Что это как лед по полу

Лёд: классификация, температура, свойства, применение

Лёд – это вода в твердом агрегатном состоянии. Мы часто встречаем его в повседневной жизни: в холодное время лёд сковывает реки и лужи, появляется в виде ледяных узоров на окнах, сосульках на крышах. Мы можем приготовить его в любое время в холодильнике.

Лёд выполняет важную роль на Земле: участвует в круговороте воды в природе, снабжает нашу планету огромным объёмом пресной воды и сдерживает глобальный уровень воды в мировом океане.

Не только вода подвергается замораживанию. Поэтому название «лёд» получили и другие вещества. Например, существует сухой, аммиачный, метановой.

В данной статье мы подробно остановимся на природном кристаллический льде, который получается при замерзании воды. Рассмотрим: уникальные свойства, температуру, плотность, формулу и разновидности льда, которые создаются в лабораторных условиях при разном давлении и температуре.

Что такое лёд

Лёд – (вода в твердом агрегатном состоянии), твердое тело, образующееся из воды при понижении ее температуры до нуля и ниже. Образование происходит в результате кристаллизации – изменения состояния молекулярной решетки. Химическая формула — H2O. Рассмотрим строение молекулы на изображении № 1.

Кристаллическая структура напоминает структуру алмаза. Каждая молекула Н2О связана с тремя молекулами в своём слое и с одной молекулой соседнего слоя.

Лёд в природе

Изучением природных льдов во всех разновидностях на поверхности Земли, атмосфере, гидросфере, литосфере занимается наука – Гляциология.

Рассмотрим подробнее основные виды льда:

Атмосферный

Образуется в атмосфере и на земной поверхности. Выпадает на Землю в виде осадков: снега, инея, града. Также может образовать ледяные облака и туман.

Ледниковый (глетчерный)

Образуется в результате накопления и его последующего преобразования в ледяную массу. Ледники занимают 11 процентов суши. Наибольшая часть ледников расположены в Антарктиде. Самый известный шельфовый ледник Его площадь превышает 500 тыс. км2, а толщина льда достигает 700 м.

Подземный

Находится в верхней части земной коры. Основная масса находится в Северном полушарии. По подсчетам ученых запасы достигают от 0,3 до 0,5 млн км3

Морской

Образуется в море, океане при замерзании воды. Различают следующие виды:

• Припай – прикрепленный к берегу или отмели ледяной покров. Его площадь может достигать от несколько метров до тысячи километров.
• Паковый (многолетний) – морской, толщиной не менее 3 метров.
• Плавучий (дрейфующий) – это айсберги, обломки льдин.

По форме айсберги бывают столообразные и пирамидальные. Часто достигают гигантских размеров. Площадь гигантов уменьшается прогрессивно по мере их продвижения в более низкие широты.

Космический

Ледяной покров можно встретить в солнечной системе: на планетах, спутниках, кометах.

Температура

На Земле практически весь лёд относится к одному виду, названному «обычный кристаллический» или по-научному — лёд Ih.

Кристаллический лёд (Ih) образуется при t от 0 °C и ниже, соленая вода замерзает при t 1,9 °C. При нагревании тает и снова превращается в воду.

Существуют другие виды льда, созданные в экспериментальных условиях. Для них соответствует своя температура и давление. Рассмотрим изображении № 3.

Плотность

Уникальные свойства молекулы воды позволяют ей трансформироваться в разные агрегатные состояния: жидкое, твердое, газообразное. Молекула льда, как и жидкой воды, имеет один и тот же состав.

Одна молекула состоит из трех атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.

Плотность льда (р-0,917 г/см3), жидкой воды (р-0,9982 г/см3)

Рассмотрим различия в строении молекулы на изображении № 4.

В кристалле льда между молекулами воды остаются пустоты. Объем пустот чуть больше, чем размер отдельной молекулы воды. Поэтому он имеет наименьшую плотность.

