то от чего тает лёд
Почему тает лед?
Иногда так хочется, чтоб зима не заканчивалась, на улице постоянно был снег и лед, на котором так интересно кататься, но приходит весна и на улице пропадает все зимнее одеяние и многие дети остаются в недоумении, куда ушла зима и почему тает лед?
Многие взрослые готовы сегодня Вам ответить на этот вопрос достаточно легко, но не всегда можно понять, почему в природе происходит то или иное явление.
Лед – это вода, которая приобрела твердое состояние под действием холодной температуры. Кроме того что вода может замерзать, она может осуществлять и обратное действие, то есть таять. Этот процесс происходит по-разному в зависимости от температуры воздуха и внешних условий. Нужно помнить, что лед это не твердое тело в принципе, поэтому это его не обычное состояние. Для того чтоб вода растаяла, необходимо положить лед в теплое место. С приходом весны на улице постепенно повышается температура воздуха и со временем весь лед и снег превращается в ручьи и лужи, то есть воду. Таянье происходит уже при отметке +1 и выше, поэтому если на термометре Вы видите положительное значение, а на улице в это время снег или гололед, можно ожидать того, что к концу дня лед начнет таять и превращаться в воду.
Для того чтоб доказать эффект существования процесса таянья попробуйте взять лед в руку. Известно, что температура тела человека в обычном состоянии задерживается на отметке +36оС, поэтому лед в руках непременно начнет таять в тот же момент, как только Вы положите кусочек льда в ладошку, при этом в руке появится вода, это будет доказательством того, что лед – это не просто тело, а вода, которая замерзла. Вода может приобретать разное состояние, но при этом она не исчезает в никуда. Она может превращаться в лед или пар, но при этом легко возвращается в предыдущее состояние при малейших усилиях человека.
[ссылка заблокирована по решению администрации проекта]
Источник
Почему лед скользкий
Крайне очевидно, но тем не менее интересно: практически все зимние виды спорта держатся на одном факте – лед скользкий.
Низкое трение льда – это то, почему конькобежцы могут развивать скорость до 55 километров в час, почему фигуристы могут выполнять головокружительные пируэты, и почему 20-килограмовый камень для керлинга может скользить.
Но на протяжении большей части последних двух столетий ученые пытались объяснить то, почему лед скользкий и почему коньки могут так хорошо скользить по нему.
Но есть одно очевидное «но»: кататься на коньках на удивление сложно. Практически невозможно увидеть невооруженным глазом, что происходит, когда лезвие прорезает лед, потому что оно закрывает обзор. А слои льда, по которым скользят коньки, микроскопически тонкие.
Поэтому ученые должны полагаться на свои знания физики и химии для объяснения этого явления. Они предположили несколько объяснений, каждое из которых рассказывает о захватывающем свойстве льда.
Прежде всего самый очевидный вопрос: что такое лед?
Лед – это замерзшая вода. Но то, что происходит, когда вода становится твердой, делает это вещество необычным и крайне увлекательным для изучения.
Для большинства веществ во вселенной твердая фаза плотнее, чем жидкая. Когда материал достаточно охлаждается для образования твердых частиц, его молекулы связываются в узкие связки. Но со льдом происходит немного другое. Когда температура опускается ниже 0° С, водородные связи, которые связывают молекулы воды вместе, расширяют дополнительное пространство между молекулами воды, когда они замерзают.
И, как оказалось, благодаря этим знаниям, можно создать идеальный лед для того или иного вида спорта.
Как объясняет Smithsonian Magazine, лед, используемый на катках для олимпийских видов спорта, представляет собой очищенную воду, распыляемую на катках по одному слою за раз, чтобы создать поверхности безупречной структуры. Толщина и температура льда на Олимпиаде зависит от вида спорта. Фигуристы предпочитают лед, установленный близко к точке плавления при -3 °С для дополнительного сцепления и контроля. Хоккеистам нравится более холодный, жесткий, что делает поверхность более скользкой.
Твердый лед, как не удивительно, менее плотный, чем жидкая вода (именно поэтому айсберги плавают в океане). И для ученых это было ключом к выяснению, почему лед такой скользкий.
Гипотеза 1: давление заставляет лед таять
С 19-го века наиболее распространенным ответом на вопрос «почему лед скользкий» было «потому что лед тает под давлением».
