Кристаллы воды. Лёд. Снег

Многое в структуре льда и его свойствах выглядит необычно. В узлах кристаллической решетки льда атомы кислорода выстроены упорядоченно, образуя правильные шестиугольники, а атомы водорода занимают самые разные положения вдоль связей. Поэтому возможны 6 эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно 2 протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды.

Лёд – кристаллическая модификация воды. По последним данным лёд имеет 14 структурных модификаций. Среди них есть и кристаллические (их большинство) и аморфные модификации.

  • Самые редкие и красивые снежинки, фото. Почему они так растут?

    Температура является одним из основных факторов, влияющих на рост снежинки. В очень холодных температурах снежинки растут в форме колонки. Эти колонны, как правило, небольшие кристаллы, длиной менее миллиметра. 

    Если эти столбцы продолжают расти в изменяющихся условиях, то обычно появляются закрытые столбцы, где рост смещается в более привычный пластинчатый рост, который прорастает с обоих концов столбца. Обычно это связано с падением температуры и увеличением относительной влажности.

  • Описание воздействий на воду экстрасенсами

    В статье - ответ на вопрос.

    Согласно представлениям некоторых ученых-исследователей воды, вода способна воспринимать, сохранять и передавать информацию вследствие того, что в структурно-фазовом состоянии водной среды остаётся информация о предшествующих на нее воздействиях в виде изменения расположения структурных элементов воды (кластеров), степень ассоциации которых по некоторым данным может достигать сотни и даже тысячи молекул воды, объединенных между собой водородными связями и межмолекулярными взаимодействиями.

  • Как отличить воду Краснова от обычной?

    Вода Ю.И. Краснова, структурированная вода, С-вода, которая, по мнению ученого, существенно отличается от омагниченной, ионизированной и активированной в электрическом поле. Ее структура изменяется в результате трения слоев жидкости, вращающихся по закрученной спирали под большим давлением и с высокой скоростью. В этом процессе в вихревых потоках воды (вортексах) возникают зоны вакуума, в которых происходит разрушение молекул воды на ионы водорода и генерированием кислорода в жидкой фазе. В процессе схлопывания (взрыв, направленный в центр пузырька) происходит выделение энергии, в виде ударной волны порядка 3.107 атмосфер. Энергия схлопывания поглощается водной средой, что может привести к возникновению различных излучений, в т.ч. электромагнитных, вторично воздействующих на воду.

  • Разработка и внедрение возможностей применения cтруктурированной воды

    Самая лучшая для употребления вода - это родниковая из живых природных источников. Однако доступ к чистой родниковой воде имеет достаточно ограниченный процент населения земли в связи с тем, что основная его масса проживает в городах и других населенных пунктах, использующих водопровод и разветвленную систему канализации. В результате вода, циркулируя по замкнутому циклу и проходя различные стадии очистки, вновь попадает в водопровод. Как вы понимаете, для нее это не проходит бесследно, не смотря на то, что химический состав соответствует всем принятым стандартам и нормам.

    Но вот структура оказывается, разрушена практически полностью. А ведь именно структура воды играет ключевую роль при всасывании ее в наш организм и выполнении возложенных на нее функций по обеспечению жизнедеятельности клеточных структур.

  • Тайны ледяных кристаллов

    Значение льда в поддержании жизни на нашей планете трудно недооценить. Лёд оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных и на разные виды хозяйственной деятельности человека. Покрывая воду, лед из-за своей низкой плотности играет в природе роль плавучего экрана, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводным обитателям. Использование льда в различных целях (снегозадержание, устройство ледяных переправ и изотермических складов, льдозакладка хранилищ и шахт) представляет предмет ряда разделов гидрометеорологических и инженерно-технических наук, таких как ледотехника, снеготехника, инженерное мерзлотоведение, а также деятельности специальных служб ледовой разведки, ледокольного транспорта и снегоуборочной техники. Природный лёд используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, биологических и медицинских препаратов, для чего он специально производится и заготавливается, а талую воду, приготовленную при плавлении льда используют в народной медицине – для повышения обмена веществ и выведения шлаков из организма. Статья знакомит читателя с новыми малоизвестными свойствами и модификациями льда.

