Что холоднее лед или воздух

5 аномальных фактов о воде

Несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать даже ученым.

Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.

1. Горячая вода замерзает быстрее холодной

Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую — холодную воду, и поместим их в морозильную камеру. Горячая вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то время как холодной воде остывать не надо.

Почему же так происходит?

В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.

К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.

Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.

Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.

2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание

Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.

Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.

Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.

Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.

3. «Стеклянная» вода

Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.

Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед.

Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?

При -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.

4. Квантовые свойства воды

На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.

Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 -18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды вместо H2O, становится H1.5O!

5. Есть ли у воды память?

Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.

Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.

Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.

Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.

Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.

Источник

Интересный факт: чем отличается гололёд от гололедицы?

Осень и весна являются в России пограничными периодами между холодом и теплом. В межсезонье особую опасность представляют различные виды осадков и явления погоды, которые могут привести в травмам или авариям.

В данной статье мы рассмотрим такие понятия, как «гололёд» и «гололедица», а также чем они отличаются друг от друга.

1. Гололёд

Гололёд — это нарастающие отложение льда на поверхностях предметов, ветвях деревьев, проводах, машинах при температуре ниже 0 градусов во время выпадения смешанных фаз # осадков, чаще всего мокрого снега или переохлаждённого дождя.

Часто такое явление наблюдается зимой, во время прохождения тёплого фронта, когда на высоте 500 метров — 1,5 км наблюдаются плюсовые температуры и осадки выпадают в фазе дождя. Возникает своеобразная температурная инверсия, когда внизу холоднее, чем наверху.

Так как холодный воздух тяжелее, то у поверхности земли он задерживается на некоторое время, в то время как на высоте уже распространяется тёплый воздух. Дождь вблизи поверхности земли начинает замерзать, образуя своеобразные шарики, которые при падении на землю или другие предметы разбиваются, вода вытекает и замерзает на холодной поверхности. Образуется # гололёд.

Такое, например, наблюдалось в декабре 2010 года в Москве и # Московской области, когда пострадало множество деревьев, были оборваны провода ЛЭП, а на некоторых направлениях не ходили пригородные и пассажирские # поезда из-за обрывов контактной сети.

2. Гололедица

Гололедица — это слой льда, возникающий только на поверхности земли или на дорогах, который образуется, как правило, после оттепельной погоды зимой, либо осенью или весной во время ночных # заморозков после дневных положительных температур.

Особую опасность гололедица может представлять под слоем снега после небольших осадков в виде снега. Пушистый, свежевыпавший снег слегка прикрывает лёд, маскирую опасные места. Поэтому зимой, после оттепели, либо при температуре 0 +2 градуса следует ходить очень аккуратно.

Также гололедица представляет опасность для сельского хозяйства, так как под коркой льда или обледенелого снега происходит выпревание семян и посевов озимых.

Источник

ЗдоровьеЕсть ли польза от холода: Как он влияет на наше тело

И стоит ли бояться низких температур

Когда температура за окном становится ниже, мы начинаем кутаться в тёплые пледы и объёмные шарфы, предпочитаем оставаться дома почаще и начинаем разыскивать сериалы подлиннее. Но что происходит с нашим телом? Почему организм реагирует на холод так, а не иначе? Разбираемся, есть ли в холодном времени хоть что-то полезное.

текст: Марина Левичева

Обветренность, обморожение, переохлаждение

Если человек долгое время находится на холоде, с ним, конечно, может ничего и не случиться. Но может и случиться, потому что обусловленных низкими температурами состояний достаточно.

Обветренность, например, возникает, когда кожа теряет свои натуральные масла из-за воздействия холодных температур и низкой влажности воздуха. Чаще всего кожа становится красной, сухой и зудящей, а иногда — опухает и нагревается. Отдельно специалисты говорят и о «ветровом ожоге», при котором с кожей происходит всё то же самое, но в солнечную погоду. Поскольку снег и лёд могут отражать до 80 % УФ-лучей, а ветер снижает естественную защиту кожи от ультрафиолета, риски заметно увеличиваются.

А ещё в холоде может произойти обморожение — состояние, при котором замерзают кожа и ткани. Как правило, оно начинается с пальцев рук и ног, ушей и носа, где меньше крови. Хорошая новость в том, что тело обязательно даёт нам предупреждающий сигнал: если кожа покраснела, а вы ощущаете покалывание или онемение в этой области, нужно как можно скорее попасть в тёплое помещение. В противном случае увеличивается риск глубокого обморожения и повреждения тканей и сосудов, при котором без помощи врача обойтись уже не получится.

Длительное воздействие холода может привести и к переохлаждению. Или, как ещё называют это состояние, гипотермии. Гипотермия возникает, когда тело человека теряет тепло быстрее, чем производит, так что температура начинает быстро падать (обычно ниже 35 градусов). Всё это может привести к тому, что органы и системы окажутся в состоянии шока, увеличивая риск сердечного приступа и даже смерти. Есть данные, что в холодное время года смертность от сердечных приступов, инсультов и других сердечно-сосудистых причин увеличивается до 70 %. Основные симптомы переохлаждения: дрожь, заторможенная речь, замедленное дыхание, отсутствие координации и спутанность сознания.

Удивительно, но люди могут испытать переохлаждение при относительно прохладной, но не холодной температуре — от минус 1 до минус 10 градусов. И особенно если они мокрые или, что ещё хуже, погружены в холодную воду, потому что в воде тело теряет тепло в 25 раз быстрее, чем на воздухе.

Почему мы дрожим и шмыгаем носом на морозе

На холоде мы, прежде всего, дрожим. И это не просто так, потому что быстрые мышечные сокращения — один из способов, которым наше тело может генерировать тепло. Здесь на коже могут появиться мурашки — своего рода эволюционное эхо времён, когда мы были покрыты плотным слоем шерсти. Их стимулирует гипоталамус — область в промежуточном мозге, которая запускает «отопительные» реакции тела, чтобы максимально долго держать в тепле жизненно важные органы.

Также мы начинаем шмыгать носом, потому что насморк, как ни странно, тоже может защитить нас от холода. Являясь частью дыхательных путей, нос играет ключевую роль в нагревании, увлажнении и очистке воздуха, которым мы дышим. Так что когда в нём оказывается холодный и сухой воздух, он моментально увеличивает выработку слизи, чтобы создать более подходящие условия.

А ещё холодный воздух может стать причиной одышки и хрипов, раздражая лёгкие. Хотя это, справедливости ради, в первую очередь касается людей с астмой, бронхитом и хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ), а уже потом всех остальных.

Ну и не будем забывать о том, что поздней осенью и зимой даже без обморожения наша кожа находится под угрозой. Так как уровень влажности падает, она становится всё более сухой и шелушащейся, если не обеспечить ей дополнительный уход. Вот почему Американская ассоциация кожи, например, рекомендует почаще пользоваться увлажняющими кремами на открытых участках кожи.

Полезные (а иногда и неочевидные) свойства холода

Для начала — хороший сон. Исследования показывают, что, когда мы засыпаем, температура нашего тела начинает естественным образом падать. Однако люди, страдающие бессонницей, похоже, не могут правильно регулировать температуру тела, что приводит к трудностям с засыпанием.

Эксперимент с «охлаждающими колпачками», которые надевали на голову участникам с бессонницей, позволил говорить о том, что холодные температуры положительно сказываются на качестве сна. С другой стороны, учёные обнаружили, что у людей с апноэ, например, качество сна в прохладной комнате улучшилось, однако симптоматика, наоборот, ухудшилась. И это тоже стоит иметь в виду. Современные рекомендации сходятся на том, что оптимальная температура для спальни составляет 15–19 градусов.

Холод обладает свойством сжигания жира (хотя, как мы помним, для большинства людей это вовсе не должно быть целью). Правда, не всего, а только бурого (зато это справедливо даже для умеренно холодных температур). А ещё сжигание жира стимулирует дрожь от холода: в процессе выделяется гормон ирисин, который, по некоторым данным, за 15 минут дрожания может дать эффект как от часовой тренировки. Хотя к этой информации, если честно, мы бы советовали отнестись с долей здоровой иронии.

Наконец, лечение боли. Лёд и холодные компрессы традиционно использовались при шишках и ушибах. Наука подтверждает, что воздействие холода может быть эффективным для уменьшения боли, но замечает, что его лучше использовать в сочетании с лекарствами и другими методами терапии (и только после консультации с врачом).

