Logo sl.emedicalblog.com

Kaj se zgodi, ko zamrzneš vode v posodi, tako močna, da se voda ne more razširiti v led?

Kaj se zgodi, ko zamrzneš vode v posodi, tako močna, da se voda ne more razširiti v led?
Kaj se zgodi, ko zamrzneš vode v posodi, tako močna, da se voda ne more razširiti v led?

Sherilyn Boyd | Urednik | E-mail

Video: Kaj se zgodi, ko zamrzneš vode v posodi, tako močna, da se voda ne more razširiti v led?

Video: Kaj se zgodi, ko zamrzneš vode v posodi, tako močna, da se voda ne more razširiti v led?
Video: В темно-синем лесу, где трепещут осины ► 3 Прохождение Valheim 2024, Marec
Anonim
Nekateri bralci se morda spominjajo na znanostni razred, v katerem je razburljiv učitelj hodil na sprednji del razreda, da bi pokazal majhno, razpokano jekleno posodo, ki je bila navidezno poškodovana z neverjetno močno, toda majhno silo; le za učitelja, da razkrije, da je bila škoda storjena le z vodo. Vendar, kaj bi se zgodilo, če bi dali vodo v posodo, ki je ne bi mogla prodreti in jo potem zamrznila?
Nekateri bralci se morda spominjajo na znanostni razred, v katerem je razburljiv učitelj hodil na sprednji del razreda, da bi pokazal majhno, razpokano jekleno posodo, ki je bila navidezno poškodovana z neverjetno močno, toda majhno silo; le za učitelja, da razkrije, da je bila škoda storjena le z vodo. Vendar, kaj bi se zgodilo, če bi dali vodo v posodo, ki je ne bi mogla prodreti in jo potem zamrznila?

Kratek odgovor je, da voda še vedno pretvori v led; če pa resnično ne morejo zlomiti vezi kontejnerja, ki jo ujamejo v notranjost, se spremeni v zelo drugačno vrsto ledu, kot smo navajeni.

Trenutno vemo 15 različnih "trdnih faz" vode, aka led, pri čemer je vsak tip razločen zaradi različne gostote in notranje strukture. Oblika, za katero verjetno najbolj poznate, je Hexagonal Ice, kar se zgodi, ko se voda v običajnih pogojih normalno zamrzne. Če še naprej znižujete temperaturo heksagonalnega ledu, bo sčasoma postal kubični led; nadgradite temperaturo in pritisk še dlje in ustvarite Ice II, Ice III vse do ledu XV.

Zaradi neločljivega težav pri proizvajanju takih visokih / nizkih tlakov in temperatur je do znanosti prišla do leta 2009, da je v celoti dokumentirala vsako znano obliko ledu. Večino ledenih končnih oblik je delno odkril skupina raziskovalcev na kemijskem oddelku Univerze v Oxfordu, ki so prvič ustvarili Ice XII, XIV in XV.

V primeru Ice XV, ki je povzročil, da je sodeloval pri ledu VI in udaril temperaturo do -143 stopinj Celzija, preden ga je izpostavil tlaku v višini 10.000-krat večji od lastnega ozračja Zemlje. Ta končna oblika ledu in razširjena oblika vode je še vedno presenetila celo umove v Oxfordu, ko so bila v nasprotju z vsemi njihovimi pričakovanji, se je izkazala za popolnoma antiferroelektrična, ker sploh ni mogla zadostovati.

Toda v najpreprostejšem smislu se različne oblike ledu ustvarjajo z različno kombinacijo tlaka in temperature, katere natančne kombinacije lahko ugotovimo s hitrim pregledom faznega diagrama vode. Vendar pa lahko znanstveniki umetno izločijo lestvice v njihovo korist z različnimi sredstvi. Na primer, pri ustvarjanju Ice XIII in XIV sta dr. Christoph Salzmann in njegova ekipa v Oxfordu uporabila skrbne ukrepe klorovodikove kisline, da bi spremenila temperaturo, potrebno za ustvarjanje ledu.

Če se zgornja slika zdi precej preprosta v shemi stvari, to je zato, ker je bil tudi drugi znanstveniki, kot je profesor John Finney (ki je bil del ekipe, ki je odkril in ustvaril Ice XII leta 1996) da je ekipa Salzmann v nekaj letih naredila, kaj drugi raziskovalci niso mogli storiti v 40 letih.

Nazaj na vprašanje na roki, redni led ali vsaj različico, s katero ste bili seznanjeni, preden smo vam povedali o drugih 14 vrstah, lahko z veliko količino sile pri zamrznitvi in širitvi. To je posledica zelo edinstvene lastnosti vode, predvsem zato, ker je manj gosta kot trdna kot v tekočini. Ta razlika v gostoti je posledica tega, kako molekule vode reagirajo pri zamrznitvi; molekule vode se združijo v togo šestkotno strukturo, ki pusti majhno, a kljub temu precejšnjo vrzel med atomi, ki ni bil tam, ko je bila voda tekoča. Za radoveden, voda doseže svojo najgostejšo točko pri 4 stopinjah Celzija; kateri koli hladnejši ali bolj vroči in se začne širiti.

Torej natančno, kolikšna je moč ledu, ki lahko deluje? Ljudje že dolgo poskušajo to delati. Leta 1784 in 1785 je eden glavnih Edward Williams izkoristil vreme v Quebecu in večkrat poskusil in ni našel metode za vsebnost ledu. Williams je najprej poskušal zapreti vodo v artilerijskih lupinah, pri čemer so bili čepi iz litega železa lansirani 475 čevljev in presenetljivo 20 čevljev na sekundo, ko je tlak postal prevelik. Vznemirjen, nato pa je Williams sidro pritrdil s kljukami, le da so lupine razdeljene na dva.

V drugem poskusu se je poskušal napolniti topove iz litega litega litega litega litra z vodo samo za njih, da bi se razdelili, ko je bil zamrznjen. Akademiki v Firencah so kasneje poskušali napolniti žogico iz ene palčne debele medenine z vodo le za to, da se razpade, ko je bila zamrznjena. Kasneje so ugotovili, da sila, ki je potrebna za to, je znašala okoli 27.720 kilogramov.

Če želite natančnejši odgovor, morate znova iti nazaj na diagram vodne faze, kar kaže, da se bo led spremenil v Ice II, ko bo tlak dosegel 300 Mega Pascals, kar je točno 43.511,31 funtov sile na kvadratni palec. Z drugimi besedami, to je količina tlaka, ki bi jo potrebovala kontejner, da bi preprečili, da bi se voda spremenila v reden led, namesto da bi se spremenila v Ice II.

Torej, če želite odgovoriti na začetno vprašanje, če ste zamrznili vodo v vsebniku, ki je tako močna, se ne bi mogla spremeniti v led, bi se še vedno spremenila v led, le rahlo drugačen tip ledu v smislu znanstvene razvrstitve in njene notranje strukture. Znanost!

Bonusovo dejstvo:

Izpostavljeno je, da bo pri pritisku nekje med 1,55-5,62 terapascalov led postal kovinski.

Priporočena: