Самое необыкновенное вещество в мире - страница 14

Шрифт
Интервал

стр.

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


стр.

Похожие книги