до какой температуры можно нагреть пар водяной
До какой температуры может нагреваться водяной пар?
Максимальна температура воды 100 °C, а максимальная t° водяного пара?
Думаю до температуры, при которой вода начнет морально разлагаться на кислород и водород. Конкретное значение будет зависеть от давления.
Дисоциация водяного пара начинается примерно при температуре 2000 градусов по Цельсию. Водяной пар не исчезает полностью согласно закону термодинамики а распадается на ионы водорода и кислорода. При увеличение температуры пар превращается в водяную плазму.
При температуре выше 374°C (647 K) и одновременно давлении не ниже 22,1 МПа (218 атм) вода переходит в состояние сверхкритического флюида. В сверхкритическом состоянии такие свойства вещества, как плотность, вязкость, коэффициент диффузии промежуточны между этими же свойствами в жидком и газообразном состояниях, а поверхностное натяжение исчезает вообще. Растворяющая способность сверхкритического флюида гораздо выше, чем соответствующей жидкости.
Использовать обычную скороварку.Там температура за счет повышенного давления где-то градусов сто двадцать.
Кипение — это процесс перехода жидкости в пар, происходящий во всём объёме жидкости.
Жидкость кипит тогда, когда давление её насыщенного пара сравнялось с атмосферным.
А атмосферное давление бывает разным. В горах, например, оно низкое, из-за малой плотности воздуха. Поэтому на большой высоте температура кипения воды снижается.
А есть кастрюля-скороварка — там давление высокое. А значит, температура кипения воды повышается. Пища становится вкуснее.
Температуру кипения воды в зависимости от атмосферного давления можно вычислить по уравнению Клапейрона — Клаузиуса:
Чем больше концентрация растворённой соли, тем выше температура кипения раствора. Зависимость в общем нелинейная. Так если в 1 литре (1 кг) воды растворить количество г соли (NaCl), указанное в первом столбце, то температура кипения повысится до значения, указанного в правом столбце.
Естественно, никто не будет при приготовлении пищи растворять такие количества соли, поэтому повышение температуры кипения раствора будет незаметным.
Но что конкретно будем сравнивать? Давайте добавим на 1 л воды 10 г соли. Тогда кастрюля с рассолом должна закипеть примерно при 100,2°С.
Но, одно дело, если в кастрюлю добавим 10 г соли, (тогда общая масса содержимого будет 1010 г). И другое дело, если мы не добавим, а заменим 10 г воды 10 г соли, чтобы общая масса осталась одинаковой, то ситуация будет другая. Удельная теплоёмкость соли более чем в 4 раза меньше, чем удельная теплоёмкость воды. Поэтому к тому времени, когда рассол (10 г соли в 990 г воды) нагреется до 100,2°С, чистая вода нагреется только до 99,4°С, т.е. солёная вода всё же закипит раньше.
Вода, пар и перегретый пар
Несколько дней назад на пикабу был пост http://pikabu.ru/story/travma_ot_zhidkosti_pod_davleniem_410. про жидкость и высокое давление. В комментариях я упоминул, так же, перегретый пар и тема вызвала некоторый интерес, поэтому я решил поподробней рассказать про пар и перегретый пар.
Таким образом при давлении 1 бар получаем температуру кипения 100 градусов:
При давлении, например 0,12 бар, имеем температуру кипения 50 градусов. А при давлении 10 бар имеем температуру кипения 180 градусов:
Это, немного нудное введение, помогает понять, что в зависимости от параметров, состояние и характеристика самого пара могут меняться. Пар при температуре насыщения мы прекрасно видим, знаем что он очень горячий и от него нужно держаться подальше. Но при перегреве, он (пар) становится невидимым и представляет огромную опасность для человека. @Skywrtr вот наглядный пример из детской передачи:
В упомянутом выше посте, я говорил о том, что если на производстве вдруг происходит утечка перегретого пара в относительной близости от вас, а вы все еще живы, то лучше повременить с бегством, потому что можно попасть под воздействие той самой невидимой струи. Конечно, это в том случае, если утечка не велика, например где-то выдавило прокладку. В противном случае, при нахождении в непосредственной близости, вам уже вряд ли помогут:
Теплофизические свойства водяного пара: плотность, теплоемкость, теплопроводность
Теплофизические свойства водяного пара при различных температурах на линии насыщения
В таблице представлены теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры. Свойства пара приведены в таблице в интервале температуры от 0,01 до 370°С.