Таким образом, образующийся зимой ледяной покров не тонет, а плавает на поверхности воды, так как его плотность меньше плотности жидкой воды.

Иначе все водоемы зимой наполнились бы льдом, и в них не могли бы существовать живые организмы. Большинство других веществ увеличивают свою плотность при замерзании.

Физические свойства льда

1. Самое известное свойство – способность таять или расплавляться.
2. Бесцветность и прозрачность. В больших скоплениях пропускает свет и приобретает синеватый оттенок.
3. Твердость (сохраняет форму).
4. Плавучесть (плотность меньше чем воды).
5. Непрочность (хрупкость).
6. Спайность (раскалывается по кристаллографическим направлениям).
7. Необычное свойство – большинство растворенных в воде примесей не передается льду, когда он начинает расти; они вымораживаются.

Виды и фазы

В настоящее время науке известны следующие разновидности и фазы. Подробная информация предоставлена на изображении № 3.

Получение

В современном мире получение льда – процесс доступный. Достаточно взять любую емкость, наполненную водой, поставить на время в морозилку и получить твердое состояние воды.

Ледяной покров появляется при замерзании воды, при температуре от 0°C и ниже. Замерзание начинается с верхнего слоя. В ней образуются микроскопические ледяные иголочки, которые затем смерзаются между собой.

Применение

Лед имеет широкий спектр применения в разных сферах жизнедеятельности:

• для очистки питьевой воды;
• для хранения и охлаждения пищевых продуктов, напитков, медицинских препаратов;
• для изготовления ледяной гидросмеси;
• используют, как материал для строительства жилища;
• для некоторых видов спорта используются катки с искусственным охлаждением;
• помогает изучить прошлое нашей планеты и явлений космоса;
• аморфный вид используют в некоторых научных экспериментах, особенно электронной криомикроскопии.

7 интересных фактов

1. Лед снабжает планету пресной водой и сдерживает глобальный уровень воды в мировом океане
2. Обладает меньшей плотностью, чем вода. Благодаря этому морские жители продолжают свою жизнедеятельность. Большинство других веществ увеличивают свою плотность при замораживании.
3. Способен к самоочищению. Замёрзлая, вода вытесняет примеси которые были в ней растворены.
4. Более 2/3 запасов пресной воды на Земле хранится в ледниках.
5. Существует не только на Земле. Встречается в солнечной системе, на кометах, других планетах.
6. В Антарктиде сосредоточено 90% от всех льдов суши.
7. Общая площадь вечной мерзлоты на Земле — 35 млн км². Грунтовые воды находятся в виде льда, глубина иногда превышает 1000 метров.

Подведём итоги

Лед – одно из уникальных явлений природы на Земле. Он всегда приковывал к себе пристальное внимание. Ученые постоянно проводят исследования в данной области, открывая новые фазы и виды.

Вода на Земле существует в трех агрегатных состояниях: жидком — это ее преимущественное состояние, твердое (лед), газообразное (водяной пар). Благодаря этому происходит круговорот воды в природе и жизнь на Земле.

Источник

Технологии ледяных иглу: — 40° на улице и + 20° внутри

Глядя на маленькие домики, созданные из кубов льда или снега, большинство из нас задается вопросом: «Как можно жить в таком странном доме в суровых условиях?» Но северные народы знают, что нет ничего надежней ледяных иглу, и если правильно их построить, то при температуре — 40° на улице, внутри помещения будет + 20°! О том, что нужно сделать, чтобы жить в комфортных условиях в экстремальной климатической зоне наш дальнейший рассказ.

Иглу – традиционное зимнее жилище эскимосов. | Фото: ru.depositphotos.com/ politeka.net.

Глядя на небольшие полусферы, созданные из снега или льда, обычному человеку, проживающему в умеренном или субтропическом поясах, сложно даже представить, как в таких условиях можно существовать человеку. Но не все так непостижимо, как кажется на первый взгляд, достаточно разобраться в технологии строительства и знать некоторые законы физики, и сразу станет ясно, почему иглу считается самым надежным зимним жильем у всех северных народов.

В последнее время иглу-отели стали очень популярны. | Фото: funon.cc.

Справка от редакции Novate.Ru: Иглу – это куполообразное строение, созданное из ледяных блоков, уплотненного снега или вырезанного из подходящего по плотности и размеру сугроба. Подобное сооружение является традиционным местом для проживания коренных народов, проживающих на территории полярного побережья Северной Америки от Гренландии до Нунавута и на северо-восточной части Чукотки. Эти люди относятся к арктической расе, более привычное название народности – эскимосы.

Чем меньше иглу, тем теплее и комфортней будет внутри. | Фото: vesti.ru.

Издревле люди знают, что чем меньше помещение, тем внутри будет теплее. Именно эти знания по полной используют эскимосы при создании ледяных или снежных домов, поэтому огромных куполов никто не делает. Самыми оптимальными размерами при строительстве иглу для проживания одного человека считаются полусферы диаметром 2,7 м. А вот для семьи из 3 человек будет достаточно диаметра постройки 3,4 м. Как правило, высота любого из этих строений не превышает 2 м.

Самый быстрый способ обзавестись жильем – сделать иглу в большом сугробе снега. | Фото: nepropadu.ru/ drive2.ru.

Учитывая, что квадраты нужной формы резать из льда очень сложно, чаще всего используют уплотненный ветрами или хорошо слежавшийся снег, который по окончанию строительства поливают снаружи водой, чтобы укрепить и максимально «утеплить» сооружение. Но самым простым способом строительства жилья считается тот, когда в глубоком сугробе выбирается лишний снег, уплотняются стены и укрепляется выход. Причем входное отверстие (традиционным входом его назвать никак нельзя!), всегда делается ниже уровня пола.

Такое странное расположение объясняются физическими законами, которые помогают поддерживать в снежном доме комфортную температуру и обеспечивать правильную вентиляцию воздуха. В том случае, когда сугроб не имеет достаточной глубины, пробивают стену в самой нижней точке и, отдельно, с помощью снежных кирпичей, делается своеобразный рукав-коридор, через который можно . заползти в свой дом.

Вход в иглу всегда будет ниже уровня пола. | Фото: экспо-столичный.рф.

Примечание: Расположение входной «двери» в виде дыры нужного диаметра ниже уровня пола обязательно при создании иглу из любого «строительного» материала, поэтому внутрь можно попасть только ползком.

Обычный человек не сможет построить иглу самостоятельно, этому мастерству эскимосы учатся всю жизнь. | Фото: dead-v-life.ru/ bolshoyvopros.ru.

Сборка эскимосского дома из «кирпичей», созданных из снега и льда, более сложный и трудоемкий процесс. Благодаря канадскому полярному исследователю, этнографу и писателю Вильялмуру Стефанссону, первому не эскимосу, построившему собственными руками иглу в 1914 г., теперь и мы сможем узнать все секреты надежности зимнего убежища эскимосов.

Чтобы в иглу было тепло, нужно знать все технологические тонкости создания. | Фото: turpohod.org/ pikabu.ru.

Как оказалось, своей прочностью традиционное жилище северных народов обязано уникальной форме блоков, из которых его создают. Именно такая тонкость позволяет складывать хижину по спирали (в виде улитки) с постепенным сужением к верху. Также стоит обратить внимание на способ установки ледяных/снежных блоков. При укладке каждого «кирпича» следует знать, что он должен плотно соприкасаться с предыдущим рядом в трех точках одновременно и с одинаковым упором. В верхней части конструкции, когда завершение кладки близится к концу, в обязательном порядке оставляется небольшой зазор, выступающий в роли дымохода. Для дополнительного укрепления округлых стен конструкции и устойчивости хижины готовое сооружение поливают снаружи водой также, как и в вышеописанном способе создания иглу.

Освещаются эскимосские дома с помощью жира и фитиля. | Фото: vamvigvam.ru.

Некоторые поселения в своих жилищах делают окна, чтобы обеспечить большее поступление солнечных лучей. Естественно, традиционное остекление здесь не является возможным, поэтому в качестве «окон» используются ледяные блоки нужной формы или разделанные и очищенные желудки тюленей. Если этого не делать, то основным источником света становится сам снег или полупрозрачность льда, а также дымоход и отверстие входа в иглу. В период наступления полярной зимы для освещения используется сальная свеча из мха и оленьего жира или устанавливается небольшая плошка с рыбьим/тюленьим жиром и фитилем.

Важно! Если иглу было построено правильно, то внутри ледяного/снежного сооружения сохраняется вполне комфортная температура и без «отопления». Она держится в пределах + 16-20 градусов даже при условии, что на улице столбик термометра опускается ниже минус 40° по Цельсию.

Традиционный интерьер эскимосского иглу. | Фото: travelask.ru.

Нехитрое оформление интерьеров эскимосского жилья одинаково во всех арктических регионах планеты. Чтобы создать хоть какой-то уют, на полу иглу всегда есть шкуры, иногда их вешают и на стены. Чтобы обеспечить более высокую температуру при наступлении суровых морозов жители ледяных домов начинают отапливать свой дом с помощью все того же жира, только плошка и фитиль уже будут по больше. Над этим огнем также готовят еду и горячую напитки.

Подобные «нагревательные приборы» помогают не только поддерживать комфортную температуру в этом энергоэффективном жилье, они способствуют дополнительному укреплении конструкции только изнутри сооружения. За счет того, что нагревается оболочка стен и сводчатый потолок, снег начинает немного подтаивать, хотя конденсат и вода не будут капать на пол, потому что верхние слои ее впитают как губка. На верхнем же уровне, вода в считанные минуты замерзает. Благодаря такому свойству лишняя влага испаряется, образовывая дополнительную защиту от ветра и холода, при этом внутри иглу всегда будет сухо и уютно.

Защитой от поползновений белых медведей служит всего лишь кусок льда. | Фото: gazeta.ru.

И еще один важный вопрос, связанный с безопасностью жилья, чтобы в ночное время сохранить больше тепла и предупредить появления нежданных гостей в лице белого медведя, вход внутри иглу перекрывают большим куском льда. Неизвестно, делают ли они такой заслон в тех случаях, когда все дома поселения сообщаются между собой дополнительными подснежными туннелями, но что подобные тропы существуют – это подтвержденный акт.

Ледяные сооружения ценятся не только эскимосами, на большей части России с давних времен очень популярны были ледяные подвалы. Строились они особенном образом и до сих пор, ]]> эти крыши без домов удивляют современных жителей мегаполисов, ]]> а вот в дальних деревнях, люди не мыслят свое существование без них.

Материалы по теме

А вот ещё:

Какое будущее представляли советские футурологи

Межпланетные полёты, управление погодой – всё это уже сегодня должно было стать совершенно обычным делом. Но реализовалась лишь часть прогнозов.

С тех пор как человек изобрёл идею рая, он не переставал мечтать. В Новое время появилась смелость мечтать о преобразовании земного мира на внерелигиозной, рациональной основе. Начиная с Томаса Мора и Томмазо Кампанеллы, продолжая Марксом, утопическими социалистами и т. д., мыслители заполонили мир проектами его лучшего устройства (как правило, надеясь на их хотя бы частичную реализацию в будущем).

На рубеже 19−20 вв. наука привнесла в проектирование будущего аналитический метод. Так по соседству с утопиями появилась футурология — дисциплина далеко не всегда утопическая.

Бум футурологии пришёлся на 1960−70-е гг. В СССР это «буржуазное» направление мысли называли «научной прогностикой», но суть от этого не менялась: публицисты и учёные пытались представить будущее. Как и утописты, они мечтали, но вместе с тем учитывали и наблюдаемые тенденции технического и социального развития. Так как с прогнозами социально-политического будущего в Советском Союзе всё было в целом ясно (конечно, настанет коммунизм, и скорее всего, уже в 1980 году!), то в основном советские футурологи размышляли о перспективах научно-технического прогресса.

