Обычная вода (H2O) может существовать в природе в трёх агрегатных состояниях. Логично предположить, что вес равных объёмов этого вещества в жидком и твёрдом виде будет одинаковым.
Давайте разберёмся, справедливо ли это утверждение, что тяжелее — вода или лед.
Что более тяжелое?
Учёные взвесили на точных весах образцы одинаковых объёмов H2O в жидком и твёрдом состояниях. Оказалось, что 250 мл пресной воды весит 249,6 г, а замёрзшей – 229 г, поэтому лед легче воды.
Ответ подтверждается простым опытом. Достаточно поместить в стакан с водой кусочек льда. Последний не погрузится в жидкость, а будет плавать на поверхности.
Наблюдения в природе показывают, что зимой замёрзшая поверхность водоёмов держится сверху, а не опускается на дно.
Почему лед не тонет в воде, подскажет видео:
Почему ледышка легче, чем H2O?
Масса вещества напрямую зависит от его плотности. Чем больше значение этого параметра, тем тяжелее образец. Оказывается, при понижении температуры вода изменяет свой объём и плотность по-разному.
Что весит больше — литр воды или литр льда?
Охлаждаясь до значения 3,86 °С, она сжимается, достигая максимального значения 1000 кг/м3. Но при приближении точки замерзания эта жидкость начинает расширяться. Объём увеличивается до 9%.
Таблица плотности H2O:
| Температура, °С | Плотность, кг/м3 |
| 20 | 998,2 |
| 10 | 999,7 |
| 3,86 | 1000 |
| 0,1 | 999,8 |
| -5 | 917,5 |
| -10 | 918,9 |
Примечание: данные приведены для нормального атмосферного давления.
Замерзание воды в закрытых резервуарах приводит к их разрушению из-за изменения объёма. Именно поэтому нельзя оставлять на зиму снаружи здания неутеплённые трубопроводы заполненными.
Отличия по другим параметрам
Кроме плотности лёд от воды отличается по следующим параметрам:
- Агрегатным состоянием. Вода – это жидкость, которая не сохраняет свою форму, а заполняет объём сосуда или растекается по поверхности. Её замёрзший кусок – это тоже H2O, но в твёрдом состоянии. Он не изменяет свою форму, если температура не поднимается выше нуля.
- Расположением молекул. Молекулы воды двигаются хаотично, хотя сохраняют связи между собой. Благодаря этому жидкость обладает текучестью. При замерзании вещество приобретает кристаллическую структуру в форме тетраэдра. Все молекулы прочно связаны, находятся на равных расстояниях на вершинах этой фигуры.
- Удельной теплоёмкостью. Удельная теплоёмкость воды – 1 ккал/ (кг °С). Но чтобы нагреть 1 кг её в твёрдом состоянии, на 1 градус потребуется затратить всего 0,49 ккал.
Сравнение сухого льда по тяжести с водой
Сухим льдом принято называть двуокись углерода CO2 в твёрдой форме. Это вещество без запаха белого цвета. В обычных условиях оно испаряется, превращаясь в углекислый газ.
Определить, какое вещество тяжелее при одинаковых объёмах можно по плотности. Максимальное её значение для H2O – 1000 кг/м3. Для CO2 в сжатой форме этот параметр равен 1500 кг/м3, значит он тяжелее.
Заключение
Одинаковые объёмы воды в жидком и твёрдом состояниях имеют разный вес. Из-за более низкой плотности H2O в замёрзшем виде легче. Именно поэтому реки и озёра в холодное время имеют застывшее покрытие только сверху.
Вода легко перетекает, занимая всё свободное пространство, а при отрицательной температуре становится неподвижной, сохраняет свою форму.
Источник: o-vode.net
Что тяжелее: 1 литр воды или 1 литр льда
Одно из самых загадочных веществ на планете – вода. А какое из ее агрегатных состояний тяжелее при равных объемах: жидкая вода или лед? В отопительных батареях самая горячая вода вверху. А в ледоход холодный лед плывет по поверхности реки.
Статьи по теме:
- Что тяжелее: 1 литр воды или 1 литр льда
- Почему вода замерзает
- Как определить толщину льда
Соотношение объема и массы воды
Литр – это единица объема для жидких веществ. Литрами допустимо измерять также сыпучие вещества с достаточно мелкой фракцией. Для прочих твердых тел используют понятие кубический метр (дециметр, сантиметр). Определение термина и понятия литра было сформулировано Генеральной конференцией по мерам и весам в 1901 году.
Определение звучит следующим образом: 1 литр – это объем одного килограмма чистой пресной воды при атмосферном давлении 760 мм ртутного столба и температуре +3,98оС. При этой температуре вода достигает наибольшей плотности.
Перейдя температурный порог в +3,98оС, плотность воды снова начинает уменьшаться, и при +8оС опять достигает тех же значений, что и при нуле.
Пар, вода и лед – это состояния одного и того же вещества, молекула которого содержит два атома водорода и один атом кислорода. Разница между водой в жидком состоянии и твердом заключается в особенностях межмолекулярных построений. В жидкой субстанции вода имеет большую плотность, чем в твердом.
Что тяжелее?
Если в какой-либо сосуд налить, к примеру, 1 кг воды, она будет иметь объем, равный одному литру. Если вы подвергните эту воду заморозке, то при той же массе в 1 кг, вода, замерзая, будет стремиться занять больше места в сосуде. Закрытый сосуд, ограниченный емкостью 1 кв. дм (1 литр), лед разорвет. Получается, что при одинаковой массе жидкой и замороженной воды, лед будет иметь больший объем, что нарушит первоначальное условие.
