Експерименти з танення льоду Superprof

14 липня 2006 р., 9 хвилин читання

Кругообіг води на Землі

Кругообіг води - це процес, при якому вода рухається між різними місцями, поки зміна форми і стану.

Ми говоримо про цикл, оскільки насправді його немає відсутність втрат оскільки кількість води, яка надходить у цей процес, завжди залишається незмінною, вона просто зазнає зміни стану.

Це біогеохімічний цикл а це означає, що, як і всі біогеохімічні цикли, цей стосується кругообігу хімічних елементів необхідні для прояву та розгортання життя. У разі кругообігу води хімічні елементи зберігаються в резервуарах, які:

• Атмосфера;
• Гідросфера та елементи, що там утворюються;
• Грунти та гірські породи літосфери;
• Біосфера.

Цикл води, проте, відрізняється від інших біогеохімічних циклів за двома характеристиками, оскільки молекула води не підлягає відсутність перетворень протягом свого циклу і живі істоти дуже мало втручаються.

Дощ і всі опади спричинені кругообігом води.

Розподіл води на Землі

Вода є найпоширенішим елементом на планеті, але також є найважливіша складова живі істоти.
Людина насправді сам складається на 70% з води).

97,5% води на Землі становить солоний. Отже, він становить океани та моря нашої планети. На рівні півкуль північ містить менше води, ніж південь, і всі солоні райони цих двох півкуль складають 1350 млн км 3. Тому вони покривають дві третини планети.

Решта води, доступної на Землі, становить l'чиста вода. З них 2,59% знерухомлені підземні води або у формі морозиво (вода не доступні безпосередньо для живих істот). Решта 0,1% представляє поверхневі води та вологість грунту, остання істота доступний живі істоти.

Найбільшим водоймою прісної води у світі є Озеро Байкал. Він розташований у Сибіру і представляє 1/5 світового водосховища глибиною понад 1600 метрів !

Однак лише 0,007% гідросферної води становить придатні для використання людьми і складаються з цих водосховищ:

• Водотоку;
• Озера;
• Підповерхневі шари.

Решта непросто експлуатувати, або, можливо, потрібно занадто високі витрати на буріння.

Зміна стану - це фізичне перетворення

Ми називаємо фізичним перетворенням будь-який перехід одного або декількох тіл з однієї форми в іншу і це без будь-яких модифікацій конструкції молекулярні або навіть ядерні складові тіл, які зазнають перетворень.

Таким чином, фізичне перетворення може бути представлене зміною стану матеріалу, деформаціями або навіть розривами внаслідок дії температури або тиску.

Зміни водних умов

У вашому домі ви можете зустріти три стани води. Щоб знайти тверду воду, йдіть до своєї морозильної камери: там є кубики льоду. Щоб знайти рідку воду, відкрийте кран: проточна вода там рідина. Нарешті, щоб знайти газовану воду, зайдіть на свою кухню і нагрійте там трохи води: з каструлі буде виходити пар. !

Загалом існує 6 можливих змін стану води. Це шість основних перетворень, які відбуваються в хімії.

Злиття

Злиття відбувається, коли лід тане. Наприклад, кубик льоду в склянці води. Отже, це перехід з твердого стану в рідкий.

Випаровування

Пароутворення - це проходження рідина до газоподібного стану. Незважаючи на те, що назва близька, це не має нічого спільного з розпорошенням води з пульверизатора.
Випаровування відбувається, коли воді дозволяється випаровуватися на сонці або коли вона доводиться до кипіння.

Зрідження

Це зворотне перетворення випаровування. Він втручається, коли водяна пара перетворюється на рідкої води.
Зрідження відбувається або стисненням: зростаючий тиск робить газоподібну воду рідкою, або охолодженням, і в цьому випадку газ охолоджується, перетворюючись на рідкий, це конденсація.

