Свойства воды не перестают удивлять ученых. Вода - довольно простое вещество с химической точки зрения, однако при этом она обладает рядом необычных свойств, которые не перестают удивлять ученых. Ниже предложены несколько фактов, о которых мало кто знает.
1. Какая вода замерзает быстрее - холодная или горячая?
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. Она способна замерзать мгновенно
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. 19 состояний воды
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. Вода удивляет физиков
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. Память воды
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.
Об этих и о многих других неожиданных особенностях воды можно прочитать в статье «Аномальные свойства воды», автором которой является Мартин Чаплин, профессор Лондонского университета.
EZ-вода в вашем теле также играет роль в гипербарической медицины, которая также хороша для травм. В этом случае, ваши ткани подвергаются воздействию высоких доз кислорода под давлением. Эффект — в следующем. То же самое касается кислорода.
У каждого вещества, которое существует в природе, имеется четвертое агрегатное состояние. Что же можно сделать с жидкостью, чтобы получить таинственное четвертое состояние, которое отличается от плазмы?
Выяснилось, что в сверхузких капиллярах вода, оставаясь по химическому составу все той же Н2О, резко меняет свои физические свойства. Прежде всего оказалось, что вода II почти в 1,5 раза плотнее обыкновенной воды I. Вязкость ее в 15-20 раз больше. Это явление имеет огромное значение и следствием его является то, что, например, в мерзлых горных породах, находящихся при температуре намного ниже 0oС, может существовать вода в жидком состоянии. Не менее интересным свойством связанной воды в горных породах является ее пониженная по сравнению со свободной водой растворяющая способность.
Открыто новое четвертое состояние молекул воды
Как известно, вода имеет три основных агрегатных состояния - жидкое, твёрдое и газообразное. В молекуле есть атом кислорода, который располагается почти точно по центру канала, а пара водородов обращена к одной из шести стенок канала. Как показали компьютерные расчёты, “катализатором” перехода молекул воды в туннельное состояние являются колебания структуры кристалла берилла.
Так называемое таинственное состояние воды – это открытая много лет назад Дерягиным уникальная жидкость, которая по своим физическим свойствам похожа на любые другие вещества. Агрегатное состояние меняется при достижении водой температуры в 0 градусов. Близость космического пространства и отдаленность от поверхности Земли, которая отражает тепло, усиливает отрицательные температуры. И в итоге получается, что агрегатное состояние не меняется при низких температурах в верхних слоях атмосферы.
Вода — основа жизни на Земле… В ноябре 2017 года астрономы утверждали, что высокая активность звезды TRAPPIST-1 не позволяет планетам ее системы удерживать и формировать атмосферу, а значит и колонизировать их невозможно. Однако новое открытие говорит о том, что шансы на космическую экспансию у нас все-таки есть… За последние 50 лет различные миссии на Красной планете пытались определить возможность такой эволюции.
Просто история:
Помните: "Эврика! Эврика!".
Мудрый Архимед открыл понятие плотности воды. С тех пор плотность воды принята за эталон плотности, по которому определяют плотность всех прочих веществ. Плотностью вещества называют количество массы, содержащейся в единице объема, например в 1 см3. Плотность воды принята за единицу. Это значит, что в 1 см3 может заключиться ровно 1 г массы. И величина эта со времен Архимеда оставалась незыблемой.
Но вот незыблемость плотности воды оказалась поколебленной. Началось с серебристых облаков, удивительного и сказочного явления природы. Их можно наблюдать только в северных широтах вскоре после заката солнца или перед рассветом. Серебристые облака, просеивая лучи невидимого с земли солнца, излучают нежное серебристое сияние.
Обычные облака выше 10 км не забираются. Серебристые парят на высотах 80-90 км. До сих пор существовало убеждение, что они представляют собой скопление мельчайших кристалликов льда. Изучая их, анализируя поглощающую и преломляющую способность, молодой советский астрофизик Олег Васильев сделал любопытное открытие. Солнечные лучи вели себя так, словно проходили не сквозь кристаллики льда, а сквозь капельки воды.