«Путь к луне открыт». 1961, Н. Колчитский. Источник: medium.com

По данным историка и футуролога И. В. Бестужева-Лада, в 1966—1990 гг. в СССР только научных монографий по прогнозированию было опубликовано более 500. Большая их часть сфокусирована на теме технического прогресса.

Земля в иллюминаторе: космические мечтания

Прорывы в космической программе СССР дали основание советской футурологии для создания технооптимистичной, радостной картины будущего. С 1960-х гг. именно космонавты — люди будущего — стали новыми супергероями советского публичного пространства. О межпланетных полётах, колониях на Луне и других планетах грезили все, и космическая тематика не сходила со страниц журналов «Юный техник» и «Техника молодежи» (самых футурологических в советской печати).

«Техника молодежи». Источник: polismi.ru

«Техника молодежи», обложка № 4, 1950 г. Источник: archivsf.narod.ru

Вслед за учёными и политиками, а в чём-то и опережая самые смелые их мечты, образ будущего конструировали люди искусства. Многие знают изобретённый в 1961 году братьями Стругацкими фантастический Мир Полудня: в 22-м веке коммунизм победил и решены самые острые проблемы человечества — дефицит ресурсов, необходимость тяжкого труда, груз товарно-денежных отношений. 10 млрд землян (все — коммунисты) пользуются изобилием, а сами «душевно и физически» красивы. Роботы выполняют самые разнообразные работы.

Детей воспитывают компетентные педагоги, в обществе высокой нравственности нет агрессии. Формирующийся по меритократическому принципу Мировой Совет управляет Землёй. Разумеется, человек населяет разные планеты и установил контакт с инопланетянами.

Братья Стругацкие. Источник: bhub.com.ua

Не менее прекрасен и мир научно-фантастического романа И. Ефремова «Туманность Андромеды» (1957). Писатель описывает более отдалённое будущее — 30-е вв. н. э. И у него отсутствуют частная собственность, рынок, чиновники; эволюционировавший в лучшую сторону сверхчеловек наконец-то живёт в коммунистическом мире, и звездолёты бороздят просторы Вселенной.

Издание 1991 г. Источник: ozon.ru

Фантастика в кино спешила за литературой. Яркие примеры — фильм Ричарда Викторова «Через тернии к звездам» (1981 г.). В 23-м в. космические путешественники сталкиваются с гуманоидами, клонами и их суперспособностями.

В том же 1981 г. на экраны вышел нарисованный по повести Кира Булычева «Путешествия Алисы» (1971) мультфильм «Тайна третьей планеты», в котором люди 2181 года знакомы и с межпланетными полётами, и с роботами и бластерами, и с инопланетными обитателями. Например, с планеты Блук. Даже если вы не смотрели мультфильм, то уж о происходящей оттуда легендарной и сообразительной «птице Говорун» наверняка слышали!

Постер «Через тернии к звездам». Источник: Wikimedia Commons

«Тайна третьей планеты». Источник: maximonline.ru

К сожалению футурологов, прогресс в космической отрасли пошёл гораздо медленнее, чем ожидалось. Наука не изобрела ни «фотонных ракет», о которых мечтали авторы диафильма «В 2017 году» (1960), ни способных достичь Альфа Центавру звездолётов, ни эффективных способов управления климатом, ни новых мощных и тем более «вечных» источников энергии. О контакте с существами за пределами нашей планеты и говорить не стоит — кажется, другим разумным обитателям галактики мы мало интересны.

Авторы «В 2017 году» (В. Струкова и В. Шевченко) полагали, что в наши дни будет улучшен климат, созданы подземные города и междугороднее метро, атомные поезда будут курсировать через Берингов пролив, а «очень точно направленные» атомные взрывы пророют каналы и срежут ненужные холмы» (а говорят, мечтать не вредно!).