Каждой температуре соответствует давление, при котором водяной пар находится в состоянии насыщения. Например, при температуре водяного пара 200°С его давление составит величину 1,555 МПа или около 15,3 атм.
Удельная теплоемкость пара, теплопроводность и его динамическая вязкость увеличиваются по мере роста температуры. Также растет и плотность водяного пара. Водяной пар становится горячим, тяжелым и вязким, с высоким значением удельной теплоемкости, что положительно влияет на выбор пара в качестве теплоносителя в некоторых типах теплообменных аппаратов.
Например, по данным таблицы, удельная теплоемкость водяного пара Cp при температуре 20°С равна 1877 Дж/(кг·град), а при нагревании до 370°С теплоемкость пара увеличивается до значения 56520 Дж/(кг·град).
В таблице даны следующие теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения:
Удельная теплота парообразования, энтальпия, коэффициент температуропроводности и кинематическая вязкость водяного пара при увеличении температуры снижаются. Динамическая вязкость и число Прандтля пара при этом увеличиваются.
Теплопроводность водяного пара при различных температурах и давлениях
В таблице приведены значения теплопроводности воды и водяного пара при температурах от 0 до 700°С и давлении от 0,1 до 500 атм. Размерность теплопроводности Вт/(м·град).
Черта под значениями в таблице означает фазовый переход воды в пар, то есть цифры под чертой относятся к пару, а выше ее — к воде. По данным таблицы видно, что значение коэффициента теплопроводности воды и водяного пара увеличивается по мере роста давления.
Теплопроводность водяного пара при высоких температурах
В таблице приведены значения теплопроводности диссоциированного водяного пара в размерности Вт/(м·град) при температурах от 1400 до 6000 K и давлении от 0,1 до 100 атм.
По данным таблицы, теплопроводность водяного пара при высоких температурах заметно увеличивается в области 3000…5000 К. При высоких значениях давления максимум коэффициента теплопроводности достигается при более высоких температурах.
До Какой Температуры Можно Нагреть Воду? — Ответ
💦 Существует мнение, что вода закипает при температуре 100С. Достиг такой температуры, на ее поверхности образовываются пузырьки. Однако стоит отметить, что диапазон в 100С не является ключевым. Обычная вода может закипеть и при более низкой температуре: все зависит от условий. При этом процесс кипения может произойти и при + 75С, и при + 130С.
Почему же так происходит? Все дело в том, что ключевым моментом в закипании воды является давление. Из этого следует, что снизить или повысить температуру можно с помощью изменения атмосферного давления.
Второй момент – критическая температура до которой можно нагреть воду? Распространённый ответ на данный вопрос – это цифра в 350С. При температуре 350С давление пара составляет 20 МПа.
Что происходит с водой при 350С?
Если нагреть воду до такой критической отметки, плотность жидкости и её пара становятся абсолютно одинаковыми. Вот только не каждый сосуд (ёмкость) подойдут для таких экспериментов. Очень важно, чтобы сосуд был очень герметичным и прочным, способным выдержать большое давление.
Максимальная температура кипения воды
С развитием новых технологий открылись и новые границы. Учёным из Германии удалось нагреть воду до рекордных 600С за долю секунд. Такой быстрый и максимальный нагрев произошел за счет специальных импульсов и волн. Единственный момент заключается в том, что нагреть так быстро можно только крошечное количество воды.
Удивительно, но даже при такой температуре, на протяжении короткого нагрева вода сохраняла свою плотность, а потом просто взорвалась облаком пара.
Какая температура выше воды или пара
Максимальна температура воды 100 °C, а максимальная t° водяного пара?