Вода на высоте 90 км, где царит холод уже космического пространства, не может там оставаться обыкновенной водой, она должна находиться в каком-то ином состоянии. В каком же?
Тепловое расширение воды в капиллярах. 1 - обыкновенная вода I; 2 - вода II
В 1959 г. доценту костромского текстильного института Н. Н. Федякину удалось разработать технологию изготовления сверхтонких стеклянных капилляров с радиусом до 0,000017 мм. Наблюдая расширение столбиков воды в этих капиллярах при нагревании, он получил странную закономерность. В капиллярах с радиусом более 1 мкм (0,001 мм) в интервалах от 0 до +4 °С проявлялась известная нам аномалия воды - столбик укорачивался. При + 4°С его длина становилась наименьшей, а при дальнейшем нагревании все шло как должно быть - столбик начинал удлиняться, плотность воды падала. Но в самых узких капиллярах вода изменяла своей "таинственной" аномальности. Здесь удлинение столбика происходило на всем диапазоне температур, и коэффициент расширения оставался постоянным (рис. вверху). Дальнейшие исследования велись в отделе поверхностных явлений Института физической химии АН СССР под руководством Б. В. Дерягина.
Схема получения "дерягинской" воды показана на (рис. внизу) При откачке воздуха из сосуда Дьюара вода из пробирки, помещенной в термостат, испаряется. На стенках сосуда 1 конденсируется обыкновенная вода I, а в капилляре - вода II.
Схема установки для получения воды II. 1 - сосуд Дьюара; 2 - пробирка; 3 - термостат; 4 - капилляр
Выяснилось, что в сверхузких капиллярах вода, оставаясь по химическому составу все той же Н2О, резко меняет свои физические свойства. Ее назвали водой II.
Прежде всего оказалось, что вода II почти в 1,5 раза плотнее обыкновенной воды I. Вязкость ее в 15-20 раз больше. По своей вязкости вода II напоминает вазелин - обмакни в нее палец, и она потянется за ним, как смола. Вода II не замерзает при 0°С; при -100°С она, не образуя льда, сразу вся, вследствие еще более резкого увеличения вязкости, переходит в стекловидное состояние, а закипает лишь при +300°С. Когда температура достигнет 700-800°С, пары ее распадаются, превращаясь в пары обыкновенной воды I.
Сообщение об открытии советских ученых было встречено за рубежом с явным недоверием. Только 7 лет спустя, после публикации работы Б. В. Дерягина, в конце 1969 г. лаборатория английской фирмы "Юнивелер" подтвердила опыты Н. Н. Федякина и Б. В. Дерягина. Ныне уже десятки исследовательских учреждений в США, Великобритании, Бельгии, Франции изучают "дерягинскую" воду II.
Природа воды II пока остается загадкой. Существует несколько противоречивых точек зрения. Одни исследователи считают, что "виной" всему примеси, неизбежно имеющиеся в воде. Другие утверждают, что при конденсации паров на поверхности стекла или кварца имеют место каталитические процессы, способствующие переходу воды в такое состояние, какого не получить на поверхности других веществ. Третьи, и к ним относится Б. В. Дерягин, полагают, что в сверхтонких капиллярах происходит полимеризация молекул воды, образование цепей типа (Н2О)n. Многие за рубежом воду II так и называют поливодой.
Наши симпатии на стороне последних, и не только потому что к ним принадлежит наш соотечественник и первооткрыватель воды II, Полимерная гипотеза Б. В. Дерягина приближает к реальным воплощениям все самые фантастические предсказания о возможных превращениях Обыкновенной воды.