Из диафильма «В 2017 году». Источник: diafilmy.su

«Города Солнца»: продовольственная и жилищная утопия

Не намного, но всё же менее фантастическими, чем космические, оказались прогнозы о переменах в жизни на самой Земле. Будущий человек, полагали советские футурологи, будет жить в городах, но не таких, как ныне.

Созданные ими модели города будущего в основном концентрируются на способах решения проблем, ставших актуальными во второй половине 20-го века: перенаселение, наносимый человеком ущерб биосфере, а также продовольственные, жилищные и вообще бытовые трудности. Помимо этого, в коммунистическом будущем надеялись увеличить продолжительность жизни и повысить уровень потребления.

Все надежды возлагались на технический прогресс. В картинах будущего (от детских диафильмов до проектов серьёзных учёных) присутствуют обучающие машины, небоскрёбы, движущиеся тротуары, искусственный климат под куполами, мегаполисы, города-деревья (в подземных «корнях» которых сосредоточено производство), города на рукотворных островах и подводные колонии, роботы и прочие достижения.

«Техника молодежи». Источник: topwar.ru

Кое-что из прогнозов 1960−70-х гг. о земной технике реализовалось к нашему времени, и даже более впечатляющим образом, чем в мечтах тех лет. Сегодня есть и многофункциональные компьютеры, и домашние посудомоечные машины, и кулинарные гаджеты, и сотовая связь, и возможность беседы по веб-камере («телевидеофоны»), а также мощные электрокары, поезда на магнитной подушке и другие изобретения. К тому же, как и ожидалось, автоматизация в сельском хозяйстве и промышленности продолжает вытеснять ручной труд, так что, судя по всему, у неолуддизма большие перспективы.

Телевидеофон, диафильм «В 2017 году», 1960. Источник: diafilmy.su

А вот с перенаселением и защитой окружающей среды человечество пока справляется в лучшем случае «на троечку». Правда, проблемы эти настолько непростые, что и маститые советские футурологи изобретали радикальные проекты для их решения. Так, лауреат Сталинской премии и выдающийся ракетчик, коллега С. П. Королева Михаил Павлович Дрязгов предлагал в 1980-е строить города-пирамиды по несколько км в высоту и с основанием в десятки км.

Такие многоуровневые города будут отнимать у природы меньше территории. Внутри пирамиды, — предлагал Дрязгов, — можно расположить промышленность, а сверху жилища (в сотни и тысячи этажей, поднимающихся вверх уступами). Все жители смогут наблюдать красоту природы с балконов, а на крышах нижестоящих строений устроить сады. Старые города, по замыслу учёного, можно спрятать внутри новых, под искусственным небом. Всё это позволит природе восстановиться, а людям меньше потреблять ресурсов. И каждый получит пространство для отдыха и развития.

«Техника молодежи», 1960. Источник: back-in-ussr.com

Ещё один многоуровневый проект. Источник: yandex.kz

Самой актуальной частью проекта Дрязгова до сих пор кажутся идеи решения квартирного вопроса. Каждой семье — по большой квартире. Город-пирамида это обеспечит за счёт экономии строительных материалов. Всем членам семьи — по небольшой личной комнате (метров 20−25), плюс в каждом доме общие комнаты-гостиные (30−40 м), столовая и кухня (30−40 м), 2−3 санузла, банька и сугроб снега в комнате-холодильнике (6 м).

Понадобятся также библиотека-студия, мастерская, зоокомната и другие помещения. Всего стандартная квартира составит до 20 комнат на 650−800 м. На первый взгляд, много, но ведь это включая сад-балкон! В общем, советский футуролог, привыкший к риторике о значении общественной роли человека, считал очень важным в будущем обеспечить и индивидуальные потребности.

Многие мечты советского времени не потеряли свою привлекательность. И, к счастью, прошло ещё совсем немного лет, так что можно уверенно предсказать: лучшие прогнозы футурологов СССР ещё сбудутся.

Источник