А ещё есть криотерапия, лечение контролируемыми холодными температурами, которая используется для уменьшения боли и воспалений при таких состояниях, как ревматизм, мышечные и суставные боли, фибромиалгия. И хотя некоторые исследования показывают, что холод для воспалений не более эффективен, чем другие варианты восстановления, кому-то она и правда помогает.

В-четвёртых, чувство сопричастности. Одно любопытное исследование показало, что в плохую погоду мы склонны делать более длинные телефонные звонки, но меньшему количеству людей. То есть, когда за окном холодно и ненастно, мы стремимся восстановить связь с теми, кто имеет для нас наибольшее значение.

Почему мы чаще болеем именно зимой

Долгое время учёные думали, что причины две: вирусы, которые лучше чувствуют себя в холодной и сухой среде, и повышенная концентрация людей в помещениях. Но не так давно была обнаружена и третья причина — кажется, холод всё-таки снижает иммунитет.

К такому выводу пришли исследователи из Йельского университета, которые обнаружили, что низкие температуры ослабляют первую линию иммунной защиты носа. Эксперимент они начали с модификации штамма риновируса, вызывающего большинство простудных заболеваний. Модификация нужна была для того, чтобы «привить» вирус мышам, которые не очень хорошо реагируют на человеческие вирусы. Затем учёные проверили, насколько хорошо клетки, выстилающие дыхательные пути грызунов, борются с вирусом при различных температурах. И обнаружили, что более низкие температуры дают более медленный иммунный ответ и большую восприимчивость к инфекции.

При нормальной температуре тела клетки мышей выстраивали сложную защиту, посылая предупреждающие сигналы незаражённым клеткам вокруг себя. Последние, в свою очередь, начинали готовить войско из противовирусных белков, которые тут же использовались для уничтожения вируса. Но при температуре 2 градуса и ниже информация соседним клеткам доходила медленнее, а сами они довольно слабо защищались.

О пользе холодного душа и питьевой воды

Действительно, есть данные, что люди, принимающие холодный душ, на 29 % реже пропускают работу или школу по болезни (причём в этом исследовании не было разницы, стоял человек под душем 30, 60 или 90 секунд). Но учёные думают, что это может быть связано с тем, что здоровые люди в принципе более склонны практиковать холодный или контрастный душ.

Что касается холодной воды, то она потенциально может усилить головную боль у людей, склонных к мигреням, но может и увеличить производительность во время занятий спортом. А ещё говорят, что прохладная вода увеличивает (но совсем немного) количество сжигаемых калорий. Впрочем, наш аппетит сам по себе возрастает зимой.

Кое-что о способности привыкнуть к холоду

Из-за различий в том, как выглядит и из чего состоит наше тело, мы по-разному чувствуем холод, даже если одеты одинаково. Люди высокого роста, как правило, мёрзнут сильнее, потому что имеют большую площадь поверхности, которая быстрее теряет тепло. А ещё на потерю тепла влияют жировая ткань (чем её больше, тем теплее) и метаболическая активность (чем она выше, тем — по крайней мере в краткосрочной перспективе — человеку теплее).

Вот хорошие новости: мы, кажется, довольно неплохо умеем приспосабливаться к низким температурам. На это намекает эксперимент 2014 года, в котором группа мужчин должна была до трёх часов в день проводить в ванне, заполненной водой температурой 14 градусов, в течение 20 дней.

В самом начале исследования при погружении они сильно дрожали, их сердцебиение и обмен веществ заметно ускорялись и в целом происходило всё то, что и должно происходить в такой ситуации. Но к концу эксперимента дрожь при погружении почти прекратилась, некоторые показатели (сужение сосудов, температура кожи) стали стабильнее, маркеров холодового стресса в крови стало меньше, а сами участники сообщали об отсутствии дискомфорта.

Но как всё-таки эффективно защититься от холода, если привыкание к нему в ваши планы не входит? Рекомендации просты, как всё гениальное: надевайте шарф, шапку и варежки, когда выходите на мороз, и постарайтесь вернуться в тепло, как только почувствуете, что действительно замёрзли.

Источник