  • Диэлектрические свойства воды и льда

    Владислав Федотов:
    Здравствуйте. Я студент первого курса электротехнической специальности и готовлю доклад на тему "Использование воды и льда как диэлектрика" хотелось бы узнать у вас возможно ли это вообще? И если да то хотелось бы узнать ваше мнение.

    Основная электрическая характеристика любой среды - диэлектрическая проницаемость - в случае воды демонстрирует необычные для жидкости особенности. Она очень велика, для статических электрических полей она равна 81, в то время как для большинства других веществ она не превышает значения 10 (для льда – 3,25). Если на любое вещество воздействовать переменным электрическим полем, то диэлектрическая проницаемость перестанет быть постоянной величиной, а зависит от частоты приложенного поля, сильно уменьшаясь для высокочастотных полей. Но диэлектрическая проницаемость воды уменьшается не только в переменных во времени полях, но также и в пространственно переменных полях, т.е. вода является нелокально поляризующейся средой.

    Комментарии: 3
  • Вода и лед – знаем ли мы о них достаточно?

    Пожалуй, на Земле нет более распространенного и в то же время более загадочного вещества, чем вода в жидкой и твердой фазах. Действительно, достаточно вспомнить, что все живое вышло из воды и состоит из нее более чем на 50%, что 71% поверхности Земли покрыт водой и льдом, а значительная часть северных территорий суши представляет собой вечную мерзлоту. Чтобы наглядно представить себе суммарное количество льда на нашей планете, заметим, что в случае их таяния вода в Мировом океане поднимется более чем на 50 м, что приведет к затоплению гигантских территорий суши на всем земном шаре. Во Вселенной, в том числе и в Солнечной системе, обнаружены огромные массы льда. Нет ни одного мало-мальски существенного производства, бытовой деятельности человека, в которой не использовалась бы вода. В последние десятилетия обнаружены большие запасы топлива в виде твердых льдообразных гидратов природных углеводородов.

  • Фото кристаллов воды - выставка

    Приветствую. Очень интересная подборкастатей и фотографий на сайте.

    В последнеевремя я сильно увлекся фотографиями снежиноки кристаллов льда. На днях в Вологдеоткрывается моя фотовыставка на эту тему, также мой снег будет в апрельском нэшнл географик.

    На сегодня у меня в архивебольшое количество снимков достаточновысокого качества. Буду рад если они васзаинтересуют, также интересны контакты слюдьми, занимающимися аналогичными съемками.

    Ссылки в статье.

    Комментарии: 1
  • Ученые заморозили воду при нагреве

    Как известно, точка замерзания воды в обычных условиях находится на отметке в 0º по Цельсию. Однако последние эксперименты в этой области показывают, что вода может оставаться в жидком состоянии при более низких температурах, и даже замерзать при нагреве – в определенных условиях. Главный фактор в проведенных недавно экспериментах – электрический заряд поверхности, на которой расположена вода. Игорь Любомирский (Igor Lubomirsky) из Института Вейцмана в Реховоте (Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel) рассказывает: «Мы очень удивлены результатами. Получается, что при помощи контроля заряда поверхности можно подавлять или побуждать формирование льда».

  • Лёд, который не тает

    Читал, что американские ученые создали лед, который не тает, кто у нас в России занимается этим направлением, а то промышленное холодильное оборудование очень дорогое и энергии потребляет многовато. Ученые, создайте дешевый лёд!!

    Да, действительно. В настоящее время получены 14 различных структурных модификаций льда с различными свойствами. Среди них есть кристаллические (их большинство) и аморфные модификации, но все они отличаются друг от друга взаимным расположением молекул воды и физическими свойствами (темературой плавления, кристаллизации и др.). Правда, все, кроме обычного льда I, кристаллизующего в гексагональной решетке, образуются в условиях, близких к космическим — при очень низких температурах и высоких давлениях, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются системы, отличные от гексагональной. Такие условия на Земле не встречаются. Но их можно моделировать в современных лабораториях. Например, при температуре ниже –110 °С водяные пары выпадают на металлической пластине в виде октаэдров и кубиков размером в несколько нанометров — это так называемый кубический лед. Если температура чуть выше –110 °С, а концентрация пара очень мала, на пластине формируется слой исключительно плотного аморфного льда.