Многие интересуются, до какой температуры максимально может нагреваться водяной пар? Ответ на этот вопрос лежит на стыке двух наук – физики и химии. Вода превращается в водяной пар после того, как нагревается свыше 100 градусов по Цельсию. Однако в этом случае меняются лишь физические свойства объекта. Изменение химических свойств происходит при более высокой температуре. Максимальная температура – около 1200 градусов по Цельсию. В ходе этого процесса происходит диссоциация молекул воды на отдельные атомы водорода и кислорода в соотношении 2:1. Если же добавить давление, то температуру можно снизить. Повысить, наоборот, при снижении давления.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
Пар может нагреваться до любой температуры. При достаточно высоких температурах начнется диссоциация воды на водород и кислород. При температуре 2500 градусов степень термической диссоциации достигает 12%. При дальнейшем росте температуры — выше 5-6 тысяч градусов — помимо термической диссоциации будет наблюдаться ионизация — вещество переходит в плазму.
Пар – это газообразное состояние воды. Вода переходит в это состояние при нагревании до 100 градусов Цельсия. Но здесь важную роль играет такой фактор, как давление. При обычном атмосферном давлении закипание происходит при нагревании 100 градусов, но если подняться на гору, что закипание будет начинаться при нагреве воды до 70-80 градусов. Пар, поднимающий над водой, имеет такую же температуру, как и вода.
Отсюда следует вывод: температура пара зависит от давления. Предельную температуру, до которой можно нагреть пар, ученые пока не определили. Она способна увеличиваться в зависимости от атмосферного давления. Чем выше давление, тем выше температура пара. Например, в паротурбинных установках температура воды достигает 400 градусов.
Мы постоянно сталкиваемся с этим физическим явлением – образование пара. При этом происходит отделение в виде пара частиц жидкости, называется это испарение. При нагревании воды в условиях высокой температуры 100 градусов в чайнике мы видим это постоянно. От основного тела при этом отделяются частички пара, получившие большое количество энергии. В результате в газообразное состояние переходит вода.
Но если продолжать в условиях лаборатории нагревать водяной пар, на ионы кислорода и водорода распадается пар согласно закону термодинамики. При температуре около 2000 градусов по Цельсию начинается диссоциация (распад) водяного пара. Вот это и есть высшая точка нагрева водяного пара, после которой он уже переходит в иное состояние.
Принято считать, что вода переходит в газообразное состояние, то есть образуется пар, при температуре нагрева 100 градусов. Цельсия. Но дело в том, что данное верно только при условии, что атмосферное давление 760 мм ртутного столба. При изменении атмосферного давления, а также внутреннего давления в сосуде, температура кипения может меняться. Вода может закипеть как при 80, так и при 130 градусах.
Температура пара равна температуре воды. При повышении температуры нагревания воды всего лишь увеличивается давление пара. В бытовых условиях возможно нагревание от 100 до 200 градусов. Чтобы получить пар более высоких температур, нужны специальные лабораторные условия, а также перегретый пар используется в гидравлике.
Водяной пар образуется в процессе кипения воды. Именно тогда вода из жидкого состояния преобразуется в газообразное состояние.
Температура кипения воды зависит от показателя атмосферного давления, а значит может быть различной.
Принято считать, что вода закипает при её нагревании до температуры равной 100 градусам Цельсия. В этом случае, температура пара будет так же равна 100 градусам Цельсия.
Но, если показатель атмосферного давления иной, тогда вода будет иметь другое значение температуры кипения. К примеру в горах, вода уже начинает кипеть при температуре равной 70-80 градусов. В этом случае и пар будет иметь соответствующую температуру.
Водяной пар бывает очень горяч, и может оставить ожог, поэтому его следует опасаться хоть в кипящей кастрюле, резко поднимая крышку, хоть гуляя возле горячих источников, хоть сидя в бане или сауне.
Пар греется от давления как и от температуры. Поэтому может неслабо обжечь не тот пар, что вырывается из закипевшего чайника через носик, а тот, который вырвется, если поднять плотно без выхода воздуха лежащую крышку у кастрюли, давно кипящей.
Пар можно нагреть таким образом до 1500К(Кельвинов). Далее уже будет идти разложение пара на водород и кислород, а если поднять температуру выше 4300К, то там уже водяная плазма получится.
Ruslan Petrov
[11.6K]
Дисоциация водяного пара начинается примерно при температуре 2000 градусов по Цельсию. Водяной пар не исчезает полностью согласно закону термодинамики а распадается на ионы водорода и кислорода. При увеличение температуры пар превращается в водяную плазму.
