Физические свойства воды и льда

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ЛЬДА

Вода имеет молекулярную массу примерно равную 18,02 и может существовать в состояниях жидкости, пара и льда, характеризующихся следующими показателями фазовых переходов:

Точка при 101,3 кПа (1 атм), °С замерзания (плавления)	0,00
кипения	100,00
Тройная точка
температура, °С	0,0099
давление, Па (мм рт. ст.)	610,4 (4,579)
Теплота, кДж/моль (ккал/моль)
плавления при 0°С	6,01 (1,435)
парообразования при 100°С	40,63 (9,704)
сублимации при 0°С	50,91 (12,16)

Как видно из этих данных, для воды характерны высокая температура кипения и плавления, высокие значения теплоты фазовых переходов (плавления, парообразования, сублимации). По этим свойствам вода существенно отличается от гидридов некоторых элементов, расположенных близко к кислороду в периодической системе (СН₄, NH₃, HF, H₂S, HC1). Это иллюстрируется некоторыми сведениями, представленными в табл. 10.1.

Вода обладает аномально высокой теплоемкостью. Это имеет большое значение в жизни природы — в ночное время, а также при переходе

Таблица 10.1. Физические свойства некоторых гидридов

Вещество	Точка плавления, °С	Точка кипения, °С	Теплота парообразования при 100 °С, ккал/моль
CH4	-184	-161	2,20
NH3	-78	-33	5,55
HF	-92	+19	7,22
Н20		+100	9,70

от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре.

Вода обнаруживает необычное свойство расширяться при замерзании, вследствие чего плотность льда ниже, чем воды при той же температуре (табл. 10.2), что нехарактерно для других веществ при переходе из жидкого состояния в твердое. Среди других аномалий воды следует отметить высокое значение поверхностного натяжения и диэлектрической постоянной и значительную теплопроводность (табл. 10.2). Теплопроводность воды выше, чем других жидкостей, а льда — больше, чем других неметаллических твердых веществ. Следует также отметить, что теплопроводность льда при 0°С приблизительно в четыре раза больше, чем воды при той же температуре, т. е. лед проводит тепло значительно быстрее, чем иммобилизованная (неподвижная) вода, находящаяся в тканях. Если при этом учесть, что температуропроводность льда на порядок выше, чем воды, становится понятным, почему ткани замерзают быстрее, чем оттаивают, если задается одинаковая (но обратная) разность температур.

Таблица 10.2. Влияние температуры на некоторые свойства воды и льда

Показатели	Вода при температуре, ° С	Лед при температуре, ° С
			-20
Плотность, г/см ^3	0,9982	0,9998	0,9168	0,9193
Давление водяного пара, Па (мм рт. ст.)	2337 (17,53)	610,4 (4,58)	610,4 (4,580)	103,4 (0,77)
Вязкость, Па ∙ с	1,002 ∙ 10^-3	1,787 ∙ 10^-3	—	—
Поверхностное натяжение, Н/мм	72,75 ∙ 10^-3	75,6 ∙ 10 ^-3	—	—
Теплоемкость, Дж/кг ∙ К	4,18	4,22	2,10	1,95
Теплопроводность, Дж/м ∙ с ∙ К	5,98 ∙ 10^2	5,64 ∙10^2	22,40 ∙ 10^2	24,33 ∙ 10^2
Температуропроводность, м^2/с	1,4 ∙ 10^-5	1,3 ∙ 10^-5	1,1 ∙10^-4	1,1 ∙10^-4
Диэлектрическая постоянная	80,36

462:: 463:: Содержание

463:: 464:: 465:: Содержание

Дата добавления: 2017-01-14