Эта идея взята из работы Джеймса Томпсона, который в 1850-х годах разработал формулу, которая описывает очень странное свойство льда: то есть под высоким давлением лед превращается в воду. Это связано с тем фактом, что твердый лед менее плотный, чем вода. Если вы сжимаете лед, он становится менее устойчивым и тает.
Можно увидеть этот эффект с помощью очень простого эксперимента. Например, взять отрезок проволоки и привязать груз к каждому концу. Затем проложить провод через большой кусок льда. Давление проволоки прорежет чистую линию через лед (которая снова замерзнет, как только проволока пройдет сквозь. Это процесс, называемый « регенерация »).
Заманчиво думать, что именно так работают коньки – что давление, оказываемое тонким лезвием на лед, позволяет ему немного подтаивать, чтобы уменьшить трение и сделать скольжение лучше.
Как объяснил Кеннет Чанг из New York Times, человек весом в 68 кг, стоящий на лезвиях, может понизить температуру плавления льда только с 0 °С до -0,1 ° С, в то время как катки для фигурного катания обычно держатся около -3 °С. Проще говоря: фигуристы не могут оказать достаточного давления, чтобы растопить лед.
«Так что, хотя основная идея верна — вы можете растопить лед, создавая давление на него — цифры вообще не работают» – говорит Лиммер.
Таким образом, давление лезвия на лед не может объяснить, почему коньки скользят. Но как насчет трения? Разве скользящее движение коньков на поверхности не может генерировать достаточно тепла, чтобы растопить лед?
Это определенно часть ответа, но это не объясняет, почему лед так необычно скользит.
Гипотеза 2: трение растапливает лед
Что насчет трения? Разве скользящее движение коньков на поверхности не может генерировать достаточно тепла, чтобы растопить лед?
Лиммер объясняет, что трение «является эффектом второго порядка» в проблеме катания на коньках. Трение помогает нам понять, почему коньки могут скользить быстрее и быстрее при движении, но не то, почему они могут это с самого начала.
Гипотеза 3: поверх льда лежит очень маленький слой жидкой воды
За несколько лет до того, как Джеймс Томпсон объяснил, почему давление растапливает лед, физик Майкл Фарадей обнаружил еще одно удивительное свойство льда: тонкий жидкий слой на его поверхности.
Фарадей догадался, что кубики льда слипаются из-за окружающего их слоя жидкости. Когда эти слои жидкости встречаются, затем замерзают вместе.
Этот очень тонкий слой жидкости также делает лед более гладким. Но Фарадей не мог доказать свою гипотезу в то время. Наука об атомах и молекулах еще не была доступна, чтобы помочь ему в объяснении.
В 1987 году ученые подтвердили существование этого «квази жидкостного» слоя с помощью рентгенографии. И это очень, очень тонкий слой. Оценки показывают, что его толщина при -1 ° C составляет от 1 нанометра до 94 нанометров. Это примерно в 1000 раз меньше, чем бактерия.
Но, что интересно, по оценкам профессора Ван Леувена, было бы очень сложно кататься при температуре ниже -30 °C. Даже если на льду все еще будет крошечный слой жидкости, потребуется слишком много трения, чтобы произвести достаточно тепла, чтобы растопить что-либо еще. Кроме того, ниже этой температуры становится все труднее обнаружить крошечный слой жидкости на поверхности льда. Это было бы похоже на катание на гравии.
Источник
Лед тает
В этой статье блога Вольных Ледорубов речь пойдет о природе таяния льда. Почему лед тает, каким образом, при каких условиях и с какой скоростью?
Как известно, вода в окружающей нас среде находится в трех ипостасях – в виде жидкости, в виде пара, и в виде твердого тела (иначе говоря, льда), при этом вода может свободно переходить из твердого агрегатного состояния в жидкое, из жидкого в газообразное, и наоборот, всегда возвращаясь к исходным свойствам.
Нуль градусов по шкале Цельсия (0°С), при условии нормального атмосферного давления в 1 атмосферу (760 мм ртутного столба), является температурным значением фазового перехода воды из жидкого состояния в твердое (кристаллы льда) и, наоборот, из твердого в жидкое. Получается, что при постоянной нулевой температуре вода может быть как льдом, так и жидкостью, а вопрос кристаллизации или таяния заключается лишь в том, в какой начальной фазе состоит вода и какое на нее оказывается воздействие. В этой температурной точке лед продолжает оставаться льдом, а жидкость – жидкостью, если, соответственно, температура окружающего воздуха не поднимется выше нулевой отметки или не опустится ниже нее. В противном случае происходит теплообмен. То есть, нагревание льда при нуле градусов приводит к тому, что его температура уже не повышается – затраченное тепло уходит на разрушение кристаллической структуры льда, а после того, как весь лед растает и станет жидкостью, дальнейшее нагревание обусловит повышение температуры воды. В процессе замерзания дело обстоит ровно наоборот – с понижением окружающей температуры ниже нуля вода кристаллизуется, высвобождая при этом то количество энергии (тепла), которое необходимо для таяния того же объема льда.