Думаю до температуры, при которой вода начнет морально разлагаться на кислород и водород. Конкретное значение будет зависеть от давления.
При температуре выше 374°C (647 K) и одновременно давлении не ниже 22,1 МПа (218 атм) вода переходит в состояние сверхкритического флюида. В сверхкритическом состоянии такие свойства вещества, как плотность, вязкость, коэффициент диффузии промежуточны между этими же свойствами в жидком и газообразном состояниях, а поверхностное натяжение исчезает вообще. Растворяющая способность сверхкритического флюида гораздо выше, чем соответствующей жидкости.
Очень интересный, необычный и любопытный вопрос. Водяной пар образуется при кипении воды. Максимально он может нагреваться до двух тысяч градусов по цельсию, после преодоления этой отметки, водяной пар приобретает уже совершенно другое состояние, а именно в водяную плазму.
Изучение теплофизических свойств воды и водяного пара помогает понять, почему происходит испарение. Благодаря динамическому равновесию газообразного и жидкого состояния Н2О осуществляется круговорот воды в природе. Атмосфера планеты служит защитным колпаком, в ней происходят те же термодинамические процессы, что и в закрытой емкости с водой. Зависимость давления пара от температуры, плотности соответствует уравнению Менделеева-Клапейрона. С помощью формул можно вычислить, чему будет равна плотность пара в пузырьках, поднимающихся к поверхности воды, или при какой температуре закипит вода, если подняться на гору, где давление воздуха ниже.
Вода превращается в пар при температуре
Понятие «водяной пар» характеризует свойство жидкости
улетучиваться. Начало испарения — отрыв частичек воды от поверхности воды. Из
жидкого агрегатного состояния молекулы переходят в газообразное. Превращение в
газовую фазу происходит до момента насыщения, когда возникает равновесие между
жидкой или твердой субстанцией и газом. Молекула воды не в силах оторваться от
поверхности, если плотность достигает максимальной величины, газ становится
насыщенным. Определить величину давления насыщения водяного пара можно для
любой температуры. Даже лёд обладает способностью испаряться.
Когда говорят об испарении, уточняют градусы Цельсия, при которых начинается парообразование. При 100°С жидкость закипает только при атмосферном давлении 760 мм рт. столба. Чем ниже давление, тем свободнее отрываются частицы воды от поверхности, насыщая воздух. Снижение давления до 0,006 атмосфер (тройная точка) приводит к тому, что вода одновременно присутствует в трех фазовых состояниях: жидком, твердом, газообразном. Кипение воды в лабораторных условиях достигается без перехода в жидкое состояние. Происходит вскипание твердой фазы, процесс называется возгонкой. Лед трансформируется в газообразное состояние при температуре –0,1°С под давлением ниже тройной точки. Величину давления и плотности насыщенного водяного пара при различной температуре устанавливают экспериментальным путем.
Способность паров насыщать воздух характеризуется
влажностью. Упругость водяного пара определяют прибором для измерения
влажности, он называется психрометром. Измеряется парциальное давление водяных
паров, находящихся в атмосферном воздухе.
Насыщенный водяной пар
Вернемся к эксперименту. Итак, у нас в закрытой банке
жидкость. Что происходит? Испарение воды. Процесс начинается при низкой
плотности воздуха. Благодаря пару, давление на поверхность жидкости возрастает,
оно препятствует движению молекул. Их все меньше и меньше отрывается от воды.
Наступает момент, когда образуются капли влаги. Этот процесс называется
«конденсация». Когда скорость образования пара равна скорости конденсации,
возникает термодинамическое равновесие. Пар в этот момент считается насыщенным.
Жидкость и газ уравновешивают друг друга. Такое состояние достигается при
определенных условиях, важные параметры:
Почему не учитывается объем банки? Он не меняет термодинамических свойств воды и водяного пара в состоянии насыщения. Допустим, крышка экспериментальной банки опустилась ниже, объем уменьшился. К чему это приведет? Пар будет ускоренно конденсироваться до момента равновесия. При увеличении объема ускорится парообразование, но замкнутая система опять придет в равновесное состояние.
