Лёд: классификация, температура, свойства, применение

Лёд - агрегатное состояние воды Интересные факты о воде

Лёд – это вода в твердом агрегатном состоянии. Мы часто встречаем его в повседневной жизни: в холодное время лёд сковывает реки и лужи, появляется в виде ледяных узоров на окнах, сосульках на крышах. Мы можем приготовить его в любое время в холодильнике.

Лёд выполняет важную роль на Земле: участвует в круговороте воды в природе, снабжает нашу планету огромным объёмом пресной воды и сдерживает глобальный уровень воды в мировом океане.

Не только вода подвергается замораживанию. Поэтому название «лёд» получили и другие вещества. Например, существует сухой, аммиачный, метановой.

В данной статье мы подробно остановимся на природном кристаллический льде, который получается при замерзании воды. Рассмотрим: уникальные свойства, температуру, плотность, формулу и разновидности льда, которые создаются в лабораторных условиях при разном давлении и температуре.

Что такое лёд

Лёд – (вода в твердом агрегатном состоянии), твердое тело, образующееся из воды при понижении ее температуры до нуля и ниже. Образование происходит в результате кристаллизации – изменения состояния молекулярной решетки. Химическая формула — H2O. Рассмотрим строение молекулы на изображении № 1.

Лёд: классификация, температура, свойства, применение
Кристаллическая структура напоминает структуру алмаза. Каждая молекула Н2О связана с тремя молекулами в своём слое и с одной молекулой соседнего слоя.

Лёд в природе

Изучением природных льдов во всех разновидностях на поверхности Земли, атмосфере, гидросфере, литосфере занимается наука – Гляциология.

Рассмотрим подробнее основные виды льда:

Атмосферный

Образуется в атмосфере и на земной поверхности.  Выпадает на Землю в виде осадков: снега, инея, града. Также может образовать ледяные облака и туман.

Ледниковый (глетчерный)

Образуется в результате накопления и его последующего преобразования в ледяную массу. Ледники занимают 11 процентов суши. Наибольшая часть ледников расположены в Антарктиде. Самый известный шельфовый ледник  Его площадь превышает 500 тыс. км2, а толщина льда достигает 700 м.

Подземный

Находится в верхней части земной коры. Основная масса находится в Северном полушарии. По подсчетам ученых запасы достигают от 0,3 до 0,5 млн км3

Морской

Образуется в море, океане при замерзании воды. Различают следующие виды:

  • Припай – прикрепленный к берегу или отмели ледяной покров. Его площадь может достигать от несколько метров до тысячи километров.
  • Паковый (многолетний) – морской, толщиной не менее 3 метров.
  • Плавучий (дрейфующий) – это айсберги, обломки льдин.

По форме айсберги бывают столообразные и пирамидальные. Часто достигают гигантских размеров. Площадь гигантов уменьшается прогрессивно по мере их продвижения в более низкие широты.

Космический

Ледяной покров можно встретить в солнечной системе: на планетах, спутниках, кометах.

Температура

На Земле практически весь лёд относится к одному виду, названному «обычный кристаллический» или по-научному — лёд Ih.

Лёд: классификация, температура, свойства, применение

Кристаллический лёд (Ih) образуется при t от 0 °C и ниже, соленая вода замерзает при t 1,9 °C. При нагревании тает и снова превращается в воду.

Существуют другие виды льда, созданные в экспериментальных условиях.  Для них соответствует своя температура и давление. Рассмотрим изображении № 3.

Таблица с модификациями льда

Плотность

Уникальные свойства молекулы воды позволяют ей трансформироваться в разные агрегатные состояния: жидкое, твердое, газообразное. Молекула льда, как и жидкой воды, имеет один и тот же состав.

Одна молекула состоит из трех атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.

Плотность льда (р-0,917 г/см3), жидкой воды (р-0,9982 г/см3)

Рассмотрим различия в строении молекулы на изображении № 4.

Агрегатные состояния воды
В кристалле льда между молекулами воды остаются пустоты. Объем пустот чуть больше, чем размер отдельной молекулы воды. Поэтому он имеет наименьшую плотность.

Таким образом, образующийся зимой ледяной покров не тонет, а плавает на поверхности воды, так как его плотность меньше плотности жидкой воды.

Иначе все водоемы зимой наполнились бы льдом, и в них не могли бы существовать живые организмы. Большинство других веществ увеличивают свою плотность при замерзании.