Удельная теплота плавления льда достаточно высокая и равна 335 кДж/кг (килоджоулей/килограмм); если сравнить с другими веществами, то у свинца, например, она составляет только 25 кДж/кг, у золота – 66.2, у серебра – 105, у железа – 277. Чтобы было более понятно, скажем, что для превращения 1 кг снега или льда в воду, требуется столько же энергии, сколько необходимо для нагревания 1 литра воды до температуры 80°С . Поэтому, не стоит удивляться тому, что с наступлением весны в затененных участках подолгу может лежать и не таять снег. Если бы лед имел низкую удельную теплоту плавления, он таял бы еще быстрее обычного, а вода в реках и водоемах замерзала бы с наступлением заморозков.
Говоря о таянии льда или кристаллизации жидкой воды, стоит учесть некоторые существенные факторы, влияющие на эти процессы.
Как было уже отмечено, и для первого, и для второго фазового перехода важным условием является давление. Для большинства веществ характерно то, что при фазовом переходе увеличение давления способствует увеличению температуры нагревания. Высокое давление приводит к тому, что атомы вещества начинают уплотняться, соответственно кристаллическая решетка сжимается, следовательно, на ее разрушение требуется больше энергии. Однако в случае с водой зависимость температуры от давления выглядит иначе. Вода, замерзая, превращается в твердое тело (лед), но в отличие от многих веществ, при затвердевании она не уменьшается, а, наоборот, увеличивается в объеме примерно на 9%. Плотность льда меньше плотности воды в жидком виде, при 0°С у льда она составляет 916.7 кг/м3, а у воды – 999.8 кг/м3 (вот почему лед и не тонет в воде), а значит, увеличение давления способствует ускорению перехода воды из твердого состояния в жидкое, что в свою очередь приводит к снижению температуры плавления льда. Например, чтобы снизить температуру плавления льда на 1°С нужно увеличить давление боле чем на 100 кгс/см2 (килограмм-сила/кв.см) или 10 МПа (мегапаскалей).
Зависимость температуры плавления льда от давления
Наглядно зависимость температуры плавления льда от давления можно увидеть на опыте. Через ледяной блок перекидывается нейлоновая нить, а к концам нити привязываются грузы; под давлением нити лед подтаивает, нить опускается, а образовавшаяся вода следом за нитью обратно замерзает. Таким образом, нить постепенно проходит сквозь лед, а сам ледяной блок в то же время остается целым.
Важным условием для образования льда является содержание в воде мельчайших взвесей, которые будут в данном случае являться ядрами ледяных кристаллов (о формировании ледяных кристаллов Вы также можете прочесть в статье « Микроледяные скульптуры »).
Дистиллированная же вода, очищенная от всяких примесей, может оставаться жидкостью и при отрицательной температуре, так как молекулам воды не за что будет зацепиться, чтобы создать кристаллическую решетку, но только в том случае, когда на воду не оказывается воздействие. А если же, к примеру, в сосуд с очищенной водой бросить кусок льда или бутылку с дистиллятом встряхнуть, процесс кристаллизации будет мгновенным, и за несколько секунд вода превратится в лед, благодаря пузырькам воздуха, микрочастицам, попавшим в воду, неровностям на поверхности сосуда.
Дистиллированная вода находясь на больших высотах в виде мельчайших капелек не замерзает даже при очень низких температурах, от -30 °С и ниже.
На фазовые переходы воды влияет также степень ее солености. Морская вода, в отличие от пресной, замерзает всегда при температуре ниже 0°С. Различие температур ее замерзания зависит от концентрации в ней солей, например, при 20%-ной солености температура замерзания составляет около -1°С, а при 40%-ной – чуть выше 2°С.