Изучая термодинамику, легко понять, почему пар обжигает
сильнее воды той же температуры. Что такое кипение? Состояние, при котором
жидкая фаза активно превращается в парообразное состояние. Следовательно,
происходит обратный процесс конденсации, он сопровождается выделением теплоты.
За счет этого ожог от пара сильнее.
Удельная теплоемкость возрастает, если повышается температура
воды. Процесс парообразования виден в момент кипения. При повышении давления
температура газов достигает 200°С, это свойство используется в теплотехнике,
горячим, вязким паром заполняют теплообменники.
Давление насыщенного водяного пара
Формула p=nkT указывает на прямую зависимость давления
идеального газа (p) и его температуры (Т). Параметр n –число молекул,
содержащихся в заданном объеме, характеризует плотность пара. Постоянная
Больцмана k устанавливает взаимосвязь температуры с энергией образования
вещества (энтальпия).
Пар нельзя сравнивать с идеальным газом. Его давление при
повышении температуры растет быстрее из-за повышения плотности. Концентрация
частиц в неизменном объеме возрастает. Эти особенности свойств водяного пара
необходимо учитывать при расчетах давления насыщенного водяного пара. Если в
идеальном газе возрастает энергия ударов молекул о стенки сосуда, то в
насыщенном паре существенно возрастает число ударов за счет увеличения
концентрации активных частиц.
Плотность насыщенного водяного пара
Плотностью называется отношение массы вещества к его объему.
Этот параметр характеризует расстояние между отдельными молекулами. В жидкой
фазе они сцепляются между собой, в твердой расположены симметрично относительно
друг друга. В газообразном находятся на произвольном удаленном расстоянии, чем
объясняется отличие плотности водяного пара от плотности воды.
Теперь подробно рассмотрим, какое влияние оказывает на
плотность насыщенных водяных паров изменение температуры. Она непостоянна из-за
изменения массы газообразной фазы:
По сути, она должна постоянно меняться, так как частицы воды
непрерывно движутся, переходят из одного агрегатного состояния в другое. Но при
динамическом равновесии концентрация неизменна: сколько молекул испарится,
столько же конденсируется. Показатели устанавливаются экспериментально для
каждой температуры. Их значения сведены в таблицы.
Для того чтобы правильно рассчитать, сконструировать и выполнить паросиловую установку, необходимо точно знать свойства рабочего тела при тех давлениях и температурах, которые находят практическое применение. Поскольку из всех рабочих тел водяной пар представляет наибольший интерес, постольку сказанное касается, в первую очередь, воды и водяного пара.
Действительно, для того, например, чтобы выбрать правильные размеры сопла паровой турбины, обеспечив нужные скорости парового потока, необходимо знать удельные объемы пара. Но удельные объемы пара зависят от давления и температуры. Следовательно, для правильного расчета сопел турбины (а также многих других элементов паросиловой установки) необходимо знать зависимость между давлением, температурой и удельным объемом водяного пара. Такая зависимость именуется термическим уравнением состояния.
Можно ли правильно рассчитать все элементы паросиловой установки, если известны удельные объемы для всех температур и давлений, которые принимают вода или водяной пар?
Легко убедиться в том, что знания одних лишь удельных объемов недостаточно. Допустим, что требуется определить количество топлива, необходимое для превращения 1 тонны воды при температуре 20 °С в перегретый пар при температуре 600 °С. Такая задача, несомненно, представляет большой практический интерес. Для того чтобы решить ее, необходимо знать теплоемкость воды 1 при нагревании ее при постоянном давлении от 20 °С до температуры кипения, скрытую теплоту парообразования, т. е. количество тепла, необходимое для испарения 1 килограмма воды, теплоемкость пара при изобарическом нагревании его от температуры кипения до 600 °С. Мы говорим о теплоемкости воды или пара при постоянном давлении, потому, что величина теплоемкости зависит от характера процесса, в котором к телу подводится тепло, а изобарический процесс представляет наибольший практический интерес.
