Образование

Плотность воды (H20), значение и примеры

Что такое плотность воды?

Плотность воды в естественных водоемах во многом зависит от ее минерализации, количеству растворенных солей, температуре и от давления высших водных слоев. Что такое плотность воды? Плотность воды определяется массой единичного объема в килограммах на метр кубический.

Если вода химически чистая, без соли и каких-либо добавок, то ее плотность во многом зависит от температуры. Зависимость вычисляется по формуле, где температура t 3,98  С. Именно при такой температуре плотность воды будет составлять 1000кг/м3 (1 г/см3). В случае если температура снижается до отметки в ноль градусов, плотность воды также будет уменьшаться на 0,132 г/см3, а если температура повышается, то плотность при этом понизиться до отметки в 995,67 г/см3 (к примеру, если температура составляет 30 С).

Условная плотность воды – разность между плотностью при некоторой температуре и самой большой плотностью. Иными словами это явление часто называют аномалией плотности воды.


вышение давления и насыщение воды минералами также приводит к увеличению ее плотности. Изменения плотности воды, хоть и незначительные, происходящие в результате воздействия всех трех факторов играют немалую роль, а можно даже сказать одну из самых важных ролей при динамике воды в естественных водоемах, в непосредственном формировании качества воды и экосистемы в целом. Всем известен тот факт, что повышение температуры вещества вызывает увеличение его объема и понижение плотности. Вода, в принципе, обладает таким же свойством, но только в интервале температур от 0 до 4  С. При возрастании температуры объем воды не повышает, а сокращается.  Вода по сути уникальное вещество, не похожее на другие. Максимальная плотность воды может быть только при температуре 4  С. Поэтому можно считать, что зависимость температуры и объема для воды двузначна.

Очень яркий пример: при температуре от 0,2 до 8 С масса воды имеет одинаковое количество объема, точно такое же, как при температурах от 3 до 5 оС. Но даже несмотря на этот показатель, вода считается эталоном плотности, так как при температуре в 4 С, при массе воды в 1 г объем равняется 1 см3.

Изменяется ли объем воды при пониженных температурах? Оказывается, что при температуре ниже нуля объем продолжает увеличиваться, однако требуется одно условие – переохлаждение. Но чтобы выполнить данное условие, требуется немало других сопутствующих факторов – полная неподвижность воды, а также отсутствие мест кристаллизации льда.


В случае, когда вода лишена растворенных в ней газов, ее можно переохладить до отметки в минус 70  С, но даже в этом случае она не превратится в лед. Но только стоит встряхнуть сосуд или же добавить незначительное количество льда, то вода в сосуде сразу же покроется льдом и ее температура подскочит до нуля градусов, то есть поднимется на 70 С. Точно также можно довести воду до отметки в 150 С без процедуры закипания, но стоит в воду попасть частичке воздуха, вода сразу же начнет кипеть и ее температура опуститься до 100-градусной отметки.

Вода во время замерзания увеличивается в объеме на 11%, но точно также внезапно уменьшается, как только температура приближается к нулю градусов (т.е. лед начинает таять). Увеличение объема играет немаловажную роль, как в жизни людей, так и в природе.

Замерзание воды и увеличение объема приводит к расширению и возникновению сильного давления равного 2500 кгс/см2. Именно по этой причине вода в замерзшем состоянии обладает разрушительной силой в замкнутых пустотах, в трещинах гор. Это объясняет разрушение горной породы или самопроизвольные взрывы достаточно крупных наледей. Замерзание воды опасно для водопроводных труб – в результате чего происходит из существенное расширение и как следствие – разрыв. Все эти процессы происходят при абсолютно давлении в 1 атм. При температуре окружающей среды в 4  С лед имеет максимальную плотность и оказывается намного легче жидкости. Именно за счет этого он находится на поверхности воды и не тонет.


Эталон плотности

Объём и плотность воды при различных температурах изменяются. В то время как первый из упомянутых выше показателей увеличивается, второй, наоборот, уменьшается. Исключением является интервал между отметками в ноль и четыре градуса. В данном случае с объёмом не происходит вообще никаких изменений. Как бы там ни было, плотность воды при нормальных условиях является эталонной, ведь масса одного ее кубического сантиметра составляет один грамм. Что касается объёма, то зависимость его значения от температуры неоднозначна.

Плотность водыОбъём при разных температурах

При условии понижения отметки показателя термометра ниже нуля градусов (исключительно переохлаждение) объём воды непременно растёт. Следует отметить, что для достижения этого требуется целый ряд определённых условий. Одним из главных является полная неподвижность вещества. Максимальная степень переохлаждения без преобразования жидкости в лёд при этом равняется семидесяти градусам. Малейшее движение вещества либо введение любого кристаллизационного элемента приведёт к моментальному замерзанию. Аналогичная ситуация и с нагреванием, когда температура достигает отметки в 150 градусов без процесса кипения. В этом случае достаточно наличия малейшего воздушного пузырька для закипания.


плотность воды при различных температурах

Плотность воды в мировом океане

В жидком состоянии она уменьшается при повышении температуры. Эта разница на интервале от четырёх (максимально возможная плотность) до ста градусов (кипение) составляет примерно четыре процента. Другими словами, значение меняется от 1 до 0,95838. Если же увеличить количество минеральных веществ, то вырастет также и уровень температурной отметки для максимальной плотности. К примеру, на глубине в десять километров в мировом океане плотность воды равняется 1,01104, в то время как на его поверхности – 1,02813. Исходя из этого, можно сделать вывод, что понятие несжижаемости воды справедливо лишь при условии действия невысокого давления.

Роль максимальной плотности в природе

плотность воды при нормальных условиях

Объём воды при замерзании моментально вырастает примерно на одиннадцать процентов, аналогичным образом уменьшаясь в обратном направлении. В этом и лежит главная причина разрушительной силы возникновения льда в замкнутых пространствах, в том числе и водопроводных трубах. При этом не стоит забывать, что абсолютно все процессы, которые были описаны выше и затрагивают такие понятия, как объём и плотность воды, происходят в перечисленных температурах исключительно при условии действия абсолютного давления, которое равняется одной атмосфере.


д всегда плавает на водной поверхности. Прежде всего, это связано с тем, что он значительно легче нее. Очень важным явлением для природы является то, что максимальная плотность воды, как уже упоминалось ранее, отмечается при температуре в четыре градуса. В противном случае водостоки, реки и водоемы на планете в зимнюю пору года промерзали бы до самого дна. Для всего живого это стало бы настоящей катастрофой. Несмотря на это, есть и определённые исключения, которые характерны для некоторых условий. В данном случае подразумевается образование внутриводных льдов.


Похожие посты

Что такое атавизмы у человека и какова их роль? :: SYL.ru

Glavnii

Что такое деепричастный оборот, примеры его употребления, постановка знаков препинания

Glavnii

Значение слова ЛЕЙТМОТИВ. Что такое ЛЕЙТМОТИВ?

Glavnii
Adblock
detector