Затвердіння

Затвердіння - це явище, під час якого рідка вода стає твердою. Це трапляється, коли воно замерзає, тому ми говоримо про заморожування. Вода починає твердіти, як тільки вона опускається нижче 0 ° C.
Вода також може затвердіти, якщо кристалізація або тиск зростають.

Сублімація

Сублімація відбувається, коли вода проходить безпосередньо з від твердого до газоподібного стану. Це призводить до того, що лід стає паром, навіть не проходячи звичайних стадій плавлення та випаровування.

Це може статися, коли дуже гаряча вода контактує з дуже холодним повітрям. Потім він піднімається в білий дим (водяна пара).

Тверда конденсація

Тверда конденсація - це явище, яке виникає, коли вода у вигляді пари торкається дуже холодної поверхні. Наприклад, якщо ви дмухаєте в замерзле вікно, то водяна пара міститься в нашому диханні миттєво застигне, перетворюючись на тверда вода.

Вода та її різні стани

Воду можна знайти в її 3 станах на поверхні Землі. Насправді це рідина в наших річках, і коли ми її п’ємо, газована у повітрі, яким ми дихаємо, і у водяній парі, і нарешті тверда на льодовиках або в кубиках льоду.

Опади та їх стани

Не всі опади, які ми спостерігаємо на поверхні Землі, мають однакові стани. Дійсно, в одних випадках це тверді опади, а в інших - рідкі.

Дощ

Це явище, яке утворюється із крапель, що містяться в хмарах або кристалах льоду, які недостатньо холодні, щоб залишатися замороженими при падінні.
Існує кілька форм дощу: сиплий дощ, який характеризується, коли краплі води вимірюють менше 1,5 мм; замерзаючий дощ, який утворюється, коли тиск і температурні умови ґрунту нижче температури замерзання, коли цього не було в атмосфері.

Град

Він представлений крижаними кульками, що вимірюють від Від 5 до 50 мм хоча іноді ці м'ячі, які називаються градинами, можуть досягати розміру тенісного м'яча. Швидкість їх падіння зростає до 160 км/год, що завдає великої шкоди.

Сніг

Умови виникнення снігу дуже специфічні. Пара перетворюється на кристали льоду, і вони повинні швидко збиратися, утворюючи пластівці. Цей процес відбувається за температури, яка запобігає плавленню пластівця під час його падіння. В середньому йде сніг між -3 ° C і 3 ° C.

Щоб утворився сніг, необхідно дотримуватися багатьох кліматичних умов.

Мокрий сніг

Він складається з градових каменів, які стали рідкими під час падіння, але знову замерзають, коли потрапляють в холодну повітряну масу нижче 0 ° C. Тому його серце залишається рідким, а оболонка твердою.

Тверда вода

Вода досягає твердого стану, коли температура досягає або опускається до 0 ° C. Тому молекули приймають a кристалічна структура.

Рідка вода

Ми можемо знайти рідку воду в звичайних кліматичних умовах нашого середовища проживання. Дійсно, при нормальному атмосферному тиску 1 бар і від 0 ° C до 100 ° C, вода приймає рідку форму. Потім він приймає більш безладну структуру і займає менше місця. Ось чому заморожена вода займає більше місця, ніж рідина.

Газована вода

Більшість газованих вод - це те, чим ми дихаємо повітрям. При нормальному тиску 1 бар і один раз після 100 ° C, вода стає газованою, і ми говоримо про водяну пару. Це також стан води, яка випаровується (над озерами, річками або океанами). Молекули води перебувають у найбільш збудженому стані, коли вони газоподібні. Тоді притягання Землі на неї менше впливає і дозволяє газу розширюватися.

Вплив зміни стану на Землі

Зміни в стані води можуть вплинути на наше життя, видимо чи непомітно.

Коли взимку замерзає, вода, просочена скрізь, застигає і займає більше місця. Ось чому він розбиває скелі або тріскає стіни та підлоги. Це також спричиняє багатьох пошкодження дороги.

В ядерній промисловості атомні електростанції використовують пара від води, нагрітої внаслідок ядерних реакцій урану, для запуску великих турбін. Без цієї води електростанції більше не охолоджувались, а активні зони реактора могли входити синтез.

