Вселенная
Свойства Воды .....
Alone
4 февраля 2008, 19:43
Триединство воды
Многие ошибочно полагают, что снежинки – это замерзшие по пути к земле капельки дождя. Разумеется, такое атмосферное явление тоже случается и называется «снег с дождем», но красивых геометрически правильных снежинок в этом коктейле нет. Настоящие снежинки вырастают, когда водяные пары конденсируются на поверхности ледяного кристалла, минуя жидкую фазу. Вода – это единственное вещество, которое в повседневной жизни можно наблюдать в тройной точке фазовой диаграммы: его твердая, газообразная и жидкая стадии могут сосуществовать при температуре приблизительно 0,01 градуса Цельсия. Самый первый кристаллик льда, который служит фундаментом будущей снежинки, может образоваться и из микроскопической капельки жидкой воды, однако все дальнейшее строительство происходит за счет присоединения молекул водяного пара.
Разгадка загадочной симметрии снежинок кроется в кристаллической решетке льда. Лед – это уникальное вещество, способное образовывать более десяти различных кристаллических структур. Кубический лед IX стал центральным элементом романа Курта Воннегута «Колыбель для кошки», где ему приписывалась фантастическая способность заморозить всю воду на Земле лишь одной маленькой гранулой. На самом деле практически весь лед на планете кристаллизуется в гексагональной сингонии – его молекулы образуют правильные призмы с шестиугольным основанием. Именно шестиугольная форма решетки в конечном счете обусловливает шестилучевую симметрию снежинок.
Однако связь между структурой кристаллической решетки и формой снежинки, которая больше молекулы воды в десять миллионов раз, неочевидна: если бы молекулы воды присоединялись к кристаллу в случайном порядке, форма снежинки получилась бы неправильной. Все дело в ориентации молекул в решетке и расположении свободных водородных связей, которое способствует образованию ровных граней. Представьте себе игру в тетрис: установить гладкий кубик на гладкую же поверхность несколько труднее, чем заполнить образовавшуюся в ровной линии брешь. В первом случае приходится выбирать, продумывать стратегию на будущее. А во втором – и так все ясно. Точно так же молекулы водяного пара с большей вероятностью заполняют пустоты, нежели пристают к ровным граням, потому что пустоты содержат больше свободных водородных связей. В результате снежинки принимают форму правильных шестиугольных призм с ровными гранями. Такие призмы падают с неба при сравнительно небольшой влажности воздуха в самых разных температурных условиях.
-------
Вселенная
Список форумов
На главную
0.022 сек
SQL: 3