Is är ett fast ämne som är i ett tillstånd av aggregation, som tenderar att ha en gasformig eller flytande form vid rumstemperatur. Isens egenskaper började studeras för hundratals år sedan. För ungefär tvåhundra år sedan upptäckte forskare att vatten inte är en enkel förening, utan ett komplext kemiskt element bestående av syre och väte. Efter upptäckten började vattenformeln se ut som H2O.
Isens struktur
H2O består av två väteatomer och en syreatom. I vila är väte beläget på toppen av syreatomen. Syre- och vätejoner bör ockupera hörnen i en likbent triangel: syre är beläget överst i en rät vinkel. Denna struktur av vatten kallas en dipol.
Is är 11,2 % väte och resten är syre. Isens egenskaper beror på dess kemiska struktur. Ibland innehåller den gasformiga eller mekaniska formationer -orenheter.
Is finns i naturen i form av ett fåtal kristallina arter som stabilt behåller sin struktur vid temperaturer från noll och under, men vid noll och uppåt börjar den smälta.
Kristallstruktur
Egenskaperna hos is, snö och ånga är helt olika och beror på kristallernas struktur. I det fasta tillståndet är H2O omgiven av fyra molekyler placerade i hörnen av tetraedern. Eftersom koordinationstalet är lågt kan isen ha en genombruten struktur. Detta återspeglas i isens egenskaper och dess täthet.
Isformer
Is är ett av de vanligaste ämnena i naturen. På jorden finns det följande varianter av det:
- river;
- lake;
- maritime;
- firny;
- glacial black;
- ground.
Det finns is som direkt bildas genom sublimering, d.v.s. från ångtillståndet. Denna syn antar en skelettform (vi kallar dem snöflingor) och aggregat av dendritisk och skelettväxt (rimfrost, frost).
En av de vanligaste formerna är stalaktiter, det vill säga istappar. De växer över hela världen: på jordens yta, i grottor. Denna typ av is bildas av flödet av vattendroppar vid en temperaturskillnad på cirka noll grader under höst-vårperioden.
Formationer i form av isremsor som dyker upp längs kanterna av reservoarer, vid gränsen mellan vatten och luft, samt längs kanten av pölar, kallas isbankar.
Is kan bildas i porösa jordar i form av fibrösaven.
Isegenskaper
Ämnet kan vara i olika tillstånd. Baserat på detta uppstår frågan: vilken egenskap hos is manifesteras i ett visst tillstånd?
Forskare identifierar fysiska och mekaniska egenskaper. Var och en av dem har sina egna egenskaper.
Fysiska egenskaper
De fysiska egenskaperna hos is inkluderar:
-
Densitet. Inom fysiken representeras ett inhomogent medium av gränsen för förhållandet mellan massan av själva mediets substans och volymen i vilken det är inneslutet. Vattnets densitet är liksom andra ämnen en funktion av temperatur och tryck. Vanligtvis används en konstant densitet av vatten i beräkningar, lika med 1000 kg/m3. En mer exakt densitetsindikator beaktas endast när det är nödvändigt att göra beräkningar mycket noggrant på grund av vikten av resultatet av densitetsskillnaden.
Vid beräkning av isens densitet tas hänsyn till vilket vatten blev is: som ni vet är s altvattens densitet högre än destillerat vatten.
-
Vattentemperatur. Vanligtvis sker vattenkristallisation vid en temperatur på noll grader. Frysningsprocesser sker i hopp med frigöring av värme. Den omvända processen (smältning) uppstår när samma mängd värme absorberas som frigjordes, men utan hopp, men gradvis.
I naturen finns det förhållanden under vilka vatten underkylas, men det fryser inte. Vissa floder förblir flytande även vid -2 grader.
- Värmekapacitet. Detta är mängden värme som absorberas när kroppen värms upp för varjegrad. Det finns en specifik värmekapacitet, som kännetecknas av den mängd värme som krävs för att värma ett kilogram destillerat vatten med en grad.
- Kompressibilitet. En annan fysisk egenskap hos snö och is är kompressibilitet, vilket påverkar volymminskningen under påverkan av ökat yttre tryck. Det reciproka kallas elasticitet.
- Isstyrka.
- Färgen på is. Denna egenskap beror på absorptionen av ljus och spridning av strålar, såväl som på mängden föroreningar i det frusna vattnet. Flod- och sjöis utan främmande föroreningar syns i ljusblått ljus. Havsis kan vara helt annorlunda: blå, grön, blå, vit, brun, har en stålaktig nyans. Ibland kan man se svart is. Den får denna färg på grund av den stora mängden mineraler och olika organiska föroreningar.
Mekaniska egenskaper hos is
De mekaniska egenskaperna hos is och vatten bestäms av motståndet mot den yttre miljön i förhållande till en enhetsarea. Mekaniska egenskaper beror på struktur, s alth alt, temperatur och porositet.
Is är en elastisk, trögflytande, plastisk formation, men det finns förhållanden under vilka den blir hård och mycket spröd.
Havsis och sötvatten är olika: det förra är mycket mer plastigt och mindre hållbart.
När fartyg passerar måste isens mekaniska egenskaper beaktas. Det är också viktigt när man använder isvägar, korsningar med mera.
Vatten, snö och is harliknande egenskaper som definierar egenskaperna hos ett ämne. Men samtidigt påverkar många andra faktorer dessa avläsningar: omgivningstemperatur, föroreningar i det fasta materialet, såväl som den ursprungliga sammansättningen av vätskan. Is är ett av de mest intressanta ämnena på jorden.