Концентрация соли снижает и температуру плавления льда. Мы часто с вами видели, как заледенелые проезжие части и пешеходные дорожки посыпали солью. Так вот, соль соединяясь с крупинками верхнего слоя льда, благодаря механическому воздействию, оказываемому нашими ногами и колесами автотранспорта, а также солнечным лучам и ветру, вызывающим подтаивание ледяной корки, образует своего рода смесь. Температура плавления смесей всегда ниже, чем температура плавления отдельных веществ, поэтому лед на дорогах начинает таять незамедлительно. При таянии образуется соленый водный раствор, который помогает растопить лед дальше.
Источник
Нелепые законы и причины их появления
Не умирать, не лаять, не ходить по деньгам, не целовать лягушек — каких только глупостей не придумают законодатели!
Оказывается, многие нелепые законы вовсе не бессмысленны. Ну а некоторые — всего лишь провокация. Расставляем точки над «и».
В сказочном мире целовать лягушек не грешно: они от этого превращаются в прекрасных принцесс. Но не вздумайте таким образом искать свою судьбу в Калифорнии — нарветесь на неприятности. В этом штате целовать и облизывать жаб и лягушек запрещено законодательно.
Безумный на первый взгляд закон имеет под собой вполне реальную почву. На юго-западе Соединенных Штатов водится Bufo alvarius, она же колорадская жаба. Это внушительное земноводное (до 19 см в длину) имеет по бокам головы околоушные железы, вырабатывающие, в частности, мощный галлюциноген бутофенин — вещество, издавна использовавшееся в шаманских практиках Южной Америки. О «живом источнике» прознали наркоманы, в частности подростки, и не замедлили к нему припасть.
В 1960 году, после того, как зафиксировали несколько случаев получения кайфа таким путем, бутофенин был официально внесен в список наркотических препаратов, а «облизывание жаб» было признано одним из способов употребления наркотиков и запрещено законом. О других необычных животных, в том числе лягушках, читайте в нашем материале «Анти-ми-ми-ми» .
Лаять по лимиту
Запреты, вызывающие недоумение и улыбку, часто появляются при наличии прецедентного права — когда решение по конкретному делу становится законом, применяющимся в последующих аналогичных случаях. Так, в 2010 году в Соединенных Штатах законодательно запретили собакам лаять дольше 10 минут подряд. За первый проступок питомца ее хозяин платит штраф в $250, за второй — $500, далее ставки повышаются. Толчком к драконовым мерам стал история Гэри Леонарда, которого так достал лай соседской собачки, что он подал жалобу. Суд Лос-Анджелеса, рассмотрев иск, принял решение обязать городские власти внести в местные законы о содержании животных поправки, запрещающие шум. К сожалению, как удержать собак от лая, никто не объясняет, так что законопослушным гражданам частенько приходится становится невольными нарушителями.
Положение было критическим: чтобы выиграть Кубок Стенли, команда Detroit Red Wings должна была победить во всех оставшихся восьми играх. Тогда-то и полетел на лед первый моллюск, каждая нога которого символизировала желанную победу
Гораздо легче соблюдать один из законов штата Мичиган, также основанный на прецеденте: не кидаться осьминогами в общественных местах. Начало странной традиции, против которой восстали местные власти, положили хоккейные болельщики в 1952 году. Положение было критическим: чтобы выиграть Кубок Стенли, команда Detroit Red Wings должна была победить во всех оставшихся восьми играх. Тогда-то и полетел на лед первый моллюск, каждая нога которого символизировала желанную победу. На следующих играх фанаты продолжили засыпать спортсменов осьминогами, пришлось издать соответствующий закон.
Женщины как народное достояние
Регламентирование законом жизни собак, жаб, осьминогов и прочих животных меркнет по сравнению с тем, какие перспективы однажды в феврале 1918 года нарисовал для слабого пола Саратовский губернский совет народных комиссаров.
Женщины в возрасте от 17 до 32 лет (кроме имеющих более пяти детей) становились «достоянием (собственностью) народа». Мужчины имели право пользоваться одной женщиной «не чаще трех раз в неделю и не более трех часов. За бывшим мужем сохранялся внеочередной доступ
Декрет об отмене частного владения женщинами авторства Союза анархистов, участвовавших вместе с большевиками в работе совета, объяснял: «все лучшие экземпляры» находятся в собственности буржуазии, что нарушает «правильное продолжение рода».
В последующих 19 параграфах оглашались подробности ноу-хау. Женщины в возрасте от 17 до 32 лет (кроме имеющих более пяти детей) становились «достоянием (собственностью) народа». Мужчины имели право пользоваться одной женщиной «не чаще трех раз в неделю и не более трех часов». Каждый из них должен был представить удостоверение от профсоюза или заводского комитета о принадлежности к рабочему классу и отчислять ежемесячно 2% заработной платы в Фонд народного поколения. За бывшим мужем сохранялся внеочередной доступ.
