Eis ist eine feste Substanz, die sich in einem Aggregatzustand befindet, der bei Raumtemperatur dazu neigt, eine gasförmige oder flüssige Form anzunehmen. Die Erforschung der Eigenschaften von Eis begann vor Hunderten von Jahren. Vor etwa zweihundert Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass Wasser keine einfache Verbindung ist, sondern ein komplexes chemisches Element, bestehend aus Sauerstoff und Wasserstoff. Nach der Entdeckung sah die Wasserformel aus wie H2O.
Die Struktur des Eises
H2O besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Im Ruhezustand befindet sich Wasserstoff an den Spitzen des Sauerstoffatoms. Sauerstoff- und Wasserstoffionen sollten die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks einnehmen: Sauerstoff befindet sich an der Spitze eines rechten Winkels. Diese Wasserstruktur wird Dipol genannt.
Eis besteht zu 11,2 % aus Wasserstoff und der Rest aus Sauerstoff. Die Eigenschaften von Eis hängen von seiner chemischen Struktur ab. Manchmal enthält es gasförmige oder mechanische Formationen -Verunreinigungen.
Eis kommt in der Natur in Form einiger weniger kristalliner Spezies vor, die ihre Struktur bei Temperaturen von Null und darunter stabil beibeh alten, aber bei Null und darüber zu schmelzen beginnen.
Kristallstruktur
Die Eigenschaften von Eis, Schnee und Dampf sind völlig unterschiedlich und hängen von der Struktur der Kristalle ab. Im Festkörper ist H2O von vier Molekülen umgeben, die sich an den Ecken des Tetraeders befinden. Da die Koordinationszahl niedrig ist, kann das Eis eine durchbrochene Struktur haben. Dies spiegelt sich in den Eigenschaften des Eises und seiner Dichte wider.
Eisformen
Eis ist eine der häufigsten Substanzen in der Natur. Auf der Erde gibt es folgende Varianten davon:
- Fluss;
- See;
- maritim;
- firny;
- glazialschwarz;
- ground.
Es gibt Eis, das direkt durch Sublimation entsteht, d.h. aus dem Dampfzustand. Diese Ansicht nimmt eine Skelettform an (wir nennen sie Schneeflocken) und Aggregate von dendritischem und skelettartigem Wachstum (Reif, Reif).
Eine der häufigsten Formen sind Stalaktiten, also Eiszapfen. Sie wachsen auf der ganzen Welt: auf der Erdoberfläche, in Höhlen. Diese Art von Eis wird durch den Fluss von Wassertropfen bei einem Temperaturunterschied von etwa null Grad im Herbst-Frühling gebildet.
Formationen in Form von Eisstreifen, die an den Rändern von Stauseen, an der Wasser-Luft-Grenze sowie am Rand von Pfützen auftreten, nennt man Eisbänke.
Eis kann sich in porösen Böden in Form von Fasern bildenVene.
Eiseigenschaften
Substanz kann in verschiedenen Zuständen sein. Daraus ergibt sich die Frage: Welche Eigenschaft des Eises zeigt sich in einem bestimmten Zustand?
Wissenschaftler identifizieren physikalische und mechanische Eigenschaften. Jeder von ihnen hat seine eigenen Eigenschaften.
Physikalische Eigenschaften
Zu den physikalischen Eigenschaften von Eis gehören:
-
Dichte. In der Physik wird ein inhomogenes Medium durch die Grenze des Verhältnisses der Masse der Substanz des Mediums selbst zum Volumen, in dem es eingeschlossen ist, dargestellt. Die Dichte von Wasser ist wie bei anderen Stoffen eine Funktion von Temperatur und Druck. Normalerweise wird in Berechnungen eine konstante Wasserdichte von 1000 kg/m verwendet3. Ein genauerer Dichteindikator wird nur dann berücksichtigt, wenn aufgrund der Bedeutung des Ergebnisses der Dichtedifferenz sehr genaue Berechnungen erforderlich sind.
Bei der Berechnung der Eisdichte wird berücksichtigt, welches Wasser wurde zu Eis: Salzwasser hat bekanntlich eine höhere Dichte als destilliertes Wasser.
-
Wassertemperatur. Normalerweise tritt die Wasserkristallisation bei einer Temperatur von null Grad auf. Gefrierprozesse treten sprunghaft unter Wärmefreisetzung auf. Der umgekehrte Prozess (Schmelzen) findet statt, wenn die gleiche Wärmemenge aufgenommen wird, die abgegeben wurde, jedoch ohne Sprünge, sondern allmählich.
In der Natur gibt es Bedingungen, unter denen Wasser unterkühlt wird, aber nicht gefriert. Manche Flüsse bleiben sogar bei -2 Grad flüssig.
- Wärmekapazität. Das ist jeweils die Wärmemenge, die beim Erhitzen des Körpers aufgenommen wirdGrad. Es gibt eine spezifische Wärmekapazität, die durch die Wärmemenge gekennzeichnet ist, die erforderlich ist, um ein Kilogramm destilliertes Wasser um ein Grad zu erwärmen.
- Kompressibilität. Eine weitere physikalische Eigenschaft von Schnee und Eis ist die Kompressibilität, die die Volumenabnahme unter dem Einfluss eines erhöhten Außendrucks beeinflusst. Der Kehrwert heißt Elastizität.
- Eisstärke.
- Die Farbe des Eises. Diese Eigenschaft hängt von der Lichtabsorption und Strahlenstreuung sowie von der Menge an Verunreinigungen im gefrorenen Wasser ab. Fluss- und Seeeis ohne fremde Verunreinigungen ist in hellblauem Licht sichtbar. Meereis kann völlig unterschiedlich sein: blau, grün, blau, weiß, braun, haben einen stählernen Farbton. Manchmal sieht man Glatteis. Diese Farbe erhält es aufgrund der großen Menge an Mineralien und verschiedenen organischen Verunreinigungen.
Mechanische Eigenschaften von Eis
Die mechanischen Eigenschaften von Eis und Wasser werden durch den Widerstand gegen die äußere Umgebung in Bezug auf eine Flächeneinheit bestimmt. Mechanische Eigenschaften hängen von Struktur, Salzgeh alt, Temperatur und Porosität ab.
Eis ist ein elastisches, zähflüssiges, plastisches Gebilde, aber es gibt Bedingungen, unter denen es hart und sehr spröde wird.
Meereis und Süßwasser sind unterschiedlich: Ersteres ist viel plastischer und weniger h altbar.
Bei der Schiffspassage müssen die mechanischen Eigenschaften des Eises berücksichtigt werden. Es ist auch wichtig, wenn Sie Eisstraßen, Kreuzungen und mehr benutzen.
Wasser, Schnee und Eis habenähnliche Eigenschaften, die die Eigenschaften eines Stoffes definieren. Gleichzeitig beeinflussen jedoch viele andere Faktoren diese Messwerte: Umgebungstemperatur, Verunreinigungen im Feststoff sowie die anfängliche Zusammensetzung der Flüssigkeit. Eis ist eine der interessantesten Substanzen auf der Erde.