Но величина теплоемкости, например, при постоянном давлении зависит также от давления и температуры. Так, например, для изобарического нагревания 1 килограмма водяного пара от 400 до 401 °С при 250 атмосферах требуется примерно в 5 раз больше тепла, чем для изобарического нагревания 1 килограмма водяного пара при давлении, равном 1 атмосфере от 600 до 601 °С. Следовательно, для определения потребного количества топлива известной теплотворной способности (Необходимо знать зависимость между давлением, температурой и теплоемкостью воды и водяного пара. Такая зависимость именуется калорическим уравнением состояния. Кроме того, нужно знать величину скрытой теплоты парообразования, в свою очередь зависящую от давления и температуры.
Теория и опыт показывают, что важнейшими тепловыми свойствами рабочих тел являются: зависимость удельного объема от давления и температуры и зависимость теплоемкости при постоянном давлении от давления и температуры. Для того чтобы правильно рассчитать теплосиловую установку, необходимо в первую очередь знать удельные объемы и теплоемкости воды и пара для всех используемых температур и давлений.
Определение этих важнейших тепловых свойств воды и водяного пара является делом столько же важным, сколько и сложным. Водяной пар, как это будет показано здесь, принадлежит к числу таких веществ, свойства которых особенно трудно поддаются определению.
Несмотря на то, что исследование свойств воды и водяного пара ведется учеными различных стран уже свыше 150 лет, до самого последнего времени эти свойства были изучены все же совершенно недостаточно. Так, например, в результате тщательно поставленных опытов удельные объемы водяного пара были определены только при температурах, не превышающих 460 °С, а теплоемкость при постоянном давлении — при температурах, не превышающих 450 °С. Свойства же водяного пара при высоких давлениях и при температурах свыше 450—460 °С почти не исследовались.
Перед советскими учеными встала важная задача: нужно было определить свойства воды и водяного пара при высоких давлениях и температурах. Несмотря на большую сложность этой задачи, она была решена успешно и в короткий срок. В результате большой работы советских ученых тепловые свойства воды и водяного пара были тщательно исследованы при всех важных для практики давлениях и температурах.
Исследование свойств воды и водяного пара является как мы уже сказали, делом весьма сложным. Объясняется это тем, что вода представляет собой вещество своеобразное, многие свойства которого совсем не похожи на свойства большинства других веществ. Целесообразно будет поэтому, прежде чем перейти к рассказу об исследованиях свойств воды и водяного пара, познакомить читателя хотя бы вкратце с основными из этих свойств.
Как известно, вода является одним из наиболее распространенных в природе веществ. Свыше 70 процентов всей земной поверхности покрыто слоем воды, образующей моря и океаны. Слой воды, покрывающий земную поверхность, является весьма значительным: если бы глубина морей и океанов повсюду была бы одинаковой, то она составила бы около 3800 метров. Большое количество воды вмещают также озера и реки. Наконец, вода имеется и в недрах земли либо в виде так называемых подземных вод, либо в глубоких слоях земной коры.
Но вода встречается в большом количестве в природе не только в жидком состоянии. Она существует также и в газообразном состоянии — в виде пара и в твердом — в виде льда. В нашей земной атмосфере содержится весьма большое количество воды во всех трех агрегатных состояниях: в виде пара, жидкости и льда. Жидкая вода и лед находятся в атмосфере в виде мельчайших частиц, составляющих облака.
Вода, находящаяся в нижних слоях земной коры, имеет весьма высокую температуру и давление, достигающее 30 тысяч атмосфер.
Так как вода в изобилии встречается во всех почти местах земного шара и является наиболее распространенной в природе жидкостью, то многие ее свойства положены в обнову ряда единиц измерения. Так, объем 1 килограмма воды принят за единицу объема—литр; количество тепла, необходимое для нагревания 1 килограмма воды при атмосферном давлении на 1 °С, принято за единицу тепла — большую калорию; температура замерзания воды при атмосферном давлении принята за начало отсчета шкалы температур — 0 °С и т. д.
С химической точки зрения вода представляет собой соединение водорода и кислорода. Молекула воды состоит из трех атомов: 2 атомов водорода и 1 атома кислорода. Молекулярный вес воды — около 18. Долгое время считали, что вода является элементом, т. е. таким веществом, которое не может быть разложено на составные части химическим путем. Однако со временем удалось показать, что под действием высокой температуры или электрического тока вода разлагается, образуя около 11 процентов (по весу) водорода и около 89 процентов кислорода.