Если поставить на заморозку литровую пластиковую бутылку с 1 000 мл воды (1 литр), то в процессе отвердения из нее выльется примерно 80 мл воды. А чтобы получить 1 литр льда, достаточно заморозить 920 мл воды.
Если же изначально исходить из равенства объемов, и замороженную воду – кусок льда – ограничить размерами куба со стороной, равной 1 дм (1 л), то его масса станет меньше первоначального килограмма. Как может быть иначе, если вы обрежете и удалите часть льда, подгоняя кубик под заданный объем. Поэтому вода в объеме литра тяжелее льда в том же объеме.
Заморозить и восстановить
Сегодня все труднее встретить чистую природную воду. Особенно в условиях города, где она, прежде чем попасть в квартиру, фильтруется, хлорируется, подвергается другим видам физической и химической обработки. Чистая вода становится дефицитом, стоимость добываемой воды из артезианских скважин растет.
Однако вода, оказывается, восстанавливает свою изначальную структуру и энергетику после заморозки – она очищается. Поэтому: пейте талую воду! Не зря на нее так хорошо реагируют весной все растения и с удовольствием пьют животные.
Совет полезен?
Статьи по теме:
- Почему лед легче воды
- Сколько весит литр воды?
- Как перевести килограммы в миллилитры
Добавить комментарий к статье
Похожие советы
- Сколько агрегатных состояний существует
- Что такое агрегатное состояние вещества
- Почему вода не замерзает под толстым слоем льда?
- Как определить плотность воды
- Удельная теплота плавления разных веществ
- Как превратить воду в лёд
- Как литры перевести в дециметры
- Что такое тяжелая и легкая вода
- Как пить замороженную воду
- Как сделать талую воду
- Как определить массу воды
- Как найти массу жидкости
- Как замораживать воду
- Как найти плотность воды
- Самые высокие, толстые, легкие и тяжелые деревья
- Как перевести объём в массу
- Как найти плотность жидкости
- Как научиться переводить литры в дециметры
- Как перевести литры в миллилитры
- Почему вода жидкая
- Как замораживать воду для питья
- Как килограммы перевести в литры
- Талая вода
- Как перевести из кг в литры
Источник: www.kakprosto.ru
Что легче лед или вода?
Многие задаются вопросом о том, что именно легче в окружающей среде: вода или лед? Ведь лед – это замороженная вода, а если посмотреть с другой точки зрения, то жидкость – это растаявшие массы льда. Все в нашем мире можно перевернуть с ног на голову и представить в таком виде, что любой процесс идет в обе стороны. Но, продолжая разговор о тяжести и, следовательно, плотности, нельзя не отметить, что лед во многом обязан своему маленькому весу обыкновенному воздуху.
Секреты льда
Тут и догадываться не надо: причина кроется в небольших полостях, которые возникают при замерзании воды. Эти полости заполняются обычным воздухом и это придает льду меньший вес. Очень полезное явление, но не только по этой причине ледяные пласты легче.
Не так давно мы рассказывали о том, что наибольшая плотность воды в нормальных условиях достигается при температуре в 4 градуса Цельсия. Это значит, что нулевая температура воды дает меньшую плотность, то есть, больший объем. Именно по этой причине (поскольку лед не может возникнуть при температуре, больше 0), куски льда плавают.
Все интересное просто
Как можно подробнее рассказать об этом интересном явлении? Итак, представим себе процесс, который протекает в воде. Этот процесс называется конвекцией: обмен энергией посредством струек. Течения и струйки есть даже в стоячей воде, от них никуда нельзя деться и даже современные ученые до сих пор не смогли выяснить, что же именно кроется за природой движения воды.
Поэтому обмен энергий протекает постоянно. Если идет обмен энергией, то меняется и температура. Добавив к этому изменение плотности, получим, что вода, которая обладает большей плотностью, опускается на дно. Но она не может замерзнуть, ведь она слишком теплая для этого.
Таким образом, на освободившееся место выдвигается вода менее плотная, то есть, уже перешедшая точку в +4 градуса и приближающаяся к нулю. Эта вода имеет все шансы замерзнуть. Итак, основные характеристики, показывающие и доказывающие, что вода более плотная и тяжелая, а лед легче.
Прежде всего, это наличие пузырьков воздуха или какого-либо газа (ведь вмерзнуть может как воздух, так и отдельно взятый газ). Во-вторых, низкая плотность и, как следствие, больший объем. Все вместе это дает лишь чуть меньшую плотность.
И если массы льда легче того же объема воды, то совершенно ненамного. Представьте себе разницу лишь в десять процентов. В куске льда может быть огромное количество полостей, но при этом общий их объем будет очень мал. Можно представить себе, что если айсберг плывет по воде, то под кромкой воды скрыто 90% общей массы айсберга.
Невероятные объемы и веса, которые порой кажутся просто фантастическими. И все же эти объекты плавают.
Когда в воде есть соль
Все это касается пресной воды. Что же сказать о соленой? Она замерзает при более низкой температуре. Обычно указывают что-то от -3,2 до -3,5 градусов. Получается, что в этом случае, когда плотность воды из-за соли становится больше, а при замерзании ледяные массы частично отторгают соль едва ли не на молекулярном уровне, то разница в плотностях становится куда более весомой.
И составляет она уже не десять процентов, а доходит почти до двадцати. То есть, если взять тот же айсберг, то над водой будет находиться 20% его массы, а под водой – 80.
Поскольку очень многое зависит от состава воды, то не всегда можно быстро и объективно сказать, насколько легче объем льда. Но даже без тщательного исследования можно смело сказать, что влага всегда тяжелее, иначе бы сегодня в Арктике нередко попадались подводные айсберги.
Источник: voday.ru