یخ ماده جامدی است که در حالت تجمع قرار دارد و در دمای اتاق به شکل گازی یا مایع تمایل دارد. بررسی خواص یخ صدها سال پیش آغاز شد. حدود دویست سال پیش، دانشمندان کشف کردند که آب یک ترکیب ساده نیست، بلکه یک عنصر شیمیایی پیچیده است که از اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. پس از کشف، فرمول آب شبیه H2O.
شد.
ساختار یخ
H2O از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. در حالت استراحت، هیدروژن در بالای اتم اکسیژن قرار دارد. یون های اکسیژن و هیدروژن باید رئوس یک مثلث متساوی الساقین را اشغال کنند: اکسیژن در بالای یک زاویه قائمه قرار دارد. به این ساختار آب دوقطبی می گویند.
یخ ۱۱.۲ درصد هیدروژن و بقیه اکسیژن است. خواص یخ به ساختار شیمیایی آن بستگی دارد. گاهی اوقات حاوی تشکیلات گازی یا مکانیکی است -ناخالصی ها.
یخ در طبیعت به شکل چند گونه کریستالی یافت می شود که ساختار خود را در دمای صفر و پایین به طور پایدار حفظ می کنند، اما در صفر و بالاتر شروع به ذوب شدن می کند.
ساختار کریستالی
خواص یخ، برف و بخار کاملاً متفاوت است و به ساختار کریستال ها بستگی دارد. در حالت جامد H2O توسط چهار مولکول واقع در گوشه های چهار وجهی احاطه شده است. از آنجایی که تعداد هماهنگی کم است، یخ ممکن است ساختاری روباز داشته باشد. این در خواص یخ و چگالی آن منعکس شده است.
شکل های یخی
یخ یکی از رایج ترین مواد در طبیعت است. در زمین، انواع زیر از آن وجود دارد:
- رود؛
- دریاچه;
- دریانوردی;
- firny;
- سیاه یخبندان؛
- زمین.
یخی وجود دارد که مستقیماً از تصعید تشکیل می شود، یعنی. از حالت بخار این نما یک شکل اسکلتی (ما آنها را دانه های برف می نامیم) و توده هایی از رشد دندریتی و اسکلتی (یخ زدگی، یخبندان) به خود می گیرد.
یکی از رایج ترین شکل ها، استالاکتیت ها، یعنی یخ ها هستند. آنها در سراسر جهان رشد می کنند: در سطح زمین، در غارها. این نوع یخ از جریان قطرات آب با اختلاف دمایی حدود صفر درجه در دوره پاییز و بهار تشکیل می شود.
سازندهایی به شکل نوارهای یخی که در امتداد لبه‌های مخازن، در مرز آب و هوا و همچنین در امتداد لبه گودال‌ها ظاهر می‌شوند، بانک‌های یخی نامیده می‌شوند.
یخ می تواند در خاک های متخلخل به شکل فیبری تشکیل شودرگ.
خواص یخ
مواد می تواند در حالت های مختلف باشد. بر این اساس، این سوال مطرح می شود: چه ویژگی یخ در یک حالت خاص ظاهر می شود؟
دانشمندان خواص فیزیکی و مکانیکی را شناسایی می کنند. هر کدام از آنها ویژگی های خاص خود را دارند.
خواص فیزیکی
خواص فیزیکی یخ عبارتند از:
- تراکم. در فیزیک، یک محیط ناهمگن با حد نسبت جرم ماده خود محیط به حجمی که در آن محصور شده است نشان داده می شود. چگالی آب نیز مانند سایر مواد تابعی از دما و فشار است. معمولاً از چگالی ثابت آب در محاسبات برابر با 1000 کیلوگرم در متر مربع استفاده می شود. شاخص چگالی دقیق تر تنها زمانی در نظر گرفته می شود که به دلیل اهمیت نتیجه اختلاف چگالی، محاسبات بسیار دقیق انجام شود.هنگام محاسبه چگالی یخ، در نظر گرفته می شود که کدام آب تبدیل به یخ شد: همانطور که می دانید چگالی آب نمک از آب مقطر بیشتر است.
-
دمای آب. معمولاً تبلور آب در دمای صفر درجه رخ می دهد. فرآیندهای انجماد در پرش ها با انتشار گرما رخ می دهد. فرآیند معکوس (ذوب) زمانی اتفاق می افتد که همان مقدار گرمایی که آزاد شده اما بدون جهش، اما به تدریج جذب شود.
در طبیعت شرایطی وجود دارد که آب فوق سرد می شود، اما یخ نمی زند. برخی از رودخانه ها حتی در دمای 2- درجه مایع باقی می مانند.
- ظرفیت گرمایی. این مقدار گرمایی است که هنگام گرم شدن بدن برای هر کدام جذب می شوددرجه. ظرفیت گرمایی خاصی وجود دارد که با مقدار گرمای لازم برای گرم کردن یک کیلوگرم آب مقطر یک درجه مشخص می شود.
- تراکم پذیری. یکی دیگر از ویژگی های فیزیکی برف و یخ، تراکم پذیری است که بر کاهش حجم تحت تأثیر افزایش فشار خارجی تأثیر می گذارد. حالت متقابل کشسانی نامیده می شود.
- قدرت یخ.
- رنگ یخ. این خاصیت به جذب نور و پراکندگی پرتوها و همچنین به میزان ناخالصی آب یخ زده بستگی دارد. یخ رودخانه و دریاچه بدون ناخالصی خارجی در نور آبی کمرنگ قابل مشاهده است. یخ دریا می تواند کاملاً متفاوت باشد: آبی، سبز، آبی، سفید، قهوه ای، دارای رنگ فولادی است. گاهی اوقات می توانید یخ سیاه را ببینید. این رنگ را به دلیل مقدار زیاد مواد معدنی و ناخالصی های آلی مختلف به دست می آورد.
خواص مکانیکی یخ
خواص مکانیکی یخ و آب با مقاومت در برابر محیط خارجی نسبت به یک واحد سطح تعیین می شود. خواص مکانیکی به ساختار، شوری، دما و تخلخل بستگی دارد.
یخ یک شکل الاستیک، چسبناک و پلاستیکی است، اما شرایطی وجود دارد که تحت آن سخت و بسیار شکننده می شود.
یخ دریا و آب شیرین متفاوت است: اولی بسیار پلاستیکی تر و کمتر بادوام است.
هنگامی که کشتی ها عبور می کنند، خواص مکانیکی یخ باید در نظر گرفته شود. همچنین هنگام استفاده از جاده های یخی، گذرگاه ها و موارد دیگر مهم است.
آب، برف و یخ دارندخواص مشابهی که ویژگی های یک ماده را مشخص می کند. اما در عین حال، بسیاری از عوامل دیگر بر این قرائت ها تأثیر می گذارند: دمای محیط، ناخالصی های موجود در جامد، و همچنین ترکیب اولیه مایع. یخ یکی از جالب ترین مواد روی زمین است.