В чем же заключаются особенности воды, чем вода по своим свойствам отличается от других веществ?
Своеобразный характер воды легко обнаружить, если внимательно присмотреться к некоторым ее свойствам. Рассмотрим некоторые из свойств воды, отличающие ее от других веществ.
Обычно все тела при нагревании расширяются. Чем выше температура тела, тем больше его объем. Примеров этому можно найти очень много. На занятиях по физике часто демонстрируется опыт с кольцом и шариком. Металлический шарик выполняется таких размеров, что, будучи холодным, он может пройти через кольцо. Но если шарик нагреть, например, на пламени газовой горелки, то он уже через кольцо не проходит: металл при нагревании расширяется, объем шарика увеличивается. Учитывая, что при нагревании металл расширяется, между отдельными рельсами железнодорожного пути всегда оставляется небольшой промежуток. Если этого не сделали бы, то в жаркий день, нагревшись, рельсы изогнулись бы. Вода в этом отношении представляет редкое исключение. Наименьший объем вода имеет при 4 °С. Если нагревать воду и увеличивать ее температуру, то удельный объем ее будет расти. Если охлаждать воду ниже 4 °С, то объем ее вопреки ожиданию также будет расти. Эта особенность воды имеет очень большое значение. Именно благодаря ей пруды, озера и реки обычно не замерзают полностью, а только лишь покрываются снаружи более или менее толстым слоем льда. Образование ледяного покрова происходит следующим образом. Охлаждение воды происходит с поверхности, в результате соприкооновения поверхностных слоев воды с холодным воздухом. Охлажденные слои воды становятся более плотными и опускаются поэтому на дно водоема. На их место поднимаются новые более теплые слои боды. Так происходит как бы естественное перемешивание воды в водоеме, в результате которого охлаждается вся вода. Но процесс естественного перемешивания воды заканчивается после того, как вода охладится до 4 °С, т. е. до температуры наибольшей плотности. Охладившиеся до 4 °С наиболее плотные слои воды опускаются на дно водоема и больше вверх не поднимаются, так как дальнейшее охлаждение приводит уже к уменьшению плотности. Благодаря этому замерзают только верхние слои воды. Это свойство воды имеет большое значение. Если бы вода вела себя так, как и большинство других жидкостей, то водоемы промерзли бы до дна, а населяющие их живые существа могли бы погибнуть.
Большинство жидкостей при переходе в твердое состояние уменьшает свой объем. Если кусок твердого вещества, например олова, опустить в жидкость того же вещества (в жидкое олово), то твердая частица потонет. Вода и в этом отношении представляет исключение. Все мы часто наблюдали картину весеннего ледохода. Но мы были бы лишены этой возможности, если бы вода была подобна другим жидкостям, т.е. если бы лед был более тяжелым, чем вода. Кроме того, если бы вода была в этом отношении подобна другим жидкостям, то это опять-таки привело бы к полному промерзанию всех прудов, озер, рек и других водоемов. Действительно, охладившиеся вследствие соприкосновения с воздухом поверхностные слои воды замерзли бы и превратились в лед. Лед как более плотный и тяжелый опустился бы на дно водоема. На поверхности оказались бы новые, более теплые слои воды, которые, в свою очередь охладившись и замерзнув, опустились бы вниз. Такой процесс продолжался бы до полного промерзания водоема. Меньшая плотность или (что то же) больший удельный объем льда по сравнению с водой является причиной многих преобразований, происходящих в природе. Несколько капель воды, попавших, например, в трещину скалы, замерзая и, следовательно, расширяясь, могут привести к разрушению скалы. Водители автомашин хорошо знают, что зимой в морозные дни нельзя оставлять машину на улице или в холодном гараже с заполненным водой радиатором: замерзая и расширяясь, вода может разорвать трубы радиатора.