  • Шапки полюсов как запас пресной воды

    Доброго времени суток! Скажите пожалуйста, можно ли рассматривать ледяные шапки полюсов, как практический запас пресной воды планетарного масштаба? Можно ли, говоря простым языком, добывать пресную воду для промышленных и прочих нужд человечества, используя полярные ледники? Лично я считаю, что это заблуждение, когда считают, что ледники играют какую-то важную роль для планеты. Это просто накопление осадков, задерживающихся на полюсах из-за низкой температуры, а не наоборот.

    Здравствуйте,

    В настоящее время ледники, действительно рассматриваются как потенциальные источники пресной воды для различных дефицитных по пресной воде регионов, планеты. Например, льды Антарктиды по подсчетам специалистов составляют примерно 60% пресной воды на нашей планете. Ели средняя температура Земли увеличится на 1,1-6,4 градуса, уровень воды в мировом океане повысится на несколько метров, что грозит глобальными катастрофическими изменениями. Существуют множество проектов транспортирования ледников (айсбергов) в засушливые регионы.

  • Ледяные миры

    Около десяти процентов суши покрыты ледниками — многолетними массами снега, фирна (от нем. Firn — прошлогодний слежавшийся зернистый снег) и льда, обладающими собственным движением.

    Эти огромные реки льда, прорезающие долины и стачивающие горы, продавливающие своим весом континенты, хранят 80% запасов пресной воды нашей планеты.

  • Лёд из холодильника

    Рассудите нас с другом - он пьет чай добавляя в него лед с холодильника (вода сырая водопроводная) и говорит это практически одно и то же, что и кипячение (хлор испаряется и т.д.), я с этим не согласен - разная структура воды, что не очень полезно...

    Ответ:

    Использовать лёд из холодильника в пищевых целях не рекомендуется, поскольку лёд в морозильной камере очень хорошо впитывает посторонние запахи и летучие примеси, в том числе и хладагенты при возможной разгерметизации морозильного оборудования. Поэтому не рекомендуется использовать такой лёд в пищевых целях.

    Комментарии: 1
  • Почему снежинки шестиугольные?

    Поскольку у атома кислорода больше электронов (химики говорят, что атом кислорода более электроотрицательный), чем у атома водорода, электроны двух атомов водорода сдвигаются в сторону более электроотрицательного атома кислорода, приводя к тому, что два положительных заряда атомов водорода компенсируются равным по величине двум атомов водорода отрицательным зарядом атома кислорода. Поэтому электронное облако имеет неоднородную плотность. Около ядер водорода имеется недостаток электронной плотности, а на противоположной стороне молекулы, около ядра кислорода, наблюдается избыток электронной плотности. Это приводит к тому, что молекула воды представляет собой маленький диполь, содержащий положительный и отрицательный заряды на полюсах. Именно такая структура и определяет полярность молекулы воды. Если соединить прямыми линиями эпицентры положительных и отрицательных зарядов получится объемная геометрическая фигура - правильный тетраэдр.

  • Снежинки под микроскопом

    В обычный снегопад мы не задумываемся, что обычная снежинка при изучении ее в микроскоп, может представлять из себя не менее прекрасное зрелище и поражать нас правильностью и сложностью форм. Здесь небольшая подборка фотографий снежинок, которая наверняка убедит вас в том, что так надоевшее за зиму явление выпадения снега состоит из такой вот красоты.

    Кристаллография в настоящее время активно развивается в связи с потребностями электроники и физики твердого тела — в частности, свойства полупроводников, использующихся в наших повседневных электронных приборах, в значительной мере зависят от характеристик используемых в них кристаллов. Очередной шаг в изучении свойств наиболее известных природных кристаллов — снежинок — сделан профессором физики Кеннетом Либбрехтом (Kenneth Libbrecht) из Калифорнийского технологического института. В лаборатории профессора Либбрехта снежинки выращиваются искусственно. 