Не замерзающая, не дающая льда, закипающая при температуре красного каления стали, вода II найдет самое широкое применение в технике наших дней. Мы нисколько не сомневаемся, что овладение процессом полимеризации воды позволит создать совершенно новую отрасль большой химии - комбинаты по производству волокна из водяных полимерных нитей. Это будет удивительнейшая ткань. Во-первых, мы можем предположить, что в полимерных нитях Н2О в какой-то степени проявится потенциально скрытая в воде сверхпрочность. Во-вторых, поскольку водяные нити будут обладать сверхпрочностью, их можно будет изготовлять более тонкими, чем самые тонкие современные капроновые или нейлоновые нити. И, наконец, в-третьих, водяная ткань сохранит многие аномальные свойства воды: ее огромную теплоемкость, высокую диэлектрическую постоянную и пр.
Короче говоря, мы беремся утверждать, что в недалеком будущем человечество наденет одежду, какой не знали самые волшебные сказки народов мира: бесконечно тонкую, бесконечно прочную, укрывающую от любой жары и от любого холода. В такой одежде люди смогут в равной степени расхаживать и под палящими лучами солнца Сахары и среди 80-градусных морозов Антарктиды. Легкий костюм из водяной ткани освободит космонавта от тяжелого и громоздкого скафандра, позволит ему находиться в открытом космосе без всякой дополнительной защиты.
Что касается сырья для нашей волшебной ткани, то недостатка в нем текстильная промышленность (как и металлургическая) никогда не испытает.
А пока не она ли, вода II, украшает наш небосклон серебристыми облаками? Впрочем, кажется, не только небосклон Земли. Изучением отраженного света от облаков нашей космической соседки Венеры установлено, что в этих облаках имеются капельки воды с показателем преломления 1,5. Именно такая величина показателя преломления у "дерягинской" воды и у серебристых облаков.
Советский астроном В. Бронштэн и американский Донахью независимо друг от друга высказали одинаковые предположения, что капельки полимерной воды в атмосфере Венеры сконденсировались на мельчайших пылинках - продуктах выветривания венерианских пород.
Каким путем пришли эти капельки в облака Венеры и в серебристые облака Земли? С поверхности планеты? Едва ли. Более вероятным кажется Другое предположение - это чисто космическая вода, продукт синтеза падающих из космоса водородных протонов с электронами и атомами кислорода в атмосфере обеих планет.
Что такое плазма – непривычный газ
С детства мы знаем несколько агрегатных состояний веществ. Возьмем к примеру воду. Ее обычное состояние известно всем – жидкость, она распространена повсеместно: реки, озера, моря, океаны. Второе агрегатное состояние – газ. Его мы видим не часто. Самый легкий способ достичь газообразного состояния у воды – вскипятить ее. Пар – есть ничто иное, как газообразное состояние воды. Третье агрегатное состояние – твердое тело. Подобный случай мы можем наблюдать, например в зимние месяцы. Лед – замершая вода, и есть третье агрегатное состояние.
Данный пример наглядно показывает что практически любое вещество имеет три агрегатных состояния. У одних его достичь легко, у других сложнее (требуются особые условия).
Но современная физика выделяет еще одно, независимое состояние вещества – плазма.
Плазма – это ионизированный газ с одинаковой плотностью как положительных так и отрицательных зарядов. Как известно, при сильном нагревании любое вещество переходит в третье агрегатное состояние – газ. Если продолжать разогревать полученное газообразное вещество, то на выходе получим вещество с резко увеличенным процессом термической ионизации, составляющие газ атомы распадаются образуя ионы. Данное состояние можно наблюдать невооруженным глазом. Наше Солнце – звезда, как и миллионы остальных звезд и галактик во вселенной есть ничто иное как высокотемпературная плазма. К сожалению на Земле, в естественных условиях плазма не существует. Но наблюдать мы ее все же можем, например вспышку молнии. В лабораторных условиях плазму впервые удалось получить в результате пропускания через газ высокого напряжения. Сегодня многие из нас пользуются плазмой в быту – это обычные газоразрядные лампы дневного света. На улицах сплошь и рядом наблюдается неоновая реклама, которая есть ничто иное как низкотемпературная плазма в стеклянных трубках.
Для того, что бы из газообразного состояния перейти к плазме, газ необходимо ионизировать. От числа атомов зависит напрямую и степень ионизации. Еще одним условием является температура.