Нам уже хорошо известно, что температура парообразования для любого вещества (в том числе и для воды) растет с увеличением давления. Для большинства веществ такая же картина имеет место и при замерзании жидкости: чем выше давление, тем выше температура замерзания. Но вода составляет исключение из этого правила. Температура замерзания воды уменьшается, а не возрастает с ростом давления. Это свойство воды доставляет нам очень большое удовольствие, когда, одев коньки, мы выходим на лед. Под довольно значительным давлением, оказываемым лезвием конька на лед, последний плавится и образовавшаяся вода служит прекрасной смазкой, способствующей легкому скольжению. Однако уменьшение температуры плавления льда, связанное с ростом давления, имеет свои пределы. При давлении около 2115 атмосфер лед плавится при температуре — 22° С. Но при дальнейшем росте давления температура плавления льда начинает возрастать, и если мы достигнем очень высокого давления, например в 20 000 атмосфер, то лед будет плавиться уже при температуре около + 80 °С, т. е. мы сможем получить так называемый горячий лед.
Теплоемкость большинства жидкостей растет с увеличением температуры. Зависимость теплоемкости воды от температуры имеет более сложный характер. Так, например, если взять воду при 0 °С и при атмосферном давлении и начать подогревать ее, то теплоемкость воды сначала будет уменьшаться и достигнет наименьшего значения примерно при 35 °С. При дальнейшем нагревании теплоемкость снова начнет возрастать, а при температуре 100 °С почти достигнет начального значения. Именно поэтому, учитывая изменение теплоемкости воды с температурой, необходимо было при определении единицы количества тепла (большой калории) указывать интервал температур (от 19,5 до 20,5 °С), в котором производится нагревание 1 килограмма воды.
Таков далеко не полный перечень особенностей в свойствах воды, или, как часто говорят, аномалий воды.
Здесь следует также сказать несколько слов о некоторых других особенностях воды. В данном случае речь идет не об аномалиях, т.е. не о таких свойствах, которые являются прямо противоположными свойствам большинства других веществ, а только лишь о свойствах, чрезмерно преувеличенных по сравнению со свойствами других веществ.
Теплоемкость жидкой воды интересна не только особым характером ее изменения в зависимости от температуры. Она интересна также и с точки зрения ее величины: ни одно другое вещество не имеет такой большой теплоемкости, как вода. Так, например, теплоемкость воды примерно в 3 раза больше теплоемкости бензина и серной кислоты, в 14 раз больше теплоемкости жидкого серебра и в 30 раз больше теплоемкости ртути. Многие хорошо известные нам явления объясняются большой теплоемкостью воды. Известно, что районы, расположенные вблизи морей или океанов, отличаются обычно мягким климатом, отсутствием резких колебаний температуры. Наоборот, в районах, расположенных вдали от морей и океанов, наблюдаются значительные колебания температуры: зимой — сильные морозы, летом — жара. Это объясняется тем, что моря и океаны, поглощая большое количество тепла в теплое время года и затем возвращая это тепло в более холодное время года, играют роль как бы колоссальных аккумуляторов тепла. Большая величина теплоемкости воды способствует увеличению аккумулирующей способности тепла морей и океанов.
Количество тепла, потребное для превращения 1 килограмма льда в воду той же температуры, или, иначе говоря, теплота плавления, также очень велика у воды по сравнению с другими веществами. По своей величине теплота плавления льда стоит на втором месте, уступая только лишь теплоте плавления алюминия. Чтобы превратить 1 килограмм льда в воду, нужно затратить примерно в 5 раз больше тепла, чем для того, чтобы расплавить 1 килограмм золота, в 14 раз больше, чем нужно для плавления свинца, и в 29 раз больше, чем нужно для плавления ртути. Большая величина теплоты плавления льда имеет очень важное значение. Если бы теплота плавления льда была бы такой же малой, как, например, у ртути, насколько быстрее таял бы весной лед и какое огромное было бы половодье. Весьма велика у воды и так называемая скрытая теплота парообразования, т.е. количество тепла, необходимое для превращения 1 килограмма воды в пар той же температуры.
Все изложенное подтверждает, что вода по своим свойствам во многом не похожа на большинство других веществ. Можно предполагать поэтому, что определение свойств воды на основе теоретических исследований должно явиться делом особенно сложным.
Всем владельцам частных домов нравится смотреть на облагороженный участок рядом с домом. В этом деле важна каждая мелочь. Особенно привлекательно будут смотреться чугунные садовые скамейки. Скамейки чугунные помогут создать неповторимый и стильный образ Вашего участка.