Led je čvrsta tvar koja je u stanju agregacije, koja na sobnoj temperaturi ima tendenciju da bude u plinovitom ili tekućem obliku. Svojstva leda počela su se proučavati prije nekoliko stotina godina. Prije dvjestotinjak godina znanstvenici su otkrili da voda nije jednostavan spoj, već složeni kemijski element koji se sastoji od kisika i vodika. Nakon otkrića, formula vode počela je izgledati kao H2O.
Struktura leda
H2O se sastoji od dva atoma vodika i jednog atoma kisika. U mirovanju, vodik se nalazi na vrhovima atoma kisika. Ioni kisika i vodika trebali bi zauzimati vrhove jednakokračnog trokuta: kisik se nalazi na vrhu pravog kuta. Ova struktura vode naziva se dipol.
Led je 11,2% vodika, a ostatak je kisik. Svojstva leda ovise o njegovoj kemijskoj strukturi. Ponekad sadrži plinovite ili mehaničke formacije -nečistoće.
Led se u prirodi nalazi u obliku nekoliko kristalnih vrsta koje stabilno zadržavaju svoju strukturu na temperaturama od nule i ispod, ali na nuli i iznad počinje se topiti.
Kristalna struktura
Svojstva leda, snijega i pare potpuno su različita i ovise o strukturi kristala. U čvrstom stanju H2O je okružen s četiri molekule smještene na uglovima tetraedra. Budući da je koordinacijski broj nizak, led može imati otvorenu strukturu. To se odražava u svojstvima leda i njegovoj gustoći.
Ledeni oblici
Led je jedna od najčešćih supstanci u prirodi. Na Zemlji postoje sljedeće njegove varijante:
- rijeka;
- jezero;
- pomorski;
- firny;
- glacijalno crna;
- zemlja.
Postoji led koji nastaje direktno sublimacijom, tj. iz stanja pare. Ovaj pogled poprima skeletni oblik (zovemo ih snježnim pahuljama) i agregate dendritskog i skeletnog rasta (inje, mraz).
Jedan od najčešćih oblika su stalaktiti, tj. ledenice. Rastu po cijelom svijetu: na površini Zemlje, u špiljama. Ova vrsta leda nastaje protokom vodenih kapi pri temperaturnoj razlici od oko nula stupnjeva u jesensko-proljetnom razdoblju.
Formacije u obliku ledenih traka koje se pojavljuju uz rubove akumulacija, na granici vode i zraka, kao i uz rub lokva, nazivaju se ledene obale.
Led se može formirati u poroznim tlima u obliku vlaknastihvena.
Ice properties
Tvar može biti u različitim stanjima. Na temelju toga postavlja se pitanje: koje se svojstvo leda očituje u određenom stanju?
Znanstvenici identificiraju fizička i mehanička svojstva. Svaki od njih ima svoje karakteristike.
Fizička svojstva
Fizička svojstva leda uključuju:
-
Gustoća. U fizici se nehomogeni medij predstavlja granicom omjera mase tvari samog medija i volumena u kojem je zatvorena. Gustoća vode, kao i drugih tvari, funkcija je temperature i tlaka. Obično se u proračunima koristi konstantna gustoća vode, jednaka 1000 kg/m3. Točniji pokazatelj gustoće uzima se u obzir samo kada je potrebno izvršiti proračune vrlo precizno zbog važnosti rezultata razlike gustoće.
Pri izračunavanju gustoće leda uzima se u obzir koja voda postao led: kao što znate, gustoća slane vode veća je od destilirane vode.
-
Temperatura vode. Obično se kristalizacija vode događa na temperaturi od nula stupnjeva. Procesi smrzavanja se javljaju u skokovima s oslobađanjem topline. Obrnuti proces (otapanje) nastaje kada se apsorbira ista količina topline koja je oslobođena, ali bez skokova, ali postupno.
U prirodi postoje uvjeti pod kojima se voda prehlađuje, ali se ne smrzava. Neke rijeke ostaju tekuće čak i na -2 stupnja.
- Kapacitet topline. To je količina topline koja se apsorbira kada se tijelo zagrije za svakistupanj. Postoji specifični toplinski kapacitet, koji je karakteriziran količinom topline koja je potrebna za zagrijavanje kilograma destilirane vode za jedan stupanj.
- Kompresibilnost. Drugo fizičko svojstvo snijega i leda je stišljivost, koja utječe na smanjenje volumena pod utjecajem povećanog vanjskog tlaka. Recipročna vrijednost se naziva elastičnost.
- Jačina leda.
- Boja leda. Ovo svojstvo ovisi o apsorpciji svjetlosti i raspršenju zraka, kao i o količini nečistoća u smrznutoj vodi. Riječni i jezerski led bez stranih nečistoća vidljiv je u blijedoplavom svjetlu. Morski led može biti potpuno drugačiji: plavi, zeleni, plavi, bijeli, smeđi, imaju čeličnu nijansu. Ponekad možete vidjeti crni led. Ovakvu boju dobiva zbog velike količine minerala i raznih organskih nečistoća.
Mehanička svojstva leda
Mehanička svojstva leda i vode određena su otpornošću na vanjsku okolinu u odnosu na jedinicu površine. Mehanička svojstva ovise o strukturi, salinitetu, temperaturi i poroznosti.
Led je elastična, viskozna, plastična formacija, ali postoje uvjeti pod kojima postaje tvrd i vrlo lomljiv.
Morski led i slatka voda se razlikuju: prva je mnogo plastičnija i manje izdržljiva.
Kada brodovi prolaze, moraju se uzeti u obzir mehanička svojstva leda. Također je važno kada koristite ledene ceste, prijelaze i još mnogo toga.
Imaju vodu, snijeg i ledslična svojstva koja definiraju karakteristike tvari. Ali u isto vrijeme, mnogi drugi čimbenici utječu na ova očitanja: temperatura okoline, nečistoće u krutini, kao i početni sastav tekućine. Led je jedna od najzanimljivijih tvari na Zemlji.
