Властивості льоду: будова, механічні та фізичні властивості льоду

Лід – це тверда речовина, знаходиться агрегатному стані, якому властиво мати газоподібну або рідку форму при кімнатній температурі. Властивості льоду почали вивчати сотні років тому. Близько двохсот років тому вчені виявили, що вода – не просте з'єднання, а складний хімічний елемент, що складається з кисню і водню. Після відкриття формула води стала мати вигляд Н 2 О.

Будова льоду

Н 2 Про складається з двох атомів водню і одного атома кисню. У спокійному стані водень розташовується на вершинах атома кисню. Іони кисню і водню повинні займати вершини рівнобедреного трикутника: кисень розташовується на вершині прямого кута. Така будова води називається диполем.


Лід складається на 11.2% з водню, а решта – це кисень. Властивості льоду залежать від його хімічної будови. Іноді в ньому присутні газоподібні або механічні освіти – домішки. Лід зустрічається в природі у вигляді нечисленних кристалічних видів, які стійко зберігають свою будову при температурах від нуля і нижче, але при нулі і вище він починає плавитися.

Структура кристалів

Властивості льоду, снігу і пара абсолютно різні і залежать від структури кристалів. У твердому стані Н 2 Про знаходиться в оточенні чотирьох молекул, розташованих у кутах тетраедра. Так як координаційна чисельність низька, то лід може мати ажурну структуру. Це відображається на властивості льоду і його щільності.

Форми льоду

Лід належить до найпоширеніших у природі речовин. На Землі є наступні його різновиди:

річковий;

озерний;

морський;

фірновий;

глетчерний;

грунтовий.

Є лід, безпосередньо утворюється сублімаційним шляхом, тобто від пароподібного стану. Такий вид приймає скелетовидную форму (ми їх називаємо сніжинки) і агрегатів дендритної і скелетного зростання (паморозь, іній).


Однією з найпоширеніших форм є сталактити, тобто бурульки. Вони ростуть по всьому світу: на поверхні Землі, в печерах. Цей вид льоду утворюється шляхом стікання крапель води при різниці температур близько нуля градусів в осінньо-весняний період. Утворення у вигляді крижаних смуг, що з'являються по краях водойм, на кордоні води і повітря, а також по краю калюж, називаються крижаними заберегами. Лід може утворюватися в пористих ґрунтах у вигляді волокнистих прожилок.

Властивості льоду

Речовина може перебувати в різних станах. Виходячи з цього, виникає питання: а яке властивість льоду проявляється в тому чи іншому стані? Вчені виділяють фізичні і механічні властивості. Кожне з них має свої особливості.

Фізичні властивості

До фізичним властивостями льоду відносять:

Щільність. У фізиці неоднорідна середовище представлена межею відношення маси речовини самої середовища до обсягу, в якому вона поміщена. Щільність води, як і інших речовин, що є функцією температури і тиску. Зазвичай в розрахунках використовують постійну щільність води, що дорівнює 1000 кг/м 3 . Більш точний показник щільності враховується тільки тоді, коли необхідно дуже точно провести розрахунки з огляду на важливість одержуваного результату різниці густин.
При проведенні розрахунків щільності льоду враховується, яка вода стала льодом: як відомо, густина солоної води вища, ніж дистильованої.

Температура води. Зазвичай кристалізація води відбувається при температурі нуль градусів. Процеси замерзання відбуваються стрибками з виділенням теплоти. Зворотний процес (танення) відбувається при поглинанні того ж кількості тепла, яке було виділено, але без стрибків, а поступово.
У природі зустрічаються умови, при яких відбувається переохолодження води, але вона не замерзає. Деякі річки зберігають рідкий стан води навіть при температурі -2 градуси.

Теплоємність. Це кількість теплоти, яка поглинається при нагріванні тіла на кожний градус. Є питома теплоємність, яка характеризується кількістю теплоти, необхідної для нагрівання кілограма дистильованої води на один градус.

Стисливість. Ще одна фізична властивість снігу і льоду – стисливість, що впливає на зменшення обсягу під впливом підвищеного зовнішнього тиску. Зворотна величина називається пружністю.

Міцність льоду.

Колір льоду. Ця властивість залежить від поглинання світла і розсіювання променів, а також від кількості домішок в замерзлій воді. Річковий та озерний лід без сторонніх домішок видно в ніжно-блакитному світлі. Морський лід може бути зовсім іншим: блакитним, зеленим, синім, білим, коричневим, мати сталевий відтінок. Іноді можна побачити чорний лід. Такий колір він набуває з-за великої кількості різних мінералів і органічних домішок.

Механічні властивості льоду

Механічні властивості льоду і води визначаються опором впливу зовнішнього середовища по відношенню до одиниці площі. Механічні властивості залежать від структури, солоності, температури і пористості. Лід – це пружне, в'язке, пластичне освіту, але бувають умови, при яких він стає твердим і дуже крихким. Морський лід і прісноводний розрізняються: перший набагато пластічнєє і менш міцний. При проходженні кораблів обов'язково враховуються механічні властивості льоду. Також це важливо при використанні крижаних доріг, переправ і не тільки. Вода, сніг і лід володіють схожими властивостями, які визначають характеристики речовини. Але в той же час на ці показники впливають і інші чинники: температура навколишнього середовища, домішки у твердій речовині, а також вихідний склад рідини. Лід - це одне з найцікавіших речовин на Землі.