  • Собственное электромагнитное излучение растущего льда

    Лед и снег, занимая значительную часть поверхности Земли, существенно влияют на ее климат и на нашу жизнь. Ледники, ледяные покровы различных акваторий, вечная мерзлота, содержащие большие массы льда, с течением времени изменяют свое строение и состояние и воздействуют на геофизические процессы. С давних времен лед привлекал внимание исследователей как распространенный природный объект. Достаточно упомянуть, что слово “кристалл” в переводе с греческого языка означает “лед”, понятие “дендрит” (кристалл древовидной формы) впервые появилось для обозначения формы именно ледяного кристалла и т.д. Одной из первых средневековых работ по кристаллизации и симметрии был труд И.Кеплера “О шестиугольных снежинках”, опубликованный в 1611 г. Лед изучали М.Фарадей, лорд Кельвин и многие другие выдающиеся естествоиспытатели. Исследованию свойств природных и искусственных льдов посвящено огромное количество научных работ; например, морскими льдами занимаются океанологи, материковыми - гляциологи и т.д. В 40-е годы из гляциологии выделилась самостоятельная область - физика льда. Она изучает атомно-молекулярную структуру льда, особенности водородных связей, динамику решетки, кинетику фазовых переходов, распространение электромагнитных и акустических волн во льде и ряд других проблем [1].

    Комментарии: 1
  • Свойства льда и мёрзлых пород

    НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ КРИОСФЕРА ЗЕМЛИ

    Как известно, сегрегационные льды формируются в промерзающих тонкодисперсных породах в результате подтягивания свободной воды к фронту промерзания. При этом образуются слоистые и сетчатые криогенные текстуры.

    В практике тепловых расчетов при оценке теплофизических свойств мерзлых пород с криогенной текстурой параметры сегрегационного льда обычно задают исходя из параметров чистого объемного льда.

  • Ледостав. Правила

    Приближается время ледостава, когда с наступлением первых морозов на озерах, прудах и реках образуется тонкий ледяной покров, который не обладает необходимой прочностью, а трещит и проламывается даже под тяжестью ребенка. Продолжительность ледостава на разных водоемах не одинакова. Прочность льда также не одинакова, и не только на разных водоемах, но и в разных местах одного водоема. Это обусловлено многими причинами: глубиной водоема, скоростью течения, наличием грунтовых вод и т.д.

    Следует помнить, что лед всегда таит опасность. В Борисовском районе погибли, провалившись под лед: в 2007 году – 4 человека, в 2008 – 2, в 2009 году – 2 человека. Все трагедии произошли во время зимней рыбалки или при переходе реки по льду.

  • Оптические свойства воды и льда

    Вода прозрачна только для видимых лучей и сильно поглощает инфракрасную радиацию. Поэтому на инфракрасных фотографиях водная поверхность всегда получается черной. При прохождении света через слой морской воды толщиной в 0,5 м поглощаются только инфракрасные лучи, ниже поглощаются последовательно красные, желтые, а затем и сине-зеленые тона. По наблюдениям из батискафа человеческий глаз может обнаружить присутствие солнечного света на глубине до 600—700 м. Эталоном прозрачности воды является Саргассово море. Белый диск в этом море виден на глубине до 66,5 м. Дальность видимости снизу вверх в приповерхностном слое моря составляет около 100 м.

    Однако водой поглощается не весь солнечный свет. Она отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85%. Под лед океана проникает только 2% солнечного света.

  • Классификация снежинок

    Даже невооруженным взглядом рассматривая снежинки, можно заметить, что ни одна из них не повторяет другую. Предполагается, что в одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, каждая из которых уникальна. Не бывает пятиугольный или семиугольных снежинок, все они имеют строго шестиугольную форму (хотя советских художников заставляли рисовать на плакатах пятиконечные снежинки).

    Полные идеальной гармонии конструкции снежных кристаллов уже на протяжении многих лет вызывают интерес людей. Еще в 1635 году французский философ и математик Рене Декарт, писал, что снежинки похожи на розочки, лилии и колесики с шестью зубцами.

    Великий астроном Иоганн Кеплер в своем трактате "Новогодний дар. О шестиугольных снежинках" объяснил форму кристаллов волей Божьей. Японский ученый Накая Укитиро называл снег "письмом с небес, написанным тайными иероглифами". Он первым создал классификацию снежинок. Именем Накая назван единственный в мире музей снежинок, расположенный на острове Хоккайдо. На рисунке справа - классификация Накая.