До 1879 года физика описывала и руководствовалась всего тремя агрегатными состояниями веществ. Пока английский ученый, химик и физик, – Уильям Крукс не начал проводить опыты по исследованию проводимости электричества в газах. К его открытиям причисляют открытие элемента Талия, получение Гелия в лабораторных условиях и, конечно, первые опыты с получением холодной плазмы в газоразрядных трубках. Привычный нам термин “плазма” был применен впервые в 1923 году американским ученым Ленгмюром, а позднее и Тонксоном. До этого времени “плазмой” обозначали лишь бесцветную составляющую крови или молока.
Сегодняшние исследования показывают, вопреки распространенному мнению, в состоянии плазмы находится порядка 99% всего вещества во вселенной. Все звезды, все межзвездное пространство, галактики, туманности, солнечный веер – типичные представители плазмы.
На земле мы можем наблюдать такие природные явления как молния, северное сияние, “огни святого Эльма”, ионосфера Земли и, конечно, огонь.
Человек так же научился применять плазму себе во благо. Благодаря четвертому агрегатному состоянию вещества мы можем пользоваться газоразрядными лампами, плазменными телевизорами, дуговой электросваркой, лазерами. Так же, явления плазмы мы можем наблюдать при ядерном взрыве или запуске космических ракет.
Одним из приоритетных исследований в направлении плазмы можно считать реакцию термоядерного синтеза, который должен стать безопасной заменой атомной энергетике.
По классификации плазму делят на низкотемпературную и высокотемпературную, равновесную и неравновесную, идеальную и неидеальную.
Низкотемпературная плазма характеризуется малой степенью ионизации (порядка 1%) и температурой до 100 тысяч градусов. Именно по этому плазму такого рода часто используют в различных технологических процессах (нанесение алмазной пленки на поверхность, изменение смачиваемости вещества, озонирование воды и т.д.).
Высокотемпературная или “горячая” плазма обладает практически 100% ионизацией (именно такое состояние и подразумевают под четвертым агрегатным состоянием) и температурой до 100 миллионов градусов. В природе – это звезды. В земных условиях именно высокотемпературная плазма используется для опытов термоядерного синтеза. Контролируемая реакция достаточно сложна и энергозатратна, а вот неконтролируемая достаточно зарекомендовала себя как оружие колоссальной мощности – термоядерная бомба, испытанная СССР 12 августа 1953 года.
Но это крайности. Холодная плазма достаточно прочно заняла свое место в быт человека, о полезном контролируемом термоядерном синтезе остается пока мечтать, оружие на самом деле не применимо.
Но в быту плазма не всегда одинаково полезна. Иногда существуют ситуации при которых следует избегать разрядов плазмы. Например при любых коммутационных процессах мы наблюдаем плазменную дугу между контактами, которую срочно необходимо гасить.
Со школы мы знаем, что вода может существовать в жидком, твердом и газообразном видах. Это ошибка. Ученые заблуждаются. Я сам лично три дня назад наблюдал воду в пяти различных субстанциях, причем все в одном месте. Это было на Уакитском горячем источнике. Как это стало возможным? - Я приехал туда и с тремя аналитиками - специалистами по жидкостям на основе Н 2 О. С вечера мы просто накупались в горячем озерце, затем посидели за столом в избе, да и пошли спать. А рано утром я, как вышел на босу ногу и с фотоаппаратом в руках, так и застрял на улице часа на два, потому что красота неописуемая. Вода с цветными водорослями, клубы пара гуляют, как привидения, изморозь на траве, снег, лед… И все это одновременно! Вот тут меня и осенило, я обнаружил четыре состояния Н 2 О:
Вода - жидкое состояние;
- Пар - газообразное состояние;
- Лед - твердое состояние
- Снег - рыхлое (или мягкое) состояние.
Ну а пятое состояние - это «плазма» - огненная вода. В природном виде на источнике такой жидкости нет, но обычно ее много в избе, - всегда привозят с собой.
