghiaccio è formato dal flusso di gocce d'acqua con una differenza di temperatura di circa zero gradi nel periodo autunno-primaverile.
Le formazioni sotto forma di strisce di ghiaccio che compaiono lungo i bordi dei bacini idrici, al confine tra acqua e aria, nonché lungo il bordo delle pozzanghere, sono chiamate banchi di ghiaccio.
Il ghiaccio può formarsi in terreni porosi sotto forma di fibrosivena.
Proprietà del ghiaccio
La sostanza può trovarsi in stati diversi. Sulla base di ciò, sorge la domanda: quale proprietà del ghiaccio si manifesta in un particolare stato?
Gli scienziati identificano le proprietà fisiche e meccaniche. Ognuno di loro ha le sue caratteristiche.
Proprietà fisiche
Le proprietà fisiche del ghiaccio includono:
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Densità. In fisica, un mezzo disomogeneo è rappresentato dal limite del rapporto tra la massa della sostanza del mezzo stesso e il volume in cui è racchiuso. La densità dell'acqua, come altre sostanze, è funzione della temperatura e della pressione. Solitamente, nei calcoli viene utilizzata una densità d'acqua costante, pari a 1000 kg/m3. Un indicatore di densità più accurato viene preso in considerazione solo quando è necessario eseguire calcoli in modo molto accurato a causa dell'importanza del risultato della differenza di densità.
Quando si calcola la densità del ghiaccio, viene presa in considerazione quale acqua divenne ghiaccio: come sapete, la densità dell'acqua salata è superiore a quella dell'acqua distillata.
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Temperatura dell'acqua. Di solito la cristallizzazione dell'acqua avviene a una temperatura di zero gradi. I processi di congelamento si verificano nei s alti con il rilascio di calore. Il processo inverso (fusione) si verifica quando viene assorbita la stessa quantità di calore che è stata rilasciata, ma senza s alti, ma gradualmente.
In natura, ci sono condizioni in cui l'acqua è superraffreddata, ma non congela. Alcuni fiumi rimangono liquidi anche a -2 gradi.
- Capacità termica. Questa è la quantità di calore che viene assorbita quando il corpo viene riscaldato per ciascunolivello. Esiste una capacità termica specifica, che è caratterizzata dalla quantità di calore richiesta per riscaldare di un grado un chilogrammo di acqua distillata.
- Comprimibilità. Un' altra proprietà fisica della neve e del ghiaccio è la comprimibilità, che influisce sulla diminuzione del volume sotto l'influenza dell'aumento della pressione esterna. Il reciproco si chiama elasticità.
- Forza del ghiaccio.
- Il colore del ghiaccio. Questa proprietà dipende dall'assorbimento della luce e dalla dispersione dei raggi, nonché dalla quantità di impurità nell'acqua ghiacciata. Il ghiaccio di fiumi e laghi senza impurità estranee è visibile in una luce blu pallida. Il ghiaccio marino può essere completamente diverso: blu, verde, blu, bianco, marrone, hanno una sfumatura d'acciaio. A volte puoi vedere il ghiaccio nero. Acquisisce questo colore a causa della grande quantità di minerali e di varie impurità organiche.
Proprietà meccaniche del ghiaccio
Le proprietà meccaniche del ghiaccio e dell'acqua sono determinate dalla resistenza all'ambiente esterno in relazione ad una superficie unitaria. Le proprietà meccaniche dipendono dalla struttura, dalla salinità, dalla temperatura e dalla porosità.
Il ghiaccio è una formazione elastica, viscosa e plastica, ma ci sono condizioni in cui diventa duro e molto fragile.
Il ghiaccio marino e l'acqua dolce sono diversi: il primo è molto più plastico e meno resistente.
Quando le navi passano, devono essere prese in considerazione le proprietà meccaniche del ghiaccio. È anche importante quando si utilizzano strade ghiacciate, incroci e altro ancora.
Acqua, neve e ghiaccio hannoproprietà simili che definiscono le caratteristiche di una sostanza. Ma allo stesso tempo, molti altri fattori influenzano queste letture: temperatura ambiente, impurità nel solido e composizione iniziale del liquido. Il ghiaccio è una delle sostanze più interessanti sulla Terra.
