Аномальные состояния воды: Аномалия поверхностного натяжения

    Известно, что молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при этом на поверхности остается незначительное количество молекул. За счет этого

вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости. Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути. С поверхностным натяжением воды связано ее сильное смачивающее действие (способность «прилипать» к поверхности многих твердых тел). Кроме того, вода является универсальным растворителем. Теплота ее испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку. При всех своих уникальных свойствах вода все же не имеет способностей смачивать другие тела. Она с трудом смачивает металлы, совершенно не смачивает жирные поверхности. Водой не намочишь парафин. Капли воды скатываются с поверхности многих полимерных материалов: тефлона, полиэтилена и других. Спирт же, или, например, керосин очень хорошо смачивают почти любые тела. Это объясняется тем, что силы взаимодействия между молекулами воды так необычайно велики, что вода собирается в капли там, где все остальные жидкости растекаются. Это свойство воды доставляет много неудобств в обыденной жизни и в технике: загрязнённые жиром или маслами руки водой не отмоешь. Из за этого и было изобретено мыло. Химиками было синтезировано много специальных веществ-«смачивателей», которые очень широко применяются в технике, чтобы воду сделать «мокрее».

    Исключительно большим поверхностным натяжением воды объясняется ее ещё одна замечательная особенностью — течь вверх. Это происходит всегда и повсеместно. Поднимаясь вверх в почве, вода смачивает всю толщу земли от уровня фунтовых вод. Поднимаясь вверх по капиллярным сосудам дерева, помогает растению доставлять растворённые питательные вещества на большую высоту — от глубоко скрытых в земле кор-| к'И к листьям й плодам. Вода сама движется вверх по ткани полотенца при вытирании им. В очень тонких трубочках — в капиллярах — вода может подняться на высоту нескольких метров. Молекулы воды на её поверхности испытывают действие сил межмолекулярного притяжения только с одной стороны, а у воды это взаимодействие аномально велико. Поэтому каждая молекула на её поверхности втягивается внутрь жидкости. В результате возникает сила, стягивающая поверхность жидкости. У воды она особенно велика. Эта сила и придаёт мыльному пузырю, падающей капле и любому количеству жидкости в условиях невесомости форму шара. Она поддерживает бегающих по поверхности пруда жучков, лапки которых водой не омачиваются. Она поднимает воду в почве и деревьях, стенки тонких пори отверстий которых наоборот, смачиваются водой великолепно. Вряд ли вообще возможно было бы Земледелие, если бы вода не обладала этой исключительной особенностью.

Аномалия теплоемкости. Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоемкостью. Это ее качество оказывает существенное влияние на климат. Основным терморегулятором климата являются воды океанов и морей: накапливая тепло летом, они отдают его зимой. Отсутствие водоемов на местности обычно приводит к образованию резко континентального климата. Благодаря влиянию океанов на значительной части земного шара обеспечивается перевес осадков на суше над испарением, и организмы растений и животных получают нужное им для жизни количество воды. Тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоёмкостью, имеет большое значение в жизни природы. По этой причине в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или при переходе от зимы к лету также медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре. Вода — лучший теплоноситель. Ничто не может сравниться с ней. Ничто не может лучше работать в паровых турбинах электростанций, в цилиндрах паровых двигателей. Вода — гигантский двигатель и в природе. Нет ни одного вещества, у которого скрытая теплота испарения была бы больше, чем у воды. Каждый грамм водяного пара уносит с собой 537 калорий энергии. На большой высоте, где давление мало, воздух расширяется, его температура сильно понижается, и водяной пар конденсируется, снова превращаясь в воду, её мельчайшие капельки образуют облака.

Энергия Солнца, поднятая с водяным паром наверх, неминуемо должна выделиться обратно, когда он превращается в облака. Эта энергия переходит в тепловую, нагревая воздух. Каждую минуту водяной пар отдаёт атмосфере Земли необычайно огромное количество энергии. Это та энергия, за счёт которой дуют ветры, возникают бури, рождаются ураганы и штормы. Нагретая Солнцем под экватором, вода переносит тепло в Мировом океане гигантскими потоками морских течений в далёкие полярные области, где жизнь возможна только благодаря этой удивительной особенности воды.

Н. Мазнев