Конечно, здесь не идет речь о том, что воду можно
заморозить или растопить лед. Совсем нет — эти
вопросы относятся к жидкой воде и твердому льду.
Всем известно, что лед при медленно действующих
нагрузках течет. Ледники в горах текут подобно
рекам, только очень и очень медленно, со скоростью
всего в несколько метров в год. Значит, любой лед
всегда в какой-то очень малой степони одновременно
является жидким телом, если обладает свойством
течь, подобно тому как течет любая жидкость. Под
действием вековых нагрузок становятся пластичны-
ми и текут горные породы.
Если твердое тело в той или иной степени является
47
Слева: на этих снимках сфо-
тографирован конец очень
тонкой водяной струи. На по-
верхности струи возникают
волнообразные упругие коле-
бания (1). Они усиливаются,
и образуется тонкая перетяж-
ка (2), она разрывается. Утол-
щение струи (3), находивше-
еся перед перетяжкой, превра-
щается в каплю (4), а то, что
было перетяжкой, оттягивает-
ся (5) и становится малень-
кой капелькой. Под действи-
ем поверхностного натяже-
ния капля колеблется. Она
то вытягивается (7), то, сно-
ва расширяясь, сплющивается
(8). Справа: капля (1), упав с
кончика пипетки в воду, пре-
вращается в вихревое кольцо
(2). Оно расширяется, и в нем
возникают утолщения (3).
Постепенно они развиваются
во вторичные вихревые ко-
лечки (4, 5, 6); число колечек
быстро растет. В такую слож-
ную систему вихревых потоков
капля превращается всего за
несколько минут. Слева —
процесс снят сверху, справа—
сбоку.
48
жидким, то отсюда вполне разумно будет сделать
вывод, что и обратное заключение тоже может быть
справедливым и любая жидкость тоже должна в той
или иной степени обладать признаками твердого тела.
Если лед при очень медленной нагрузке течет, то
вода при очень быстром воздействии должна вести
себя как твердое тело и разбиваться на куски, подобно
хрупкому твердому телу. Это так на самом деле и есть.
Этот вывод полностью подтверждает опыт. Если по
струйке воды ударить с очень большой скоростью
стальным бойком, то жидкая водяная струя расколет-
ся и разлетится на осколки, так же как расколется
разбитая стеклянная палочка. Если пуля попадает в
кастрюльку с водой, то мгновенная картина раз-
рушения сходна с разрушением куска стекла. Таким
образом, жидкая вода всегда в то же время является
твердой. Какое свойство проявится — зависит от
скорости деформации.
Только не следует думать, что это интересное
качество присуще одной воде. Оно свойственно и
другим жидкостям. Даже газы, например воздух,
тоже обладают некоторыми свойствами твердого тела,
правда в ничтожной степени. «Твердость» воздуха
проявляется только в очень узких щелях при быстрой
деформации.
Так что, по существу, нет ничего удивительного
в том, что жидкая вода одновременно немного
твердая. Жители фантастического мира, которые
были бы способны двигаться в тысячу раз быстрее,
чем мы, могли бы преспокойно гулять по воде.
Сколько существует газообразных состояний воды?
Только одно — пар. А пар тоже только один? Конеч-
но, нет, паров воды столько же, сколько существует
различных вод. Водяные пары, различные по изо-
топному составу, обладают хотя и очень близкими,
но все же различными свойствами: у них разная
49
плотность, при одной и той же температуре они не-
много отличаются по упругости в насыщенном со-
стоянии, у них чуть-чуть разные критические давле-
ния, разная скорость диффузии.
На графике показано,
как изменяются
с температурой объемы
одного грамма льда
и жидкой воды. Эти
изменения очень малы,
но они имеют большое
значение для жизни
природы. Такой
странной
и удивительной
зависимостью плотности
от температуры
обладает только вода.
Обратите внимание еще
на одно удивительное
свойство воды —
огромное расширение
льда при замерзании.
Оно так велико, что
графически на одном
чертеже представить
изменение объема воды
при замерзании
невозможно. У тяжелой
воды температурный
ход изменения
плотности аналогичен,
но замерзает она при
3,8° С и наибольшей
плотностью обладает
при 11,6° С.
Сколько существует жидких состояний воды? На
такой вопрос не так просто ответить. Конечно, тоже
одно — привычная нам всем жидкая вода. Но вода в
жидком состоянии обладает такими необыкновенны-
ми свойствами, что приходится задуматься: правилен
ли такой простой, казалось бы, не вызывающий
никаких сомнений ответ? Вода — единственное в мире
вещество, которое после плавления сначала сжимает-
ся, а затем по мере повышения температуры начинает
расширяться. Примерно при 4°С у воды наибольшая