Физические свойства льда

  1. Самое известное свойство – способность таять или расплавляться.
  2. Бесцветность и прозрачность. В больших скоплениях пропускает свет и приобретает синеватый оттенок.
  3. Твердость (сохраняет форму).
  4. Плавучесть (плотность меньше чем воды).
  5. Непрочность (хрупкость).
  6. Спайность (раскалывается по кристаллографическим направлениям).
  7. Необычное свойство – большинство растворенных в воде примесей не передается льду, когда он начинает расти; они вымораживаются.

Виды и фазы

В настоящее время науке известны следующие разновидности и фазы. Подробная информация предоставлена на изображении № 3.

Разновидности и фазы льда

Получение

В современном мире получение льда – процесс доступный. Достаточно взять любую емкость, наполненную водой, поставить на время в морозилку и получить твердое состояние воды.

Ледяной покров появляется при замерзании воды, при температуре от 0°C и ниже. Замерзание начинается с верхнего слоя. В ней образуются микроскопические ледяные иголочки, которые затем смерзаются между собой.

Применение

Лед имеет широкий спектр применения в разных сферах жизнедеятельности:

  • для очистки питьевой воды;
  • для хранения и охлаждения пищевых продуктов, напитков, медицинских препаратов;
  • для изготовления ледяной гидросмеси;
  • используют, как материал для строительства жилища;
  • для некоторых видов спорта используются катки с искусственным охлаждением;
  • помогает изучить прошлое нашей планеты и явлений космоса;
  • аморфный вид используют в некоторых научных экспериментах, особенно электронной криомикроскопии.

7 интересных фактов

  1. Лед снабжает планету пресной водой и сдерживает глобальный уровень воды в мировом океане
  2. Обладает меньшей плотностью, чем вода. Благодаря этому морские жители продолжают свою жизнедеятельность. Большинство других веществ увеличивают свою плотность при замораживании.
  3. Способен к самоочищению. Замёрзлая, вода вытесняет примеси которые были в ней растворены.
  4. Более 2/3 запасов пресной воды на Земле хранится в ледниках.
  5. Существует не только на Земле. Встречается в солнечной системе, на кометах, других планетах.
  6. В Антарктиде сосредоточено 90% от всех льдов суши.
  7. Общая площадь вечной мерзлоты на Земле — 35 млн км². Грунтовые воды находятся в виде льда, глубина иногда превышает 1000 метров.

Подведём итоги

Лед – одно из уникальных явлений природы на Земле. Он всегда приковывал к себе пристальное внимание. Ученые постоянно проводят исследования в данной области, открывая новые фазы и виды.

Вода на Земле существует в трех агрегатных состояниях: жидком — это ее преимущественное состояние, твердое (лед), газообразное (водяной пар). Благодаря этому происходит круговорот воды в природе и жизнь на Земле.

Список литературы

  1. Ю. И. ГОЛОВИН. Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина Соросовский образовательный журнал, том 6, №9, 2000
  2. Химия и микробиология воды. Учебное пособие В. В. Котов, Г.А. Нетесова
  3. Конспект лекций ГИДРОГЕОХИМИЯ. Киреева Т.А., МГУ им. М.В. Ломоносова, 2016
Оцените статью
ВодаСила VodaSila.ru
Добавить комментарий

  1. Ирина

    Сейчас изучаю информацию про талую воду, изготовленную из льда.
    Дома сама такую готовлю. Теперь знаю почему она так полезна.

    Ответить
  2. Олег

    Подскажите, пожалуйста, отвечаю тесты.
    В каком виде льда нет кристаллической структуры??

    Ответить
    1. Виктор автор

      Добрый день, Олег.
      Аморфный лёд не обладает кристаллической структурой.

      Ответить
  3. Елена

    Вода очень необычная…

    Ответить
  4. Ирина

    С сыном делам уроки. Подскажите, кто-нибудь загадку про лед?

    Ответить
    1. Виктор автор

      Загадки про лёд
      1. Эта вода как камень тверда.
      Солнце припечёт- она потечёт…
      (Лёд)
      2. Он — как алмаз:
      И твёрд, и чист,
      На солнышке сверкает.
      Но пригревать начнут лучи
      Он тут же и растает…
      (Лёд)
      3.Бел, да не сахар.
      Ног нет, да идёт.
      (Лёд)
      4. В огне не горит, в
      воде не тонет.
      (Лёд)

      Ответить
  5. Евгений

    Ведь, ледники относятся к гидросфере? По сути это такая же вода, только в твердом состоянии.

    Ответить
  6. Лариса

    Евгений, конечно!
    Гидросфе́ра — это вся водная оболочка Земли: Мировой океан, все поверхностные воды и ледники, а также подземные воды. Айсберги состоят из льда! Это тоже гидросфера.

    Ответить
  7. Павел

    Спасибо за информацию!

    Ответить
Adblock
detector