Документ вызвал серьезные волнения — не только среди женщин. Его предполагаемые авторы, саратовские анархисты, были настолько возмущены, что убили владельца чайной Михаила Уварова, вроде бы настоящего автора фальшивки, заявив, что это «акт мести и справедливого протеста» за издание от их имени «пасквильного, сексистского и порнографического» декрета. Тем не менее декрет успели перепечатать и где-то уже готовились реализовать. Так, во Владимире ходил такой вариант документа: «Всякая девица, достигшая 18 лет и не вышедшая замуж, обязана под страхом наказания зарегистрироваться в бюро свободной любви».
Власти закрывали газеты, увольняли редакторов, публично осуждали распространителей пасквиля, но история о национализации женщин еще долго служила козырной картой против большевиков, да и сейчас свободно гуляет по Сети — без пояснений.
Ходить по вождю
Парфену Рогожину из «Идиота» широкий жест по сожжению денег в Таиланде бы не простили — загремел бы в острог как миленький. Лишиться свободы в Королевстве Таиланд можно также за то, что наступишь на монету или просто сомнешь купюру. Что за дикость? «Дикость» эта регламентируется законом. На тайских батах — портрет короля, а оскорбление изображения монарха считается одним из тягчайших преступлений, за которое уголовный кодекс королевства предусматривает до 15 лет лишения свободы.
Впрочем, особо удивлять нас это не должно. В СССР тоже не рекомендовалось заворачивать селедку в портрет Сталина. Даже изображать его по собственной инициативе было делом опасным. Так, учитель географии из Свердловской области Виктор Зырянов 23 марта 1935 года был приговорен по статье 58-10 УК РСФСР к пяти годам лишения свободы за то, что «нарисовал портрет вождя т. Сталина с контрреволюционным смыслом». Крамола заключалась в изображении на картине бутылки вина и «костлявой селедки». Зырянов вину признал, но просил отметить, что не имел злого умысла.
К слову сказать, в Таиланде наказание по 112-й статье предусматривается именно за злой умысел. Туриста, случайно наступившего на монетку, к ответственности привлекать не станут.
Где нельзя умирать
На что только не распространяются запреты, даже на смерть: в некоторых населенных пунктах планеты нельзя умирать. В основном причина этого — отсутствие мест для захоронения, как в испанской деревне Ланхарон (Андалусия) и коммунах, расположенных на юге Франции, — Кюньо, Сарпуранс и Ле-Лаванду. Последняя из рыбацкой деревушки на Лазурном Берегу превратилась в популярное курортное место. Если заранее не зарезервировать себе участок на кладбище (количество мест ограниченно!), перед смертью придется переезжать.
Если заранее не зарезервировать себе участок на кладбище (количество мест ограниченно!), перед смертью придется переезжать
Подобное ограничение существует и в бразильском Биритиба-Мирим. Свободные территории здесь есть, но половина города относится к национальному заповеднику, вторая — стоит над подземным озером, стало быть, как следует из местных законов об экологии, устройство захоронений на этих землях запрещено. Пришлось мэру, попавшему в безвыходное положение, издать указ, предписывающим жителям не умирать, следить за здоровьем и посещать спортзал. Мэр надеется, что хотя бы это привлечет внимание к проблеме города и поможет ее решить.
Но первым городом, где «запрещают смерть», обычно называют Лонгйир, что на архипелаге Шпицберген. (О других необычных городах читайте в одноименной статье «Моей Планеты» .) Если произошел несчастный случай или человек тяжело заболел, он должен быть немедленно переправлен — по воде ли, по воздуху — на Большую землю, где уже может на законных основаниях распоряжаться своей жизнью. Это связано с вечной мерзлотой, в которой тела не разлагаются (и привлекают белых медведей), так что, если начать хоронить, весь город превратится в кладбище. Поэтому последнего в Лонгйире не предусмотрено вовсе. Рождаться, впрочем, в городе тоже не разрешается.
О том, чем не угодили австралийцам женщины с маленькой грудью, почему в Северной Корее под запретом синие джинсы и что случится, если вы попросите в филиппинском клубе исполнить песню Фрэнка Синатры My Way, читайте в статье «Моей Планеты» «Самые странные запреты в мире» .
Источник