Щоденні зміни клімату можуть змінити стан води навколо нас. Ось чому ми можемо захворіти, якщо повітря вологе, оскільки воно занадто завантажене водяною парою.

Вправа

Для того, щоб практикувати різні стани води, виконуйте цю вправу на кубиках льоду та склянках води.

Або склянку води, в якій плаває кубик льоду. Кубик льоду тане.

Чи підвищується рівень води в склянці? він опускається вниз ?

Виправлення

Враховуйте обсяг між дном склянки, стінками склянки та поверхнею води. Початковий обсяг = Vi; кінцевий обсяг = Vf; занурена частина кубика льоду зазнає сили знизу вгору, яка врівноважує вагу кубика льоду, ця сила має за абсолютним значенням вагу кубика льоду - я не малюю вам векторів, p = mg і т.д.….

Спочатку Vi = життя (початковий об'єм рідкої води) + Vmg (об'єм води, маса якого дорівнює масі крижаного куба)

Зрештою, кубика льоду більше немає, але є додаткова маса рідкої води, що надходить від танення крижаного кубика. Відбулося збереження мас: маса крижаного кубика стала масою рідкої води.

Vf = життя + об'єм рідкої води із танення кубика льоду.

Цей об’єм - це маса води, яку ми раніше мали у формі кубика льоду. Ось! але це Vmg !

Отже Vf = Життя + Vmg.

І ми можемо також продемонструвати, взявши проміжний стан, коли кубик льоду не повністю розплавлений, що ця рівність справедлива в усі часи під час плавлення.

(Ну, моїм міркуванням трохи не вистачає векторів і формул; я дозволю вам їх додати).

Невеликі варіації

• Припустимо, кубик льоду знаходиться не у склянці води, а на дні склянки олії ...

У цьому випадку рівень впаде, тому що однакова маса води займе менше місця в рідкій формі, ніж у твердій.

• Припустимо, ми маємо, плаваючи на поверхні склянки води, не кубик льоду, а блок замороженої олії. Він тане. Що відбувається .

Він тане ... олія поширюється на поверхні води, утворюється масляний шар, який надає твердому тілу нижчий "поштовх вгору", ніж той, що пропонується водою, тому тверде тіло трохи опускається в нього ...

Але незалежно від того, що відбувається між ними (плаваюча тверда речовина, що всмоктується у два шари рідини: воду та шар нафти, що утворюється). Зрештою, ми матимемо шар води, об’єм якого збігається з початковою ситуацією, і шар нафти, об’єм якого дорівнює початковій фіксованій масі нафти. Оскільки немає вказівки на щільність олії (ні рідкої, ні твердої), ми навряд чи можемо піти далі.

• Узагальнимо. Історія відбувається в звичайних умовах температури і тиску. Припустимо, що ми маємо в контейнері з паралелепіпедом масу тіла C1, рідини при CNTP. На CNTP осідає твердий блок тіла С2, рідина. Він тане. Що відбувається з рівнем рідини в паралелепіпеді ?

Все буде залежати від співвідношення між ними щільності C1 (рідини), C2 рідини і C2 твердої речовини. Я приймаю за стандарт густину рідини С1 і ...

• • Я називаю d1s часткою (щільність твердого С1 на рідині С1)
  • Я називаю d2s часткою (щільність твердого С2 на рідині С1)
  • Я називаю d2l часткою (щільність рідини С2 над рідиною С1)

(Примітка: у випадку з кубиком льоду у воді ми маємо d2l = dll = 1 і d2s d2s, це навпаки.

Ось один поселений.

2-й випадок: на старті твердий поплив: з’явилася частина. Отже, це d2s

Вам сподобалась стаття ?

Фрілансер та студент наук про життя та Землю, я трохи старша сестра, яка підтримує та допомагає іншим спостерігати та розуміти навколишній світ та його цікаві таємниці !

---