Огненную воду я не фотографировал, а все остальное - смотрите.
Это - водоросли, я думаю, они сине-зеленые, несмотря на то, что желто-оранжевые
Мы еще раз дружно приняли сероводородные ванны…
А это - наша компания в интерьере избы - гостиницы.
9 апреля
Горячий - Багдарин - Чита
.
Вездеход - хорошо,
Cruiser - хорошо, а УАЗик лучше
… А потом собрались и в 11 часов отправились в обратную дорогу, предварительно сделав коллективный снимок у самой горячей лужи, в которой легко можно сварить яйца.
Штатив пригодился
Одно место - маленький брод через ручей стало небольшим препятствием, впрочем легко преодолимым.
Пиромания защитников леса достигла апогея. Едем, дышим свежим дымом, любуемся реальной плазмой…
С не реальной (жидкой) «плазмой» будем иметь дело скоро, когда доедем до зимовий Шуринды. Не выяснил точно откуда название, наверное так зовется ручей - приток Ципы, где проходит лесная дорога для тяжелых «Уралов», перевозящих грузы старателям. Но это не сильно интересно. А любопытно то, что на ручье есть талик с теплой водой (примерно +40 градусов), где тоже можно купаться, только ямку для ванны копать придется.
Шуринда. Здесь тоже можно купаться
На Шуринде мы тормознулись, чтобы пообедать. Получилось весело! Время 13 часов.
Как видите, для веселья все идет в ход: и чай, и горчица в банке, и лапша «Ролтон», и 40-градусная вода. Результат налицо - лица у всех веселые:
Лёша "Бешеный"
Михалыч "Упорный"
Максим
Коля
Егор
А это я
17:15. Между Ципиканом и Багдарино, немного не доехав до перевального бурхана на Лешином Круизере оторвался второй амортизатор. Теперь нужно искать СТО в Багдарине. Зато УАЗик прет как танк.
Проезжая бурхан, я каждый раз его фотографирую.
Характер и состав подношений местным духам между прочим, с временами меняется. Теперь в цене нефрит. Не знаю, как ценят его местные духи, но в Китае этот камень очень дорог, и ради экспорта в Поднебесную в Забайкалье и Бурятии последние лет 10-20 делаются очень серьезные деньги очень серьезными людьми с очень солидной техникой, охраной, вооруженной автоматами Калашникова. Один речной валун весом 3-4 кг может стоить 10- 20 тыс. долларов и даже больше. А другой образец может не стоить и ни копейки - все зависит от качества камня. Ясно, что хороший нефрит не положат на бурхан, такого подарка не достоин ни один бог на свете.
Много нефрита по Ципе. Из-за этого некогда очень популярная у туристов-сплавщиков река превратилась в пристанище для всяких личностей, заполонивших все косы и берега. Эти личности зачастую можно назвать «подозрительными» или даже попросту «сбродом». Поэтому туристы стали опасаться ехать на сплав по Ципе.
Но я отвлекся. Мы едем дальше, в Багдарин, и нам нужна сварка.
На поиски СТО и на ремонт ушло часа два или больше. Автомастерская была закрыта, но Михалыч знаком с хозяином, и нас пустили чиниться.
Когда все закончили с ремонтом, на дворе уже наступила темень.
Около полуночи устроили себе ужин в Романовке, в столовой, которая к моему удивлению работала.
А до Читы добрались только к 5 утра (уже по нашему местному времени). … И я сразу свалился спать, и думал, что мне понадобится три дня… Ну да, я с этого и начал свой рассказ, можно уже не повторяться.
Что важного я забыл сказать, чем закончить?... Ну, можно так: «Домой мы привезли много впечатлений, усталости и некоторое количество неиспользованной «огненной жидкости» -- воды в пятом физическом состоянии.
p.s. Просьба к участникам рейда и ко всем читателям: Если вы заметили орфографические, географические, технические, политические, морально-этические или другие ошибки, прошу прямо и честно мне на них указать .
